王维民，杨丽欣

(1. 中国石化销售有限公司，北京 100728；2. 中国石化销售有限公司 天津石油分公司，天津 300100)

成品油销售企业需要管理多个加油站，以中国石化省级成品油销售企业为例，平均每个企业管理1 002个加油站[1]。随着加油站管理成本不断增加及外界安全环保监管日趋严格，传统单站管理模式越来越难以为继，管理模式逐步从单站管理向自动化、信息化、智能化管理转变。

随着液位仪、加油卡、视频监控、油气回收等设备及系统持续深化应用，基于单项业务的信息系统不断增加，加油站基础信息数据不断增多，一方面要求加油站员工操作多种信息系统，增加了员工的额外劳动，另一方面也形成了“信息孤岛”，不利于全局掌握加油站的运行情况。

如何在网络化管理模式下充分挖掘设备及系统潜能，挖掘现有历史数据潜能，消除“信息孤岛”，降低员工劳动强度，提高工作效率，实现加油站可控管理和有效调度，做好对加油站“进、销、存”的管理和HSE管理，成为成品油销售企业精细化管理亟待解决的问题。

1 体系架构及功能实现

针对加油站业务发展及管理需求，采用模块化设计，构建了基于“数据平台、业务逻辑及实现、用户界面”三层架构的加油站综合监控平台，如图1所示，这种分层组态式软件体系结构，可有效支持加油站业务流程和管理需求的持续改进。

加油站综合监控平台整合液位仪、加油机管控系统、视频监控、油气回收、零售管理等工业设备或信息系统生成的数据，采用“数据驱动业务”的模式，实现运储销管理、库存管理、远程视频监控及智能分析、油气回收监控、安全管理及预警等功能。

1.1 运储销管理

主要通过对加油机管控系统数据汇总分析，实现进油数据统计、销售数据统计、区域销售统计、油品类型销售同比环比、片区销售同比环比、超期存储警示等功能。一定时间段内销售情况比较如图2所示。

图1 加油站综合监控平台体系架构示意

图2 加油站油品销售同比环比

1.2 库存管理

液位仪通过实时被动上传机制，远程发送、获取罐存指令，液位仪应答并将此时的罐存信息上传至管理平台。实时显示加油站罐存、液位高度、水位高度、温度、油品等信息。

当加油站某种油品库存处于低位时，自动将缺货信号传递至物流配送部门，实现自动补货功能。

1.3 远程视频监控

按照视频监控相关规范[2-3]要求，提供历史录像资料的远程回查功能，支持常规的按时间段查询、报警事件录像查询，均可以远程实时监控加油站现场视频，包括加油区、卸油口和财务室及收银台等特定场景。

管理部门通过管理平台可实现远程实时监控视频的预览，从而提高了监察效率，节省了人力成本和交通成本。通过对加油站进油环节、油站建设、改造施工现场全过程的远程在线监控，可实现加油站现场管理远程可视监控，促进现场管理规范和员工服务水平全面提升。

1.4 油气回收在线检测

按照文献[4]要求，年销售汽油量大于8 000 t的加油站和臭氧浓度超标城市、年销售汽油量大于5 000 t的加油站完成油气回收改造的同时应安装在线监测系统，为不形成“信息孤岛”，应将在线监测系统融入综合监控平台。

按照标准将油气回收气液比检测、密闭性及液阻检测纳入综合监控平台[5]。油气回收在线检测示意如图3所示。

图3 油气回收在线检测示意

1.5 自动预警管理

根据液位仪、管控系统、视频监控等设备系统获取的数据，结合加油站运营和管理的需求，对各类数据进行实时多维度比对，开发自动预警功能，并将预警信息自动传递至相关管理部门，使得各种预警及时处理。主要预警功能见表1所列。

表1 主要预警内容

2 关键技术

加油站综合监控平台集成了液位仪、加油卡、视频监控与智能分析、油气回收在线监测、零售管理、物流配送等系统，涉及的数据采集、传输、分析技术较多，下面对监控平台关键技术做简要介绍。

2.1 多路实时数据采集系统

数据平台是整个综合监控平台的核心，提供了上层业务应用组件所需的各种数据和相应的数据服务，基础数据有来自液位仪、油气回收流量计等工业仪表信号，也有来自数据库系统的数据，还有视频监控系统的视频流，所以准确稳定地获取数据成为监控平台的核心。

对于液位仪、流量计、视频等信号，通过多通道实时智能数据采集系统，可实时获取加油站运营数据。数据采集器设计如图4所示。

图4 多通道实时智能数据采集器

智能数据采集器可采集12路RS-485信号，12路视频信号可有效满足系统当前液位仪、流量计、视频监控信号需求和日后扩容需求。

2.2 埋地油罐容积表在线标定

埋地油罐容积表是加油站进行库存管理和计量交接的重要依据，其准确性直接决定加油站的计量管理水平，因而需要对油罐容积表进行准确标定。传统油罐标定主要采用手工方法或半自动方法，使用定量进油或定量出油，获取油罐体积变化和液位仪高度之间对应关系，生成容积表，此类方法需人工干预，而且标定过程中易挥发性的油品容易造成安全环保事故。

假设埋地油罐为标准圆柱形且水平安装，未填充防爆阻隔材料，油罐长度为L，半径为R，初始液面高度为h，罐内油品体积为V，通过加油机付油体积为dV，则油罐液位下降高度为dh，当dh比较小时，油罐液位变化dh与加油机付油量dV之间的关系，可用微分方程表示[6]：

