第一篇：基于RFID的特色家禽信息化養殖及產品溯源系統應用

二、項目實施背景、目標和意義

1、基地簡介

學習特色家禽養殖基地坐落于學習縣學習鄉勞光村，占地面積600畝林地、150畝水塘,作為發展養殖種植及開發鄉村旅游基地。學習鄉積極響應國家號召發展三農產業，深入農村，帶動農民致富，于2007年成立了特色家禽養殖基地，基地生態環境優美。基地發展生態特色養殖種植，特聘請全國著名專家為技術顧問，招收農業院校大學生為技術骨干，已培養出一支擁有特色的技術推廣隊伍。學習鄉大力投入基礎建設,僅基地特色土雞養殖已擁有大棚16座，實行公母分開、批批緊扣式新型養殖方式，平均年出欄五至七萬只土雞,年營業額240萬元,創收入達到130萬左右。

勞光村以“和諧、合作、誠信”作為基地的企業宗旨，自基地成立以來養殖種植業發展勢頭強勁，很快成為市場上一支頗具競爭力的新生企業，基地也從最初的養殖家禽，逐漸擴展到食用真菌、無公害果蔬種植、葡萄、漁業等眾多農牧畜業。基地快速發展并帶動周邊村民，2008年一年就提供30多個固定崗位及200多名零散工，每月定期免費為村民做專業養殖技術培訓并鼓勵支持自行養殖，目前已有30多位村民自行養殖家禽。為周邊務工在家的剩余勞動力及減輕周圍村組負擔提供了良好的平臺。

基地秉承“綠色，健康，和諧”的經營理念，相續在林下建立了生態散養土雞園、生態鵝塘園、生態蘑菇園、無公害果蔬園，后續建立休閑垂釣中心和突出民俗特色的農家別墅。享受農家樂趣，走近大自然，感受農村生活回歸自然。基地依托資源優勢，優化發展環境，引進高新技術與現代家禽飼養的合理結合，使老百姓吃上真正、明白、放心的特色家禽，促進了產業化進程，并利用當地優良的自然環境，廣闊的林地，合理開發自然資源，充分發揮資源潛力，將建成現代化、科技型特色家禽養殖基地和融參與性、觀賞性、娛樂性、趣味性于一體的中國現代農業主題田園農莊。

2、應用背景

近十幾年來，世界各地動物疫情的不斷暴發，如上世紀末發生在歐洲的瘋牛病、作為頭號家畜殺手的口蹄疫以及至今仍在全世界范圍內蔓延擴散的禽流感疫情等嚴重動物疫病，沉重打擊了各國畜牧業生產，同時也給人類的食品安全和身體健康帶來了嚴重威脅；而以化學物污染和農獸藥殘留引起的中毒事件對消費者身體健康的損害也日益引起了廣大消費者和政府的關注。如何對動物進行有效監管，并對動物源性食品的產、供、銷鏈進行高效跟蹤和追溯，已經成為一個急待迫切解決的全球性課題。

近年來，各國政府紛紛采取措施加強對動物的管理，致力于控制和消滅各種動物傳染病，并著力從源頭抓食品安全衛生質量，建立食品安全的溯源追蹤體系。這些措施實施的關鍵是要解決對動物的識別與溯源追蹤技術難題。傳統的動物識別技術往往用于畜牧育種方面，如養豬業中普遍使用的耳朵缺口編號法、牛羊的塑料耳牌等，在一定程度上解決了部分養殖業生產中的實際問題，但難以適應信息化養殖的要求，特別是對于家禽養殖，如雞、鴨等來說，還沒有一個有效措施。隨著無線射頻識別技術（RFID）的發展和成熟，RFID提供了一種全新的解決動物身份認證和追蹤問題的技術手段。該技術以其存儲數據容量大、使用壽命長、讀取距離遠、多目標識別、可重復使用和環境適應性強等優勢正迎合了對動物識別與溯源追蹤的需要，必將在動物安全管理中發揮著越來越重要的作用，特別是解決家禽養殖業個體禽類難以識別和追蹤問題。

