基于IC卡技術的油料運輸管理系統的開發

文章出處：http://www.jrzgy.com 作者： 人氣： 發表時間：2012年03月20日

    摘要：為了實現油田油料運輸過程的數字化管理，從集油站生產管理實際出發，在研究油料運輸管理系統應具有功能及特點的基礎上，提出了基于 IC卡技術的油料運輸管理系統的解決方案，論述了系統硬件設備的電路設計。實踐表明，該方案達到了預期的目標。
    關鍵詞：油料運輸；集油站；數字化管理； IC卡技術；

    1 引言

    集油站在石油生產中處于生產和加工的重要連接點，承擔著石油原液的集中存儲、沉降、脫水等重要功能。如何將各生產大隊的原液、油料安全、快速運抵集輸站是石油生產企業必須解決的問題。原液、油料是國家的寶貴資源，保證運輸安全顯得至關重要。人工管理不僅工作量大，而且還會出現錯報、漏報等人為情況，很難準確、及時掌握各種運輸信息。為了改變這種狀況，在考慮如何杜絕未被指派車輛拉油、盜牌車拉油、磅單造假、雙罐車盜油、司磅人員和司機聯合作弊等違規、違法行為及付油車輛泊位等因素的情況下，論文提出了基于 IC卡技術的油料運輸過程數字化管理解決方案。一方面使油料集輸管理數字化，實現辦公自動化，節約生產管理成本；另一方面使油田的各個部門及時了解相關信息，有效整合各種資源，提高工作效率和快速反應能力，加強油料運輸管理，有效防止非法運輸，使各直屬管理部門能夠在任何時候掌握泵油、付油以及運輸車輛的情況，并進行聯合稽查整個油料運輸過程。 

    2 系統需求

    根據某石油公司采油廠的要求和具體情況，系統應能完成： 

    (1) 生產管理：各區油井的日產量都是采用電話方式上報采油隊，之后統一上報生產科，這個環節容易出現時間延誤和誤報現象。系統完成后可以定時由各大隊自己錄入，取消或減少電話上報方式，提高數據的準確性和及時性。領導可隨時查詢需要的數據，進行準確分析和決策。 
    (2) 車輛管理：集團公司和采油廠管轄所有大型動力車輛和公務車輛，在油料消耗、車輛維修、車輛調度等方面都存在一定的難度。系統完成后，可以給每輛車、每位司機配置專門的 IC卡進行
    (3) 車隊運輸管理：油料運輸分泵油和付油兩種情況。泵油指從采油大隊單車裝載原液至集油站及集油站接收原液的過程；付油指從集油站裝載油料至集輸站的過程。目前運銷科在含水油和凈化油運輸過程中需要和車隊(外協車輛和內部車輛)、集油站、集輸站進行時時對帳，因大量單據采用手工操作，給對帳、核算以及費用結算等帶來很大工作量，系統完成后可輕松實現電子過磅、開票及自動對帳、結算等功能，解決車輛站內管理問題。 
    (4) 系統管理：可進行系統用戶管理、權限管理、日志管理、系統設置。

    3 系統設計

    因油井分布面廣，且大都在山區，各采油隊流動性大，所以架設專線或采用無線 AP技術都不現實。同時集油站車輛進出頻繁、運量繁重，存在一些比較難處理的問題。經過比較認證，最終采用了安全、耐用、便捷、低廉的“一卡通”管理模式，我們分別設計了：

    3.1 IC卡智能車輛出入管理系統

    IC卡智能車輛出入管理系統是現代化物流倉儲車輛出入及設備自動化管理的統稱，如圖 1所示。本系統將計算機技術、自控技術及智能 IC卡技術有機的結合起來，具有一機多衡、視頻抓拍、車號智能識別比對、紅外線車輛定位防作弊、語音報數、等多種功能。系統采用 Philips的 Mifare 1非接觸式 IC卡進行整體數據信息的流通和智能管理。通過二次開發，設計出數據生成模塊并進行加密，實現微機同 IC卡讀寫器進行數據交換。車輛出入采用一卡一車的工作模式，一張卡對應且僅對應一輛車，車輛進出場均會在系統中對卡做相應的狀態記錄標識，已進場卡不能再進場，場外卡不能出場，即具有防潛回功能，嚴格的管理模式使車輛有序、高效進出。車輛進場的同時對抓拍的圖像進行車牌智能識別、比對，只有識別出的車牌號和 IC卡內記錄的識別號一致才放行，防止串卡使用。實際使用時，駕駛員只需將 IC卡在出、入口票箱前晃一下，即可進出集油站或集輸站，完成自動油料輸送統計功能。

圖1 智能車輛出入管理系統

    3.2 車輛調度系統

    由于內部泵油車輛調度相對簡單，而付油流程比較復雜，使用的是外協單位車輛，因此結合“一卡通”的應用，建立起一套完整的車輛調度方案，解決了調度不順暢的問題。

    3.3 數據采集系統

    因為油田網絡覆蓋面廣，各級單位距離較遠，油田地形地貌及其復雜，不可能保證網絡情況時刻通暢，但是每日的數據必須要收集到數據中心。因此建立起一套完整的分布式數據庫管理系統解決方案，把原來獨立的各個數據庫聯系起來，方便集中管理和查詢。