(1)

但实际中，由于油罐封头类型、罐体变形、罐体倾斜、内部水杂质沉积等因素干扰，式(1)并不能完全适用，且该微分方程无解析解。综合监控平台使用分段多项式模拟加油站埋地油罐容积表：

Vs(h)=anh3+bnh2+cpn+dn(n=1，…，N)

(2)

式中：Vs(h)——对应的库存容积，N——分段数，an，bn，cn，dn——需要求取的分段多项式参数。

通过综合监控平台大量获取每次加油体积量dVs(h)和对应的油罐液位h及液位下降高度dh，形成多组(dVs(h)/dh，h)，然后通过Levenberg-Marquardt回归拟合算法[7]得到dVs(h)/dh与液位高度h的关系式：

dVs(h)/dh=ah2+bh+c

(3)

式中：a，b，c——要拟合的参数。

最后通过解式(3)得到埋地油罐的罐容表，即在不同高度h下的体积Vs(h)。

由于液位仪测量的一致性，测量液位高度变化dh的精确度要比手工测量高得多，目前可达0.01 mm，而加油机流量计一般为0.2级，经文献[6]采用蒙特卡罗模拟验证，在仪表精度满足需求的条件下，生成的罐容表满足不超过±0.3%的最大误差要求。中国石化天津石油分公司在44座埋地油罐现场试验，采用罐表机和标准容器的方法与自动标定方法进行了验证，43个罐容积表完全符合3‰误差的要求[8]，1个罐容积表中1处数据偏差为3.2‰，理论试验和现场试验均表明该方法切实有效。

通过油罐自动标定技术，无需对加油站暂停营业，大幅降低了员工劳动强度，提高了工作效率和本质安全环保水平。

2.3 智能视频监控技术

目前每个加油站平均9～12路视频监控信号，完全依靠人工观察，多个加油站录像无法实现有效监控。

根据智能视频技术发展现状，采用基于背景差[9]方法对加油站卸油区域、加油区域等重点部位视频进行智能监控和分析。利用加油站摄像机采集到的视频图像，进行背景建模、目标检测、目标跟踪、目标分类等方法，从视频中获取运动目标的各种特征，并对视频中发生的各种异常事件进行自动检测及报警。视频智能分析流程如图5所示。

图5 智能视频监控流程示意

通过智能视频监控的应用，有效提升了系统的主动防御能力，把安全管理提升到全天候预警监控的新水平。

3 总结与展望

针对成品油销售企业加油站管理面临的现状，设计开发了基于数据平台的综合监控系统，该平台不仅能够有效解决加油站现有管理难题，而且能够支持加油站业务流程持续改进带来的软件功能更新。

加油站综合监控分析平台整合了液位仪、视频监控、油气回收等工业仪表数据和零售管理、加油机管控等系统数据库数据，采用“数据驱动业务”的模式，直观展示了加油站运行状态，提升了成品油销售企业进销存管理、库存管理、HSE管理等各方面工作效率，有效促进了“工业化、信息化、商业化”的融合。

随着加油站经营业务的不断拓展，例如非油品销售、洗车、电商平台终端配送等业务模式的发展，加油站业务需求和管理需求不断创新，加油站综合监控平台将不断随之完善。综合监控平台涉及多个加油站，各加油站地理位置分散、硬件基础条件不一、网络连接模式不同，业务经营也不尽相同，综合监控平台如何适应各类场景成为重要课题。随着云技术的深入应用，加油站的各种信息基础设施将不断减少，有望彻底解决多系统并存的情况，进一步提高工作效率。

参考文献：

[1]中国石油化工股份有限公司.中国石化2013年年报[M].北京： 中国石化出版社，2014.

[2]李加洪，杨国胜，施巨岭，等.GB 50395—2007视频安防监控系统工程设计规范[S].北京： 中国计划出版社，2007.

[3]吴晓光，葛元仁，张凤武，等.AQ/T 3050—2013加油加气站视频安防监控系统技术要求[S].北京： 煤炭工业出版社，2013.

[4]北京市环境保护科学研究院，国家环保总局环境标准研究所.GB 29052—2007加油站大气污染物排放标准[S].北京： 中国环境科学出版社，2007.

[5]孟振振，吴峰棒，张卫华.加油站油气回收在线监测系统[J].化工自动化及仪表，2012(11)： 186-191.

[6]ZHOU Jinguang， ZHANG Jianzhong. Monte Carlo Simulation on Atuomatic Calibration Method of Horizontal Tanks[C]// IEEE International Conference on IEIT. Tianjin： IEEE， 2014： 528-530.

[7]Moré J J. The Levenberg-Marquardt Algorithm： Implementation and Theory[M]. Heidelberg： Springer Verlag， 1977： 105-116.

[8]孙作森，陈忠，刘国华. GB/T 17605—1998石油和液体石油产品卧式圆筒形金属油罐容积标定法(手工法)[S].北京： 中国标准出版社，1998.

[9]侯志强，韩崇昭. 视觉跟踪技术综述[J]. 自动化学报， 2006(04)： 603-617.

[10]代科学，李国辉，涂丹，等. 监控视频运动目标检测减背景技术的研究现状和展望[J]. 中国图象图形学报，2006(07)： 919-926.

[11]葛雁冰，和冬梅，祝军. 中国石油加油站管理系统的建设与应用[J]. 石油规划设计，2011(01)： 1-5.