眾所周知，家禽、侯鳥的數量是相當驚人的，由于候鳥的遷徙等導致全世界范圍內每年都會爆發大規模禽流感疫情，其病毒每天都在發生變異，防止禽流感也成為世界各國的頭等大事；面對肆虐的禽流感疫情,有專家認為：“RFID是打敗當前人類面臨的最大威脅之一的關鍵工具。”基于成熟的無線射頻技術，從種雞、雞苗、養殖、運輸以及終端產品銷售等一系列過程，通過建立高效的溯源追蹤體系，能夠有效地提升產業效率與品質，保證禽類產品的質量和食品安全。

3、應用目標及意義

3.1 應用目標

以“電子腳環”為監管手段，以HACCP和EANUCC體系為監管方法，以網絡為傳輸媒介，建立特色家禽養殖信息化平臺，實現特色家禽從繁育、飼養、防疫、用藥、飼料、注冊等養殖環節到疫情預警、運輸、終端銷售等環節的全方位、全過程監控和快速響應，實現“監管信息化、查詢便捷化、源頭追溯化”，與國際食品安全監管追溯體系全面接軌，確保特色家禽產品的衛生安全和品牌正宗。3.2 項目意義

3.2.1建立“從養殖場到餐桌”的食物供應鏈跟蹤與追溯體系

“民以食為天”，食品是人類賴以生存發展的物質基礎，食品安全是關系人類健康的關鍵所在。近些年來，從歐洲的瘋牛病、二惡英、口蹄疫等以及轉基因產品可能產生的潛在危害，再加上越來越嚴重的禽流感和此起彼伏的食品污染事件，已經使生活在這個世界上的人們頗有些談“食”色變。由動物疫病和藥物殘留等引發的食品安全事件頻頻發生，既給人民生命健康造成重大威脅，也對世界各國經濟和社會發展產生了嚴重影響。在我國，食品中毒事件頻頻發生，食品質量問題層出不窮。我國的消費者也增長了對食品供應的憂慮，產生出“這不能，那不能，還能吃什么”的疑問。浙江省的消費者因食用摻“吊白塊”的粉絲而險些喪命，重慶查出不法廠商用“毛發水”兌制有毒醬油，廣東發現幾百噸黃曲霉素嚴重超標的毒大米??此外還有長期以來危害消費者的注水肉、蔬菜中農藥殘留超標、面粉增白劑超標等，形成一條在食品領域流行的“毒流”。消費者強烈要求知道我國食品流通領域的安全系數有多低、這樣的“毒流”何時能夠根治。最為嚴重的是各種各樣的高致病性傳染病開始進行變種，慢慢地從動物向人傳染。肉類食物是人類正常的飲食鏈中最重要的食物來源之一，沒有這些多樣化的食物為人提供能量營養，人的健康就很難得到保障。而傳染病的隱蔽性和人類食物鏈的復雜性讓人很難防范。面對美味的菜肴，人們張開的嘴越來越猶豫。

因此，對食品從生產到消費的供應鏈全程進行追蹤，并在發生問題后進行追溯，就成為監控食品安全，保障消息者健康的必要手段，而這也是廣大消費者期望所在。

針對食品安全問題，世界各國政府都積極采取了各項措施，并出臺了相應的法律法規和政策，來保障食品安全。2000年，歐盟頒布了1760/2000號法規（又稱新牛肉標簽法規），要求自2002年1月1日起，所有在歐盟國家上市銷售的牛肉產品必須具備可追溯性，在牛肉產品的標簽上必須標明牛的出生地、飼養地、屠宰場和加工廠，否則不允許上市銷售。2002年，歐盟又頒布了第178/2002號法規（又稱一般食品法），要求從2005年1月1日起，凡是在歐盟國家銷售的食品必須具備可追溯性，否則不允許上市銷售，并且禁止進口不具備可追溯的食品。

