基于物聯網的海上油井出海人員實時動態跟蹤管理系統

　　1.系統介紹

　　1.1項目背景

　　海上作業在大多數情況下是很復雜的，如果發生井噴失控、火災與爆炸、平臺遇險、飛機或者直升機失事、船舶海損、油(氣)生產設施與管線破損/泄漏、有毒有害物質泄漏、放射性物質遺散；人員重傷、死亡、失蹤及暴發性傳染病、中毒；溢油事故、自然災害以及其他緊急情況等特殊情況，不僅會帶來巨大的財產損失，同時也嚴重威脅了海上作業人員的人身安全。

　　當事故發生時，如何在第一時間知道掌握作業人員的位置信息，以便及時作出判斷，并采取相應措施變得尤為重要。

　　1.2實施目的

　　中國·創羿科技從客戶的角度出發，憑借自己先進的技術和優秀的開發團隊，針對目前的社會實際情況，開發出海上作業人員定位管理系統。該管理系統實現了海上人員工作環境的區域定位，可隨時了解工作人員的區域位置。

　　中國·創羿出海人員動態跟蹤管理系統采用最先進的ZIGBEE技術，針對海上工作人員管理與監控的需求，專門設計開發的一套軟硬件結合的應用系統，是一種安全可靠的智能化管理系統，從真正意義上實現海上作業人員管理的信息化，為海上作業人員人身安全提供了可靠保障。

　　出海人員動態跟蹤管理系統是為滿足客戶對所管轄海域內的鉆井平臺、采油平臺以及陸上終端等設施、設備、場地實現人員動態跟蹤管理需要而設計。該系統為安全管理者、生產管理者提供網絡化的管理平臺和信息化技術手段，實現作業人員的動態管理和作業流程的在線審批，提高了工作安全管理和生產管理的效率。

　　2.系統功能

　　2.1作業人員管理

　　為每個海上作業人員配置一個有源標簽（卡式），每個有源標簽都有自己的唯一ID號，作為工作人員的唯一標識。

　　標簽內信息可設置姓名、年齡、性別、部門、照片等相關基本信息，因為該電子標簽是有源的，所以工作方式是主動式，可以不停地向外發射ID號信息。

　　在作業平臺的各個主干道、工作區和生活區域等各個位置安裝數個讀卡器（安裝數量和位置根據現場情況而定），實現需要監控的區域不出現讀不到標簽信息的盲區。

　　當有佩戴標簽的作業人員進入某個讀卡器的識別范圍之內時，讀卡器接收到標簽信息，通過無線傳輸方式或者其他中間設備把信號傳給系統終端，通過對照ID號數據庫就能看到人員的詳細信息。

　　每個監控區的固定式讀卡器可以通過軟件設置使其在固定的時間間隔進行監控，比如設置30秒自動刷新一次，即實現自動執行一次。

　　2.2承包商人員管理

　　當有承包商申請出海任務，通過審核后需要登錄作業平臺，進行海上作業，然而承包商中不但有技術工程師，還包括施工作業人員，人員多且亂，只靠人員管理很難達到一定的效果。

　　在承包商通過審核后，需要向管理人員提交所有出海人員的詳細資料及照片，管理人員進行相關資料的錄入和統計。給每個承包商分發一個臨時的有源標簽卡，作為此次作業的臨時身份標識，標簽內存儲人員姓名、年齡、性別、部門、照片等相關基本信息。

　　承包商完成整個項目撤離作業平臺時，可通過系統注銷所有承包商的人員信息，卡片收回，循環利用。

　　2.3人員實時監控

　　在讀卡器可覆蓋范圍內，當讀取到電子標簽信號后會通過通訊接口或者無線傳輸方式（GPRS/CDMA/WIFI/藍牙）傳輸到監控上位機；

　　根據信號傳輸的情況，在電子地圖實時顯示所有小區內部人員的區域位置，監控人員可動態掌握人員數量和實時分布情況，鼠標移至人員圖標上，便可查看人員詳細信息。

　　2.4人員查找定位

　　輸入人員姓名或編號便可快速定位要查找的人員所在區域。

　　2.5遠程監控視查

　　讀卡器讀取到信息后，可通過WIFI,GPRS等方式將信息傳輸給數據中心，且可通過互聯網對系統進行操作，可實現在監控中心對平臺現場的遠程管理和監控。

　　3.作業原理

　　根據操作臺的大小來布置若干定位器，對操作臺進行全覆蓋。當操作臺上有非授權人存在或者工作人員在非授權的情況下離開操作臺，即：工作人員的標簽信號被異常讀取或者讀取不到信號時，系統及時報警。

　　為每個作業人員配置一個有源標簽（腕帶式或卡式），在樓梯、通道的各個主干道、工作區和生活區域等主要位置安裝數個讀卡器（安裝位置根據現場情況而定），可實時接收整個工作區域人員佩戴的有源標簽發送的信息數據，實現人員的實時定位。

　　在操作臺內部劃分定位區域，每個定位器根據需要設定小范圍覆蓋半徑，全覆蓋整個操作臺。定位器根據后臺設定時間，進行輪詢讀卡，定位每個工人在車間活動區塊。根據定位間隔，描繪出每個工人實時行動軌跡。

　　4.系統特點

　　4.1技術特點

　　該系統運用ZigBee技術，ZigBee是一種無線連接,可工作在2.14GHz(全球流行)的無線通信技術,它具有如下特點:

　　低功耗:由于ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設備非常省電。時延短:通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短,典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms,活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業控制場合等)應用。

