基于IC卡技术的油料运输管理系统的开发

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2012年03月20日

    摘要：为了实现油田油料运输过程的数字化管理，从集油站生产管理实际出发，在研究油料运输管理系统应具有功能及特点的基础上，提出了基于 IC卡技术的油料运输管理系统的解决方案，论述了系统硬件设备的电路设计。实践表明，该方案达到了预期的目标。
    关键词：油料运输；集油站；数字化管理； IC卡技术；

    1 引言

    集油站在石油生产中处于生产和加工的重要连接点，承担着石油原液的集中存储、沉降、脱水等重要功能。如何将各生产大队的原液、油料安全、快速运抵集输站是石油生产企业必须解决的问题。原液、油料是国家的宝贵资源，保证运输安全显得至关重要。人工管理不仅工作量大，而且还会出现错报、漏报等人为情况，很难准确、及时掌握各种运输信息。为了改变这种状况，在考虑如何杜绝未被指派车辆拉油、盗牌车拉油、磅单造假、双罐车盗油、司磅人员和司机联合作弊等违规、违法行为及付油车辆泊位等因素的情况下，论文提出了基于 IC卡技术的油料运输过程数字化管理解决方案。一方面使油料集输管理数字化，实现办公自动化，节约生产管理成本；另一方面使油田的各个部门及时了解相关信息，有效整合各种资源，提高工作效率和快速反应能力，加强油料运输管理，有效防止非法运输，使各直属管理部门能够在任何时候掌握泵油、付油以及运输车辆的情况，并进行联合稽查整个油料运输过程。 

    2 系统需求

    根据某石油公司采油厂的要求和具体情况，系统应能完成： 

    (1) 生产管理：各区油井的日产量都是采用电话方式上报采油队，之后统一上报生产科，这个环节容易出现时间延误和误报现象。系统完成后可以定时由各大队自己录入，取消或减少电话上报方式，提高数据的准确性和及时性。领导可随时查询需要的数据，进行准确分析和决策。 
    (2) 车辆管理：集团公司和采油厂管辖所有大型动力车辆和公务车辆，在油料消耗、车辆维修、车辆调度等方面都存在一定的难度。系统完成后，可以给每辆车、每位司机配置专门的 IC卡进行
    (3) 车队运输管理：油料运输分泵油和付油两种情况。泵油指从采油大队单车装载原液至集油站及集油站接收原液的过程；付油指从集油站装载油料至集输站的过程。目前运销科在含水油和净化油运输过程中需要和车队(外协车辆和内部车辆)、集油站、集输站进行时时对帐，因大量单据采用手工操作，给对帐、核算以及费用结算等带来很大工作量，系统完成后可轻松实现电子过磅、开票及自动对帐、结算等功能，解决车辆站内管理问题。 
    (4) 系统管理：可进行系统用户管理、权限管理、日志管理、系统设置。

    3 系统设计

    因油井分布面广，且大都在山区，各采油队流动性大，所以架设专线或采用无线 AP技术都不现实。同时集油站车辆进出频繁、运量繁重，存在一些比较难处理的问题。经过比较认证，最终采用了安全、耐用、便捷、低廉的“一卡通”管理模式，我们分别设计了：

    3.1 IC卡智能车辆出入管理系统

    IC卡智能车辆出入管理系统是现代化物流仓储车辆出入及设备自动化管理的统称，如图 1所示。本系统将计算机技术、自控技术及智能 IC卡技术有机的结合起来，具有一机多衡、视频抓拍、车号智能识别比对、红外线车辆定位防作弊、语音报数、等多种功能。系统采用 Philips的 Mifare 1非接触式 IC卡进行整体数据信息的流通和智能管理。通过二次开发，设计出数据生成模块并进行加密，实现微机同 IC卡读写器进行数据交换。车辆出入采用一卡一车的工作模式，一张卡对应且仅对应一辆车，车辆进出场均会在系统中对卡做相应的状态记录标识，已进场卡不能再进场，场外卡不能出场，即具有防潜回功能，严格的管理模式使车辆有序、高效进出。车辆进场的同时对抓拍的图像进行车牌智能识别、比对，只有识别出的车牌号和 IC卡内记录的识别号一致才放行，防止串卡使用。实际使用时，驾驶员只需将 IC卡在出、入口票箱前晃一下，即可进出集油站或集输站，完成自动油料输送统计功能。

图1 智能车辆出入管理系统

    3.2 车辆调度系统

    由于内部泵油车辆调度相对简单，而付油流程比较复杂，使用的是外协单位车辆，因此结合“一卡通”的应用，建立起一套完整的车辆调度方案，解决了调度不顺畅的问题。

    3.3 数据采集系统

    因为油田网络覆盖面广，各级单位距离较远，油田地形地貌及其复杂，不可能保证网络情况时刻通畅，但是每日的数据必须要收集到数据中心。因此建立起一套完整的分布式数据库管理系统解决方案，把原来独立的各个数据库联系起来，方便集中管理和查询。