2002年，美國國會通過了“生物反恐法案”，將食品安全提高到國家安全戰略高度，提出“實行從農場到餐桌的風險管理”。國家對食品安全實行強制性管理，要求企業必須建立產品可追溯制度。在有關的規定中，明確了企業建立食品安全可追溯制度的實施期限，大企業（500名雇員以上）在法規公布12個有后必須實施，中小型企業（11-499名雇員）在法規公布18個月后必須實施，小型企業（10名雇員以下企業），在法規公布24個月后必須實施，到2006年底所有與食品生產有關的企業必須建立產品質量可追溯制度。

英國政府建立了基于互聯網的家畜跟蹤系統（CTS），以記錄獲得身份證的家畜從出生到死亡的轉欄情況，以便這些家畜可以隨時被追蹤定位。這套家畜跟蹤系統與標牌（每頭家畜都有唯一的號碼，家畜號碼一般通過兩只耳朵的腳環來進行記錄）、農場記錄（農場必須記錄有關家畜出生、轉入、轉出和死亡的信息）、身份證（1996年7月1日出生后家畜必須有身份證來記錄它們出生后的完整信息，在此之前的家畜由CTS來頒發認證書），共同構成了家畜辨識與注冊綜合系統。

從國際發展狀況來看，世界各國也紛紛采取了措施，力圖有效地對整個食品供應鏈進行跟蹤與追溯，即建立“從農場到餐桌”的食物供應鏈跟蹤與追溯體系。實施可追溯既是保障食品安全的現實需求，也代表了當前和未來食品安全保障措施的發展趨勢。從技術手段來看，采用RFID建立農產品全程監管和追溯體系已經成為趨勢。以RFID為標識手段，將EANUCC編碼體系（全球統一標識系統）應用于從種植、養殖到加工、零售的過程控制和信息傳遞，再結合“危害分析與關鍵控制點”（HACCP）應用，就可以有效地對農產品供應鏈全過程進行跟蹤與追溯。

3.2.2有助于規范發展地方特色生態養殖業

2004年，中共中央出臺了《關于促進農民增加收入若干政策的意見》（中發[2004]1號）采取了一系列更直接，更有力的支農惠農政策措施，保護和調動了農民積極性，農村呈現出良好的發展局面，2005年中央《關于進一步加強農村工作提高農業綜合生產能力若干政策的意見》的一號文件，進一步向全黨、全社會發出加強“三農”工作的明確信號，要把發展特色農業，建設基地，培育品種，加強營銷，要在搞好原產地保護和支持產業化經營等方面狠下功夫，加快建設特色農產品標準化生產基地，對特色農產品生產和加工進行規范化管理，真正培育和發展“特色資源，特色環境，特色工藝”的特色農業，注重特色農產品良種繁育和技術推廣服務。優質純種地方土雞是集具地方特色的良種，因此優質土雞生態養殖符合我省的產業發展方向。

地方純種土雞作為有優勢、有特色、有基礎、有前景的特色產業項目，能在較短的時間內創造良好的經濟效益，能有力地推進農業和農村經濟結構調整。由于目前市場的無序和混亂，種雞生產場家急功近利，隨意雜交，導致雞品種的雜亂，優質雞特別是地方優良品種受到嚴重的威脅；其次，少數生產廠家缺乏管理意識濫用抗生素、藥物致使優質雞質量下降和傳染性、遺傳性疾病的增加，為了保證土雞優良的品質特征，良好的環境適應性，和別具特色的品種優勢，建立地方土雞信息化養殖，從繁育、飼養、防疫、用藥、飼料、注冊等養殖環節到疫情預警、運輸、終端銷售等環節的全方位、全過程監控和快速響應。