    4 硬件設計

    4.1 出入口設備硬件結構

    出入口設備硬件結構如圖 2所示，AT89C55單片機作為控制器，它片內集成 20KB的程序存儲器，滿足本設計對程序存儲器容量的要求； ZLG7289芯片外接 4×4的鍵盤；DS1302為停車計時提供準確時鐘； LCD液晶顯示各種信息，如按鍵信息、時間和停車費用等； AT24C256存儲用戶結算信息；通過 RS-232與上位機通信；通過 ZLG500對 IC卡進行讀寫操作；MCU通過 P1.7端口向擋車閘電機控制器發送開關車閘信號。為充分利用單片機有限的端口，外圍設備多采用了具有 I2C接口(如 AT24C256、DS1302)和 SPI接口(如 ZLG7289、 ZLG500)的器件。

圖2 出口設備硬件示意圖

    4.2 非接觸 IC卡讀寫模塊 ZLG500

    ZLG500負責對非接觸 IC卡的讀寫操作，需外接 PCB天線。ZLG500模塊連接電路如圖 2所示，傳輸啟動端 SS接 MCU的外部中斷 0，MCU和 ZLG500之間發送數據，首先由發送方將 SS拉低并且在發送結束后將 SS拉高，本設計中 MCU以下降沿中斷觸發的方式接收 ZLG500發送的數據，并將外部中斷 0設置為最高優先級，保證第一時間接收到 IC卡數據。SCLK為 SPI接口的時鐘線，總是由 MCU產生。SDATA為雙向數據線，在數據傳輸開始前，由數據發送方將 SDATA拉低，數據接收方同意接收數據則將 SDATA拉高，作為接收響應信號，之后 SDATA作為數據傳送線。模塊自帶看門狗，復位端 RST可懸空或接低電平。CTRL和 BZ接發光二極管和蜂鳴。

圖 3 ZLG500模塊電路連接圖

    4.3 AT24C256存儲器存儲空間劃分

    采用具有 32KB存儲容量 AT24C256存儲收費結算信息。存儲空間劃分：第1、2字節為出口設備號，第3、4個字節為已打卡數量，第 5到第 8個字節為收費總金額，后面為用戶數據區，每位用戶數據由 13字節組成，包括 4字節用戶序列號和 2字節消費金額 (BCD碼)，最多記錄 5460個用戶數據。

    4.4 LCD顯示

    采用 SMG12864液晶顯示模塊，可顯示 4行 8列共 32個 16×16的漢字，它自帶 2個 KS0108B和 1個 KS0107B顯示驅動控制器，2個 KS0108B分別控制左右兩個半屏(64×64)像素點的顯示，KS0107B作為 64行的行驅動控制。液晶模塊采用直接控制方式，P2.2和 P2.3分別接CS1和CS2用于左右半屏控制器的片選， RS（接P2.0）為內部功能寄存器選擇，R/W(接 P2.1)為讀寫控制信號， P2.7接 LCD驅動器的使能端 E。

    4.5 鍵盤設計

    鍵盤接口電路采用 ZLG7289芯片，其按鍵有效輸出端 (/KEY)接 MCU的 INT1，/KEY在有效按鍵時為低電平，平時為高電平。 /KEY的下降沿觸發按鍵中斷之后，MCU根據ZLG7289發送的鍵值進行相應處理。設計按鍵有：數字鍵 0～9、“.”、“功能”、“退出”、“退格”、“確定”。

    5數據庫設計

    根據油田數據關系圖,基于第三范式的設計方法,我們設計了以下數據庫表。

    ①服務器：服務器至少需 9個表：車輛信息表、 IC卡表、稱重表、運出車輛表、派出車輛表、路查信息表、總體信息表、人員權限表。運出車輛表存放泵 /付油車輛的信息，派出車輛表為外協單位的具體派車信息，反饋信息表存放集輸站發來的實際收油信息。
    ②采油廠：采油廠至少需 5個表：泵油表、付油表、路查信息表、反饋信息表、總體信息表。
    ③集油站管理室：集油站管理室需 4個表：車輛圖像表、異常車輛表、泵油表、付油表。車輛圖像表保存車輛進出站時的抓拍圖像，通過比對 IC卡信息，將存入異常車輛情況。
    ④集輸站管理室：集輸站管理室需 3個表：車輛圖像表、異常車輛表、收油表。
    ⑸磅房：磅房稱重表數據主要包括：稱重編號、 IC卡號、供油地點、收油地點、毛重、皮重、進站時間、出站時間、司磅員、含水率、管理員、裝油車位、付油人、卸油人、鉛封號、異常標志等。
    ⑹調度室：調度室 IC卡表數據主要包括 : IC卡號、車輛卡號、駕駛員姓名、駕照號、車牌號、車型、所屬車隊、卡的性質(臨時卡/固定卡)、發卡時間、發卡單位。

    此外還包括：路查 (運輸車輛信息表 )、外協單位 (車輛信息表，派出車輛表 )、統計結算室 (稱重表)等。

    本文作者創新點：本文設計了基于 IC卡技術的油料運輸管理系統，該系統綜合應用了各種高科技手段，有效防范了各種偷盜油事件的發生。充分利用了 IC卡讀寫、加密技術和 WEB通信技術，實現了全程管理一體化、數字化。

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