導語(yu)：LoRa技術在物資(zi)承載具監控跟蹤的(de)應(ying)用一(yi)文來源于網友(you)上傳，不代表(biao)本(ben)站觀點，若需(xu)要原創(chuang)文章可咨詢客服老師，歡迎(ying)參考。

摘要：海洋石油行業在勘探開發生產過程中，需要出海將大量后勤保障物資運達海上平臺，而由物資的復雜和多樣性的特點決定必須采用各種承載具進行物資的承載運輸，因此對承載具的監控和管理是服務于海上生產的服務商共同面臨的問題。結合物聯網lora技術的大連接、功耗低、安全性高、成本低、適合私網部署的特點，將其部署應用在出海物資承載具、海上平臺(tai)及(ji)基地(di)碼(ma)頭等(deng)物流運輸(shu)節點，實現LoRa網絡下(xia)出海物資承載(zai)(zai)具的(de)(de)平臺(tai)區(qu)域定位。應(ying)用實踐證明，利用LoRa技術設計(ji)的(de)(de)出海物資承載(zai)(zai)具定位跟(gen)蹤系(xi)統，能(neng)夠(gou)滿足(zu)對(dui)區(qu)域定位精(jing)度的(de)(de)要求，實現了對(dui)承載(zai)(zai)具的(de)(de)管理要求。

關鍵詞：物聯網；LoRa；承載(zai)具(ju)；海洋石油；出海物資；定位跟蹤

物聯(lian)網(wang)(wang)（IoT）是新一(yi)代信(xin)(xin)息技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)要組成部分，使(shi)(shi)信(xin)(xin)息化時(shi)代進入重(zhong)要發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)階(jie)段(duan)(duan)[1]，近幾年在各行(xing)(xing)各業(ye)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)迅速。隨(sui)著低(di)功(gong)耗廣(guang)域網(wang)(wang)技(ji)術(shu)的(de)成熟與(yu)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，LoRa、NB-IoT等(deng)有源(yuan)通(tong)信(xin)(xin)技(ji)術(shu)在工(gong)業(ye)級物流行(xing)(xing)業(ye)的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)場景(jing)不斷拓展(zhan)(zhan)。LoRa技(ji)術(shu)聚焦于低(di)功(gong)耗覆蓋(gai)廣(guang)的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)場景(jing)，具(ju)(ju)有覆蓋(gai)廣(guang)、連接(jie)多、成本(ben)相對(dui)低(di)、功(gong)耗少、架構優等(deng)特(te)點(dian)。低(di)功(gong)耗、低(di)成本(ben)的(de)特(te)點(dian)使(shi)(shi)得(de)其(qi)終端側的(de)5Wh電池壽(shou)命(ming)能夠(gou)達到(dao)10年，低(di)帶(dai)寬、低(di)功(gong)耗和(he)低(di)速率的(de)特(te)點(dian)為LoRa網(wang)(wang)絡(luo)帶(dai)來低(di)成本(ben)優勢[2]。LoRa工(gong)作在1GHz以下的(de)頻段(duan)(duan)（中國主要使(shi)(shi)用(yong)(yong)470～518MHz），無(wu)須申請即(ji)可進行(xing)(xing)網(wang)(wang)絡(luo)的(de)建設，故(gu)在應(ying)(ying)用(yong)(yong)時(shi)不需要額(e)外支付通(tong)信(xin)(xin)費用(yong)(yong)[3]。本(ben)文結合物聯(lian)網(wang)(wang)LoRa技(ji)術(shu)的(de)特(te)點(dian)，將其(qi)部署(shu)應(ying)(ying)用(yong)(yong)在出海物資承載具(ju)(ju)、海上平臺及基地(di)碼頭等(deng)物流運輸節點(dian)，實現LoRa網(wang)(wang)絡(luo)下出海物資承載具(ju)(ju)的(de)平臺區域定位(wei)。