每一只家禽都配有一個“身份證”－RFID標簽，顧客可通過母雞“身份證”上攜帶的信息，查詢到禽類食品的全生命過程中的信息，包括產品名稱、生產日期、公司名稱、生產地、檢疫證號、檢疫結果、檢疫日期以及種雞、防疫、用藥、飼料、運輸、檢疫等具體信息，從而保證食品的安全和品牌價值。

三、總體流程與功能結構

1、業務概要流程

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家禽養殖管理信息系統可以保障家禽食品安全及可全程追溯，規范生產、加工、流通和消費四個環節，將家禽食品配一個唯一的“電子身份證”(RFID電子標簽)，并建立食品安全數據庫，從食品養殖及生產加工環節開始加貼電子標簽，實現從“養殖場到餐桌”全過程的追蹤和追溯，包括運輸、包裝、分裝、銷售等流轉過程中的全部信息，如養殖場、食品加工、配送、銷售終端等都能通過電子標簽在數據庫在查到相關信息。

2、功能架構

家禽信息化養殖管理系統功能主要包括：中心數據庫系統、養殖場飼養管理信息系統、安全生產與加工管理系統、食品供應鏈管理系統、消費終端查詢系統、檢驗檢疫與監控系統、食品安全公共信息服務平臺系統等組成，如圖2所示。

中心數據庫系統功能主要包括：中心數據庫主要包括：食品分類庫及樣品庫、食品相關監管與生產單位等基本數據、食品安全標準與安全指標、食品生產與管理信息、食品安全監測與檢測數據、管理服務系統等。

養殖場飼養管理信息系統功能主要包括：生產原料管理、生產過程管理、實驗室管理、出場管理、腳環管理、綜合查詢、基礎數據維護等。

安全生產與加工管理系統功能主要是：為養殖場食品進行生產加工進行信息管理。在生產與加工環節中，將養殖環節中電子標簽所標識的信息傳遞入生產加工環節信息鏈，按管理標準與規范采集生產加工不同節點上的信息，通過電子標簽唯一標識，并將該信息傳送到物流配送環節中。

供應鏈管理系統：主要為倉儲和物流配送進行信息管理，通過RFID技術在生產加工及商店供應鏈中建立追溯系統。

消費終端查詢系統：在食品進入終端銷售時，消費者可以查詢食品相關信息。

檢疫監控系統：不僅在養殖、生產加工過程進行檢驗檢疫，基于RFID技術的檢疫監控還可以在道口使用，并將監控鏈延伸到超市。

3、系統結構

家禽信息化養殖管理系統結構主要由三個層次、二級節點和一個 心與基礎構架平臺構成。

三個層次：網絡資源平臺系統、公共服務平臺系統和應用服務平臺系統。二級節點：由食品供應鏈及安全生產監管中心和食品產業鏈中各關鍵檢測節點組成。數據中心為海量的家禽食品追溯與安全監測數據提供充足的存儲空間，保證信息共享的開放性、資源共享及安全性，實現食品追蹤與安全監測管理功能。各關鍵監測節點包括養殖場節點、生產與加工線節點、倉庫與配送節點、消費節點，實現各節點的數據采集和信息鏈的連接，并使各環節可視。

一個數據中心與基礎構架平臺：一個中心為食品供應鏈及安全生產監管數據管理中心，本中心是構建于基礎支撐平臺RFID之上的管理平臺。

圖3 基于RFID技術的家禽信息化養殖管理系統結構圖

4、部署結構圖

圖4 基于RFID技術的家禽信息化養殖管理系統部署結構圖一

圖5 基于RFID技術的家禽信息化養殖管理部署結構圖二

四、軟件系統設計和業務流程

養殖場家禽養殖管理涵蓋了家禽養殖的全過程，記錄了飼養過程中的飼料使用、藥物使用、免疫接種等情況。在腳環管理環節主要體現出電子腳環與雞只個體應用的結合，包括個體上環、個體用藥、個體合格評定。