    4 硬件设计

    4.1 出入口设备硬件结构

    出入口设备硬件结构如图 2所示，AT89C55单片机作为控制器，它片内集成 20KB的程序存储器，满足本设计对程序存储器容量的要求； ZLG7289芯片外接 4×4的键盘；DS1302为停车计时提供准确时钟； LCD液晶显示各种信息，如按键信息、时间和停车费用等； AT24C256存储用户结算信息；通过 RS-232与上位机通信；通过 ZLG500对 IC卡进行读写操作；MCU通过 P1.7端口向挡车闸电机控制器发送开关车闸信号。为充分利用单片机有限的端口，外围设备多采用了具有 I2C接口(如 AT24C256、DS1302)和 SPI接口(如 ZLG7289、 ZLG500)的器件。

图2 出口设备硬件示意图

    4.2 非接触 IC卡读写模块 ZLG500

    ZLG500负责对非接触 IC卡的读写操作，需外接 PCB天线。ZLG500模块连接电路如图 2所示，传输启动端 SS接 MCU的外部中断 0，MCU和 ZLG500之间发送数据，首先由发送方将 SS拉低并且在发送结束后将 SS拉高，本设计中 MCU以下降沿中断触发的方式接收 ZLG500发送的数据，并将外部中断 0设置为最高优先级，保证第一时间接收到 IC卡数据。SCLK为 SPI接口的时钟线，总是由 MCU产生。SDATA为双向数据线，在数据传输开始前，由数据发送方将 SDATA拉低，数据接收方同意接收数据则将 SDATA拉高，作为接收响应信号，之后 SDATA作为数据传送线。模块自带看门狗，复位端 RST可悬空或接低电平。CTRL和 BZ接发光二极管和蜂鸣。

图 3 ZLG500模块电路连接图

    4.3 AT24C256存储器存储空间划分

    采用具有 32KB存储容量 AT24C256存储收费结算信息。存储空间划分：第1、2字节为出口设备号，第3、4个字节为已打卡数量，第 5到第 8个字节为收费总金额，后面为用户数据区，每位用户数据由 13字节组成，包括 4字节用户序列号和 2字节消费金额 (BCD码)，最多记录 5460个用户数据。

    4.4 LCD显示

    采用 SMG12864液晶显示模块，可显示 4行 8列共 32个 16×16的汉字，它自带 2个 KS0108B和 1个 KS0107B显示驱动控制器，2个 KS0108B分别控制左右两个半屏(64×64)像素点的显示，KS0107B作为 64行的行驱动控制。液晶模块采用直接控制方式，P2.2和 P2.3分别接CS1和CS2用于左右半屏控制器的片选， RS（接P2.0）为内部功能寄存器选择，R/W(接 P2.1)为读写控制信号， P2.7接 LCD驱动器的使能端 E。

    4.5 键盘设计

    键盘接口电路采用 ZLG7289芯片，其按键有效输出端 (/KEY)接 MCU的 INT1，/KEY在有效按键时为低电平，平时为高电平。 /KEY的下降沿触发按键中断之后，MCU根据ZLG7289发送的键值进行相应处理。设计按键有：数字键 0～9、“.”、“功能”、“退出”、“退格”、“确定”。

    5数据库设计

    根据油田数据关系图,基于第三范式的设计方法,我们设计了以下数据库表。

    ①服务器：服务器至少需 9个表：车辆信息表、 IC卡表、称重表、运出车辆表、派出车辆表、路查信息表、总体信息表、人员权限表。运出车辆表存放泵 /付油车辆的信息，派出车辆表为外协单位的具体派车信息，反馈信息表存放集输站发来的实际收油信息。
    ②采油厂：采油厂至少需 5个表：泵油表、付油表、路查信息表、反馈信息表、总体信息表。
    ③集油站管理室：集油站管理室需 4个表：车辆图像表、异常车辆表、泵油表、付油表。车辆图像表保存车辆进出站时的抓拍图像，通过比对 IC卡信息，将存入异常车辆情况。
    ④集输站管理室：集输站管理室需 3个表：车辆图像表、异常车辆表、收油表。
    ⑸磅房：磅房称重表数据主要包括：称重编号、 IC卡号、供油地点、收油地点、毛重、皮重、进站时间、出站时间、司磅员、含水率、管理员、装油车位、付油人、卸油人、铅封号、异常标志等。
    ⑹调度室：调度室 IC卡表数据主要包括 : IC卡号、车辆卡号、驾驶员姓名、驾照号、车牌号、车型、所属车队、卡的性质(临时卡/固定卡)、发卡时间、发卡单位。

    此外还包括：路查 (运输车辆信息表 )、外协单位 (车辆信息表，派出车辆表 )、统计结算室 (称重表)等。

    本文作者创新点：本文设计了基于 IC卡技术的油料运输管理系统，该系统综合应用了各种高科技手段，有效防范了各种偷盗油事件的发生。充分利用了 IC卡读写、加密技术和 WEB通信技术，实现了全程管理一体化、数字化。

    参考文献
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