1業務現狀及問題的提出

在(zai)(zai)海(hai)(hai)洋石(shi)油勘探(tan)開發生產(chan)過程中，海(hai)(hai)上(shang)物(wu)資的(de)(de)(de)保(bao)障是(shi)為生產(chan)服務(wu)(wu)的(de)(de)(de)關鍵，大量(liang)不(bu)(bu)同種(zhong)類(lei)的(de)(de)(de)生產(chan)、生活(huo)物(wu)資需要出海(hai)(hai)，物(wu)資承(cheng)載具(ju)(ju)的(de)(de)(de)調配和管(guan)理(li)是(shi)油氣服務(wu)(wu)供應(ying)商(shang)(shang)需要面臨(lin)和解決的(de)(de)(de)問題(ti)之一[4]。物(wu)資承(cheng)載具(ju)(ju)主要有(you)托盤(pan)、吊籠、料(liao)箱及(ji)(ji)綁(bang)扎吊鎖(suo)具(ju)(ju)等。由(you)于行業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)特殊(shu)性，海(hai)(hai)上(shang)油氣生產(chan)由(you)多家(jia)服務(wu)(wu)商(shang)(shang)共同服務(wu)(wu)，承(cheng)載具(ju)(ju)沒有(you)統(tong)一的(de)(de)(de)標(biao)準，分(fen)別屬于不(bu)(bu)同服務(wu)(wu)商(shang)(shang)進行管(guan)理(li)，存在(zai)(zai)滯留、周轉效率低、無效運轉等問題(ti)，造成了作(zuo)業(ye)(ye)(ye)(ye)船舶及(ji)(ji)基地作(zuo)業(ye)(ye)(ye)(ye)資源(yuan)的(de)(de)(de)浪費。由(you)于海(hai)(hai)上(shang)區域廣(guang)，平臺(tai)在(zai)(zai)海(hai)(hai)上(shang)相對(dui)分(fen)散，對(dui)于承(cheng)載具(ju)(ju)的(de)(de)(de)跟蹤管(guan)理(li)的(de)(de)(de)需求主要是(shi)跟蹤到某海(hai)(hai)上(shang)平臺(tai)或(huo)某作(zuo)業(ye)(ye)(ye)(ye)區域即(ji)可，無須(xu)精確(que)定位在(zai)(zai)海(hai)(hai)上(shang)平臺(tai)的(de)(de)(de)具(ju)(ju)體位置[5]；通(tong)過對(dui)當前管(guan)理(li)需求的(de)(de)(de)系統(tong)性分(fen)析，結合(he)行業(ye)(ye)(ye)(ye)業(ye)(ye)(ye)(ye)務(wu)(wu)痛點，利(li)用(yong)低功耗(hao)廣(guang)域網技術LoRa實現承(cheng)載具(ju)(ju)的(de)(de)(de)跟蹤管(guan)理(li)與目(mu)前業(ye)(ye)(ye)(ye)務(wu)(wu)相吻合(he)，可以有(you)效實現承(cheng)載具(ju)(ju)供應(ying)鏈的(de)(de)(de)管(guan)理(li)。

2系統的應用設計

通過架(jia)設低功(gong)耗窄(zhai)帶(dai)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)(wang)網(wang)(wang)(wang)(wang)關，集中部署核心網(wang)(wang)(wang)(wang)，網(wang)(wang)(wang)(wang)絡覆蓋(gai)主(zhu)要(yao)海(hai)上石油平臺區域和基(ji)地，在(zai)承載工具上安(an)裝基(ji)于(yu)(yu)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)(wang)技術的定位(wei)終端，建設一套(tao)基(ji)于(yu)(yu)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)(wang)技術的定位(wei)管理系統。由于(yu)(yu)帶(dai)寬較窄(zhai)、多(duo)徑的影響較大(da)，且信號(hao)強(qiang)度(du)低，在(zai)深(shen)度(du)覆蓋(gai)的場(chang)景下信號(hao)的測量精度(du)必然不佳，限(xian)制了(le)定位(wei)精度(du)的提(ti)升[6]。系統應用解(jie)決方案的構架(jia)如圖(tu)1所示