1.功能模塊設計

養殖場飼養信息管理系統 如下圖：

圖6 養殖場飼養管理信息系統模塊組成圖

2、業務流程圖

2.1養殖場飼養管理管理業務總流程圖

圖7 養殖場飼養管理業務總流程圖

2.2、雞苗登記與分配業務流程圖 2.3、轉批管理業務流程圖 2.4、出場分批及數量核銷流程圖

2.5、藥物來源登記流程圖

2.6、藥物使用監管流程圖

圖12 藥物使用監管流程圖

3、生產資料管理 3.1、雞苗登記/分配

3.2飼料登記

3.3 疫苗登記

3.4、藥物登記

4、生產過程管理 4.1、飼料使用

4.2、疫苗使用

4.3、藥物使用

4.4、轉欄

4.5、臨床檢查

4.7、生產情況查詢

5、出欄管理

5.1、報檢組批

5.2、供出場加工

5.3、非出場出欄

5.4、重新組批

6.腳環管理

6.1上環

6.2、轉批管理

6.3、監裝

7.基礎數據維護 7.1 養殖單元維護

五、硬件系統 1.RFID硬件方案 1.1 頻段選型范圍

RFID電子標簽主要使用的頻段有125K、134K、13.56M、915M和2.4G，其中2.4G不適合本項目，另外4個頻段項目組都進行了詳細的測試。

1.2 選型決定的因素

（1）電子腳環

? 必須應用直徑不大于3.5CM的小腳環 ? ? 腳環需支持讀寫功能 ? ? 腳環容量不小于256bit（2）通道式讀寫器

? 遠距離讀卡器有效識讀距離達到50CM ? 根據雞通過時的特點，遠距離讀卡器可以覆蓋雞的通過范圍（3）手持設備

? 手持機具備讀寫腳環功能，讀寫距離不低于5CM ? ?

手持機可通過串口或藍牙方式與PC進行通訊 ? ? 手持機提供編程接口，可支持應用開發

1.3 各頻段測試情況

1.4 選型結果

結合項目對硬件的需求及項目組測試的各頻段設備情況，最終采用國際動物識別領域通用標準的134.2K頻段，使用RLF102A遠距離讀卡器、PT850D手持機，飛利普High-tag芯片，經實際測試，各項參數如下：

（1）菲利普High-tags芯片腳環 ?

? 腳環為直徑3.5CM的小腳環 ? ? 腳環支持讀寫功能，其中通過手持機可讀可寫，通過遠距離讀卡器只能讀 ? 腳環容量256bit，其中除去內臵標識碼，剩余可用空間為192bit。

(2)RLF102A遠距離讀卡器 ?

? 腳環垂直時可以保證讀到50CM ? ? 有輕微傾斜角度可穩定讀到40CM ? ? 完全水平沒有角度只能讀10到15CM（3）PT850D手持機

? ? ? ? 手持機具備讀寫腳環功能 ? 手持機讀寫距離為3-8CM 手持機可通過串口方式與PC進行通訊 ? 手持機提供編程接口，可支持應用開發

2.長柄手持機設計方案

PT850D手持機可以滿足項目基本需求，但由于識讀距離只有3到8CM，每次讀取腳環信息工作人員都要拿手持機貼近雞腳，實際應用起來不方便。可以在PT850D手持機的基礎上，采用長柄手持機PT850E。

2.1 長柄手持機需求

為了更方便企業工作人員與政府部門監管人員進行讀寫活雞腳環信息的操作，手持機需要滿足以下需求：

? 人員可以在遠離雞1到2米的地方操作 ? ? 在雞群中能夠準確的讀到指定雞的信息 ? ? 電子腳環完好情況下識讀率達到100% 2.2 長柄手持機設計思路

目前市場上所有134.2K頻段的手持機讀取3CM大小的電子腳環的最遠距離不超過15CM，為了滿足項目需求，必須改變現有手持機的設計思路，傳統手持機都是將天線與RFID讀頭集成在手持機本身。此次我們改變設計，單獨設計天線，制作了一根長1.5米的延長天線（漁桿狀），在延長天線的最前部集成了RFID讀頭，延長天線與手持機通過串口方式連接。2.3 長柄手持機應用方法