　　網絡容量大:一個星型結構的Zigbee網絡最多可以容納254個從設備和一個主設備,一個區域內可以同時存在最多100個ZigBee網絡,而且網絡組成靈活。

　　可靠:采取了碰撞避免策略,同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙,避開了發送數據的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸模式,每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現問題可以進行重發。

　　安全:ZigBee提供了基于循環冗余校驗(CRC)的數據包完整性檢查功能,支持鑒權和認證,采用了AES-128的加密算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。

　　抗干擾：及時工作區域多數為金屬結構，也可以很好的傳輸信號。

　　4.2產品特點

　　三防功能：系統中使用的讀卡設備為防水、防潮、防摔、放塵讀卡器，可在海上工作環境下正常使用。

　　標簽信息可擦寫，材料耐用：標簽信息可擦寫，使用壽命長達10年之久，卡式標簽和腕帶式標簽均采用防水、防塵、防腐蝕的材料，經久耐用。

　　標簽內置加速感應器：內置的加速感應器可以根據作業人員步行或跑動時氣流的變化辨別移動的方向，且可測試器運動速度，根據此原理可計算出該標簽的移動距離，從而實現了根據人員的精確定位功能。

　　識別距離可調節：Zigbee的讀卡器識別距離可調節，根據客戶需求設定最優識別距離，并且每個讀卡器可以同時讀取200個標簽。

　　抗干擾性：該系統采用ZigBee技術，在野外、海上等惡劣環境中依然可以正常工作，不受金屬、后墻壁等障礙物影響。

　　耗電量小，可充電：卡式標簽和腕帶式標簽均采用可充電電池，由于ZigBee的低功耗技術，標簽內電池使用時間長久，并且可以循環使用。

　　低溫狀態，電池正常工作：標簽內電池可保證在-30°C~-40°C的環境下，依舊正常工作。即使在海上氣溫很低的情況下使用也不會受影響，目前，此款標簽已經運用到了冷鏈物流系統中，效果得到了認可。

　　5.軟件功能

　　5.1登錄界面

　　用戶通過輸入自己的用戶名和帳號進入系統，不同的用戶對系統的訪問權限不一樣。

　　5.2用戶信息管理

　　本模塊實現了對所有系統后臺信息的管理：用戶帳號管理、用戶角色管理、用戶權限管理、人員證件類型管理、人員崗位名稱管理、單位名稱管理等。

　　5.3設備管理

　　1.讀卡器管理
　　2.有源卡管理
　　3手持設備管理
　　本模塊主要完成對人員相關證件有效性的審核、人員基本信息的采集和錄入、人員各種證件掃描入庫、人員與卡之間的一一對應關系設定等，包括修改、查詢、打印、掛失、補發等。

　　5.4定位管理

　　本模塊主要實現出海人員在海上作業平臺上的人員安全管理，通過設備之間的讀取關系實現人員的實時動態跟蹤和定位：人員全天行程監控、區域人員監控、行動區域監控、行動時間監控、重點區域監控、定時清點人數。包括查詢、修改、打印等。

　　5.5數據查詢統計管理

　　本模塊主要實現對人員當前狀態的監控，動態跟蹤人員作業情況；完成對出海人員歷史出海記錄的查詢、統計及各種報表打印等功能。

　　1、查詢模塊主要包括：
　　1)人員狀態查詢：查詢人員的當前狀態；
　　2)人員出海記錄查詢：查詢人員的歷史出海記錄；
　　3)證件過期查詢：查詢人員所持證件的有效期；
　　4)終端在線情況查詢：查看當前各終端程序的在線情況；
　　5)項目周報查詢：查看項目周報及系統運維周報。

　　2、統計模塊主要包括：
　　1)作業設施當前人員統計：統計查詢各作業設施當前作業人員信息；
　　2)作業設施歷史人員統計：統計查詢各作業設施歷史作業人員信息；
　　3)承包商工時統計：統計各承包商人員作業工時；

　　5.6違規智能報警管理

　　本模塊主要完成對系統運行過程中各終端用戶不規范操作及人員小證過期、人員出海超期等信息的報警功能，并在相應的用戶終端進行視覺、聲音等提示。報警信息主要包括：

　　1)人員出海超過規定期限報警：對出海超過規定期限的作業人員，在作業設施終端程序和WEB端程序的作業設施當前人員統計模塊中，均以紅色標識顯示；

　　2)證卡過期預警：在人員證卡過期前規定時間段內，以郵件的方式通知人員所在單位系統負責人；

　　3)未申請任務直接登陸作業設施的人員統計報警：針對實行出海任務審批流程的地區，對未申請任務直接上作業設施的人員進行統計，并以郵件的方式通知人員所在單位系統負責人；

　　4)所在任務未通過相關部門審批而登陸作業設施的人員統計報警：針對實行出海任務審批流程的地區，對所在任務未通過相關部門審批而登陸作業設施的人員進行統計，并以郵件的方式通知人員所在單位系統負責人；

　　5)出海時未在指定碼頭/機場進行安檢的人員統計報警：對出海時未在指定碼頭/機場進行安檢的人員進行統計，并以郵件的方式通知人員所在單位系統負責人；

　　6)作業設施未正常刷卡人員統計報警：對出海時未在相應作業設施正常刷卡的人員進行統計報警，并以郵件的方式通知人員所在單位系統負責人。

　　6.產品介紹

6.1CY-TZB-200/201電子標簽

　　6.2CY-RZGG-207/208ZigBee防水讀寫器+網卡/WIFI

　　6.3中國·創羿CY-RMZ-206手持機+WIFI/GPRS+三防