2.1終端監控環節

承(cheng)載(zai)(zai)具經(jing)常(chang)需要(yao)(yao)進行周轉和重(zhong)復(fu)利(li)用，裝(zhuang)卸船、吊(diao)裝(zhuang)至平(ping)臺的(de)操作頻率較高，這對監控設(she)備(bei)(bei)的(de)大(da)小、防(fang)潮濕和防(fang)爆性能要(yao)(yao)求較高。在設(she)計(ji)時(shi)需要(yao)(yao)考(kao)慮(lv)設(she)備(bei)(bei)及(ji)電(dian)池(chi)的(de)壽(shou)命，以及(ji)影響(xiang)信號的(de)天線(xian)等因素(su)，外(wai)觀設(she)計(ji)同樣(yang)需要(yao)(yao)考(kao)慮(lv)防(fang)碰撞、防(fang)潮、防(fang)鹽霧(wu)以及(ji)防(fang)爆的(de)要(yao)(yao)求；在安(an)裝(zhuang)時(shi)需要(yao)(yao)考(kao)慮(lv)安(an)裝(zhuang)的(de)位置(zhi)及(ji)對信號屏(ping)蔽的(de)影響(xiang)等因素(su)。由于承(cheng)載(zai)(zai)具的(de)出(chu)海周期(qi)較長(chang)，對于維護的(de)便利(li)性受到(dao)影響(xiang)，本次(ci)設(she)計(ji)的(de)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)(bei)體(ti)積(ji)小，但電(dian)池(chi)容量可連續供(gong)電(dian)12個(ge)月，減少了(le)(le)維護成本；在設(she)備(bei)(bei)傳輸和定(ding)(ding)位機(ji)制方面，采用“喚(huan)醒(xing)握手”機(ji)制來(lai)確定(ding)(ding)終(zhong)端(duan)的(de)位置(zhi)[7]，即網關收到(dao)本終(zhong)端(duan)的(de)ID后就認為此(ci)設(she)備(bei)(bei)在網關區(qu)(qu)域內，由此(ci)來(lai)判(pan)斷設(she)備(bei)(bei)的(de)區(qu)(qu)域位置(zhi)信息，這樣(yang)既(ji)節(jie)省了(le)(le)耗電(dian)，也能滿足區(qu)(qu)域定(ding)(ding)位的(de)要(yao)(yao)求。

2.2網關(guan)基站(zhan)部署環節

由于海(hai)上(shang)區域(yu)廣闊(kuo)，海(hai)上(shang)平(ping)臺分(fen)布又比較分(fen)散，本系(xi)統設(she)計在(zai)海(hai)上(shang)平(ping)臺部(bu)署(shu)(shu)網關基站用以(yi)(yi)收集(ji)附(fu)近終端(duan)數據，實際測(ce)得網關覆蓋的(de)(de)范圍是(shi)在(zai)海(hai)上(shang)空曠條件下覆蓋約(yue)8km[8]。根據這一(yi)數據，對海(hai)上(shang)平(ping)臺的(de)(de)點位進行規劃設(she)計和部(bu)署(shu)(shu)，滿(man)足每(mei)個區域(yu)均有所(suo)覆蓋、無(wu)盲區；同時(shi)，在(zai)陸(lu)地(di)(di)碼頭(tou)出海(hai)及倉儲范圍內(nei)同樣部(bu)署(shu)(shu)網關設(she)備(bei)，可以(yi)(yi)監控設(she)備(bei)在(zai)陸(lu)地(di)(di)上(shang)的(de)(de)分(fen)布情況。設(she)備(bei)識別(bie)原(yuan)理示(shi)(shi)意圖如(ru)圖2所(suo)示(shi)(shi)。圖2設(she)備(bei)識別(bie)原(yuan)理示(shi)(shi)意圖