實際進行讀取活雞腳環操作時，工作人員一手拿手持機，另一手拿延長天線，在遠離活雞1到2米的地方，伸長延長天線，使RFID讀頭靠近活雞腳環，在腳環完好情況下，可保證100%識讀率。3.通道門設計方案 ? ? ? ? 快速，批量查驗經過通道的雞 ?

在腳環完好情況下經過通道門雞識別率>99% ? 能及時顯示通過時雞的證書及檢驗信息 ?

通道建設:在原企業的出雞通道旁建設一新通道(寬度40-45cm),新通道兩端與原通道連通,通道中部安裝兩臺垂直布臵兩臺RLF102,這樣整個通道截面全部復蓋到讀寫器讀寫范圍內。

4.中控機設計方案 4.1 中控機需求 ? ? ? ? 運行企業腳環發放軟件 ? 運行企業通道監裝軟件 ?

能及時上傳已發放的腳環序列 ? 能及時上傳監裝數據

4.2 實現方式

1、連接腳環發卡器,發放腳環

2、連接通道門前端讀卡器,實施監裝過程

3、過接CDMA無線Modem 上傳腳環發放及監裝數據

六、項目周期及經費預算

1.項目建設周期和進度計劃

系統建設周期一年，從2010年5月到2011年6月，具體建設過程為： 2010.05－2010.07 系統需求分析 2010.08－2010.10 基礎設施建設

2010.11－2011.01 軟件平臺的移植、開發及完善 2011.02－2011.04 系統整合、安裝聯調 2011.05－2011.06 竣工驗收 2.項目組織保障 2.1 領導組 組 長：趙 霞（學習鄉黨委書記）副組長：韓 東（學習鄉勞光村第一書記）成 員：王 林（學習鄉組織委員）

吳金余（學習鄉民政辦主任）

周恒芝（學習鄉勞光村黨總支書記）劉守躍（學習鄉勞光村村委會主任）余春生（學習鄉勞光村文書）

2.2 技術指導組

組 長：黃秋亮（學習縣家禽養殖技術中心主任）副組長：王玉華（學習鄉養殖協會主任）成 員：孫啟發、何成功、魏先凱 3.經費預算表

七、項目經濟和社會效益

項目輻射帶動力強，輻射區域可達學習鄉范圍內所有村及周邊鄉鎮，項目符合國家產業政策及本區規劃，充分發揮企業在經濟發展中的示范帶頭作用，通過發展、刺激引導，促進了種植業的發展，有利于改善人民生活水平，豐富和改善人們的食品結構；有利于促進新興產業的發展，使農民增收；有利于改善生態環境，實現農業可持續發展；有利于促進農業結構調整。項目區農民在實施項目后可提供200個就業崗位，帶動農戶100戶，人均年增收2000元左右，實現年利潤300萬元。

八、術語解釋

RFID：

Radio Frequency Identification射頻識別 RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識別技術是20世紀90年代開始興起并逐漸走向成熟的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。與目前廣泛使用的自動識別技術例如攝像、條碼、磁卡、IC卡等相比，射頻識別技術具有很多突出的優點：第一，非接觸操作，長距離識別（幾厘米至幾十米），因此完成識別工作時無須人工干預，應用便利；第二，無機械磨損，壽命長，并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環境；第三，可識別高速運動物體并可同時識別多個電子標簽；第四，讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；第五，數據安全方面除電子標簽的密碼保護外，數據部分可用一些算法實現安全管理；第六，讀寫器與標簽之間存在相互認證的過程，實現安全通信和存儲。目前，RFID技術在工業自動化、物體跟蹤、交通運輸控制管理、防偽和軍事用途方面已經有著廣泛的應用。電子標簽：

利用RFID技術的集成電路芯片，具有一定的數據存儲空間，可以封裝成各種形式。電子腳環：

將電子標簽封裝成可以掛在（或釘上）動物耳朵上的裝臵，用于動物識別與追蹤。查驗門：

門狀電子標簽讀寫設備。當家禽只通過時，可以自動識別并且讀寫信息，當和計算機系統連接時可以根據要求產生報警等信息。EAN－UCC編碼：

EAN〃UCC系統，由國際物品編碼協會(EAN International)和美國統一代碼委員會(UCC)共同開發、管理和維護的全球統一和通用的商業語言,為貿易產品與服務(即貿易項目)、物流單元、資產、位臵以及特殊應用領域等提供全球惟一的標識。EAN〃UCC系統在世界范圍內為標識商品、服務、資產和位臵提供準確的編碼。這些編碼能夠以條碼符號或RFID標簽（射頻識別標簽）來表示，以便進行電子識讀。

第二篇：力控在西藏725油庫自動化及信息化系統中的應用

關鍵詞： 油庫信息化系統 實時數據庫 PSpace 力控監控組態軟件

1、行業背景1.1、現狀

中國石油西藏銷售分公司 725油庫位于西藏自治區拉薩市西郊，油庫于1972年5月建成，現油庫儲油總容積達到86000 m3,屬二級油庫。油庫原有25個油罐、總庫容8萬6千噸。油庫經營5種油品，主要油品均為部隊管道輸入，其它油品采用汽車運輸，付油系統建有3平臺12鶴位自流付油設施，年進出油品24萬噸。

隨著計算機和現場儀表技術的不斷發展，油庫自動化水平與90年代相比在各個方面都有了很大發展，多數油庫陸續安裝了諸如自動化付油系統，液位自動計量系統，安防監控系統等，但這些系統往往相互獨立，沒有進行有效的集成，相互間的信息沒有進行有機整合，單方面的自動化水平的提升沒有形成油庫的整體自動化信息優勢，自動化系統還存在一定缺陷。

1.2、需求分析

北京三維力控科技公司憑借多年在油庫自動化、信息化系統設計、集成的經驗，以及對油庫生產作業流程和管理流程的了解，針對目前油庫自動化控制系統及管理系統的實際情況，采用力控監控組態軟件對系統進行優化，對各油庫的定量裝車系統、罐區自動化系統、安防系統等業務數據進行全面采集、存儲、傳輸和有效管理，從而幫助企業提高工作效率，堵塞經營管理漏洞，提高服務質量，降低成本，增加收入，使企業在競爭中處于不敗之地。

此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業層自動化系統的同時，將建立油庫的信息網絡系統，以成品油庫管理體系為標準，以油庫業務管理、設備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環節，為油庫提供一套完整的信息化解決方案。

2、油庫信息化系統網絡圖

油庫自動化系統結構按業務功能分為管理決策層，業務管理層和生產作業層三個層面。

生產作業層位于油庫自動化系統的最底層，主要從計量，安全連鎖、安防監測、自動控制及作業管理5個方面，為油庫運行管理提供控制、安全、數據等方面的保證，完成油庫生產作業的數據采集和過程控制的同時，為業務管理和管理決策層提供給出生產數據；

業務管理層是整個油庫生產數據管理系統的核心，對基礎性數據進行整理、加工、分析和發布的信息管理系統，主要處理油庫內部日常的油品進、銷、存等業務管理。

管理決策層數據終端是將生產作業層提供的基礎數據生成統計圖形和報表，為管理層提供數據決策依據（如圖示）。

1）以力控ForceControl 6.1 SCADA軟件為監控中心，以力控實時歷史數據庫pSpace為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監視、對油庫的各項數據進行采集、處理，為油庫的信息化系統提供安全、可靠、有效的數據平臺。