3系統的應用功能

基于物聯網技術的承載具定位管理系統，實現了承載具跟蹤管理，主(zhu)要(yao)包括工(gong)具(ju)統(tong)計、實時(shi)(shi)監測(ce)(ce)、歷(li)史追溯(su)、報(bao)表(biao)分析等(deng)功能(neng)模塊。工(gong)具(ju)統(tong)計：在系統(tong)中(zhong)錄入周(zhou)轉工(gong)具(ju)信(xin)息(xi)，如工(gong)具(ju)類型(xing)、工(gong)具(ju)名稱、工(gong)具(ju)編碼(ma)、檢驗檢測(ce)(ce)信(xin)息(xi)等(deng)。實現(xian)(xian)可(ke)(ke)按(an)(an)照工(gong)具(ju)類型(xing)、工(gong)具(ju)編碼(ma)進(jin)行(xing)查(cha)詢(xun)，如查(cha)詢(xun)編碼(ma)以(yi)01、02、L開頭的工(gong)具(ju)；實現(xian)(xian)可(ke)(ke)按(an)(an)照工(gong)具(ju)資(zi)產所屬查(cha)詢(xun)，如查(cha)詢(xun)某(mou)基地(di)資(zi)產的所有工(gong)具(ju)。實時(shi)(shi)監測(ce)(ce)：通過物聯網核心服務平臺提(ti)供終端設(she)(she)(she)備(bei)位置信(xin)息(xi)數(shu)據(ju)、監測(ce)(ce)設(she)(she)(she)備(bei)位置，設(she)(she)(she)備(bei)可(ke)(ke)在GIS地(di)圖(tu)上顯(xian)示；可(ke)(ke)查(cha)詢(xun)各個碼(ma)頭、廠區(qu)、平臺等(deng)地(di)各類工(gong)具(ju)數(shu)量。在GIS地(di)圖(tu)上框(kuang)選(xuan)范圍，如平臺或(huo)碼(ma)頭，可(ke)(ke)顯(xian)示框(kuang)選(xuan)范圍內(nei)相(xiang)關(guan)工(gong)具(ju)的位置。用戶可(ke)(ke)設(she)(she)(she)置丟失(shi)(shi)時(shi)(shi)長，為(wei)超出丟失(shi)(shi)時(shi)(shi)長的設(she)(she)(she)備(bei)發出丟失(shi)(shi)預警提(ti)示，為(wei)承載具(ju)追蹤提(ti)供便利。在平臺區(qu)域，某(mou)一設(she)(she)(she)備(bei)滯(zhi)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)超過15天，會發出滯(zhi)留(liu)預警提(ti)示，其中(zhong)滯(zhi)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)可(ke)(ke)由(you)用戶自行(xing)選(xuan)擇。歷(li)史追溯(su)：車(che)輛當(dang)天或(huo)一周(zhou)內(nei)的歷(li)史運(yun)動軌(gui)跡可(ke)(ke)查(cha)詢(xun)，可(ke)(ke)查(cha)詢(xun)90天的歷(li)史軌(gui)跡。報(bao)表(biao)分析：以(yi)報(bao)表(biao)、圖(tu)形等(deng)形式展現(xian)(xian)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)，可(ke)(ke)按(an)(an)時(shi)(shi)間(jian)對(dui)碼(ma)頭、平臺分別(bie)進(jin)行(xing)貨物工(gong)具(ju)往(wang)來數(shu)據(ju)統(tong)計分析，還可(ke)(ke)統(tong)計設(she)(she)(she)備(bei)滯(zhi)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)、丟失(shi)(shi)位置。

4實際應用效果

系(xi)(xi)統建(jian)設完成后(hou)，在(zai)海上建(jian)設了(le)100多個(ge)(ge)網關基站，應(ying)用于(yu)(yu)某(mou)公(gong)司全(quan)部(bu)承載具的(de)(de)(de)(de)跟(gen)蹤定(ding)(ding)(ding)位，實(shi)(shi)現了(le)渤(bo)海區(qu)域的(de)(de)(de)(de)全(quan)程跟(gen)蹤。系(xi)(xi)統可(ke)對某(mou)型號承載具進行詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)統計(ji)(ji)分析(xi)以(yi)(yi)及有效管(guan)理(li)；同(tong)時(shi)，通(tong)(tong)過(guo)系(xi)(xi)統獲(huo)取(qu)的(de)(de)(de)(de)位置數據(ju)(ju)與實(shi)(shi)際設備位置數據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)準確率達(da)到90%以(yi)(yi)上，通(tong)(tong)過(guo)每20個(ge)(ge)終端的(de)(de)(de)(de)測試(shi)共測得準確率數據(ju)(ju)20組，實(shi)(shi)驗周期為(wei)3個(ge)(ge)月，見表(biao)1所(suo)(suo)列(lie)。 為(wei)滿足更精(jing)確的(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)(ding)位需求，可(ke)以(yi)(yi)通(tong)(tong)過(guo)藍牙信(xin)標[9]的(de)(de)(de)(de)方案實(shi)(shi)現在(zai)小(xiao)(xiao)范圍區(qu)域的(de)(de)(de)(de)準確定(ding)(ding)(ding)位的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算和(he)位置信(xin)息獲(huo)取(qu)，實(shi)(shi)驗數據(ju)(ju)采集了(le)20個(ge)(ge)信(xin)標、20個(ge)(ge)定(ding)(ding)(ding)位終端的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)，統計(ji)(ji)了(le)30萬次定(ding)(ding)(ding)位記錄(lu)，與真正(zheng)的(de)(de)(de)(de)GPS定(ding)(ding)(ding)位結(jie)果(guo)進行比較，結(jie)果(guo)見表(biao)2所(suo)(suo)列(lie)，其(qi)中A10、A20分別代表(biao)實(shi)(shi)際距離與北斗(dou)定(ding)(ding)(ding)位的(de)(de)(de)(de)誤差(cha)小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)10m、20m的(de)(de)(de)(de)比例。

5結語

本(ben)文主要以LoRa物聯(lian)網(wang)在承載(zai)具區域定(ding)(ding)位技術的(de)(de)應用(yong)(yong)研究為(wei)基礎，結(jie)合實際(ji)現有(you)管理模式(shi)，在此基礎上(shang)開(kai)發(fa)相(xiang)應的(de)(de)終(zhong)端設備(bei)、軟件(jian)應用(yong)(yong)框架，通過構建(jian)系(xi)統，解決實際(ji)供(gong)應鏈上(shang)物聯(lian)網(wang)應用(yong)(yong)的(de)(de)相(xiang)關(guan)痛點(dian)問(wen)題。根據(ju)測試數據(ju)和實際(ji)應用(yong)(yong)情況，發(fa)現利用(yong)(yong)LoRa網(wang)絡實現的(de)(de)低維(wei)護成本(ben)、低功耗的(de)(de)終(zhong)端定(ding)(ding)位設備(bei)解決了(le)長期需要供(gong)電或頻繁維(wei)護的(de)(de)定(ding)(ding)位終(zhong)端問(wen)題，一定(ding)(ding)程(cheng)度上(shang)提高了(le)對承載(zai)具的(de)(de)管理和統計。對于定(ding)(ding)位精(jing)度高的(de)(de)需求，通過設計藍牙信標(biao)方(fang)式(shi)提供(gong)了(le)較(jiao)好的(de)(de)解決方(fang)案，具有(you)很高的(de)(de)應用(yong)(yong)價(jia)值[10]。

參考文獻

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作者：王(wang)愛民 王(wang)穎(ying) 趙林 單位：中海(hai)油(you)能源物流有限(xian)公(gong)司(si) 中海(hai)石油(you)氣(qi)電集團(tuan)有限(xian)責(ze)任(ren)公(gong)司(si)