2）采用工業級以太網交換機，建立分區域的冗余環網，環與環之間采用耦合拓撲結構進行連接，從而建立高可靠專有的能源數據采集通訊網絡。

3）采用力控隔離網關服務器pSafetylink產品將油庫各參數的采集與生產控制系統隔離，提供連續、真實、可靠的數據依據。pSafetyLink是種專為工業網絡應用設計的防護設施，用于解決工業SCADA控制網絡如何安全接入信息網絡（外網）的問題。它與防火墻等網絡安全設備本質不同的地方是它阻斷網絡的直接連接，只完成特定工業應用數據的交換。由于沒有了網絡的連接，攻擊就沒有了載體，如同網絡的“物理隔離”。由于目前的安全技術，無論防火墻、UTM等防護系統都不能保證攻擊的一定阻斷，入侵檢測等監控系統也不能保證入侵行為完全捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。

3、油庫信息化系統的設計及開發

3.1、方案設計簡介

本方案根據油庫現狀及用戶需求，新上和完善油庫生產作業層的各個子系統，通過當今流行的數據庫對各子系統的數據集成、網絡通訊、INTERNET等新技術建立油庫自動化信息平臺，實現生產過程控制自動化和數據管理信息化。

3.2、方案總體設計目標

1）庫區建立局域網，網絡覆蓋全面化；

2）生產數據資源集中、共享；

3）公路發油定量裝車過程自動化和數據管理信息化

4）罐區液位動態監測和計量自動化；

5）罐區工藝流程控制自動化；

6）油庫設備管理電腦化；

7）安防監控智能化；

8）生產業務流程程序化和痕跡化；

9）油庫管理層對各生產環節管理透明化；

10）為省市公司上傳生產數據提供數據接口；

4、作業層自動化系統

油庫生產作業層系統包括：自動付油子系統，罐區監控子系統，綜合計量子系統，設備管理系統和安防監控子系統五個部分，其中安防監控子系統又包括可燃氣體監測、視頻監測和電子巡檢3個部分。

4.1自動付油子系統

系統實現的功能有：

1)操作管理功能

a.設置三級口令：系統管理員口令、管理員口令和操作員口令，系統管理員是最高級別。

b.所有重要操作均需通過口令確認后才能進行。操作員代號、操作內容和操作時間均存盤記錄。只有通過管理員口令才有權調出顯示或打印操作記錄的內容。這是為查找事故發生原因而設置的，任何人不能修改記錄內容。

c.各種重要事件（包括報警）發生，均自動把事件內容、事件發生的時間存盤記錄。只要通過操作員口令，隨時可以調出顯示或打印，但任何人不得修改記錄內容。

d.修改用戶權限、控制參數、流量系數、報表生成時間、打印操作記錄等系統操作均需經系統管理員口令才能進行。

2)付油監控站與付油PLC控制站通過MPI實時通訊，實現定量裝車的集中監測與管理；

3)PLC控制站實現定量裝車過程控制自動化，具有自動測量裝車時管道中油品流速，實現自適用控制功能，保證高精度裝車控制；

4)系統可按升或公斤兩種計量方式控制付油，具有溫度動態補償功能，實現二種付油計量功能；

5)系統具有控制室/現場自動、手動二種付油操作形式，方便用戶任意使用；

6)實現溢油保護，靜電保護，超速保護，超溫保護，現場、控制室雙重保護等功能，保證系統安全可靠；

7)事件記錄和權限管理功能；操作站對付油現場發生的異常報警事件進行記錄，對系統操作員登陸以及對系統重要參數的修改都會進行記錄，而且該記錄是不可修改的。

8)設置現場數顯屏，同步顯示付油裝車值，方便現場查看；

9)利用專用組態軟件實現多種模擬畫面動態、直觀顯示監測功能；

10)系統具有完善的管理功能，可實現班報、日報、月報、年報、綜合報表、誤差報表的自動生成，任意查詢及輸出，并具有各級密鑰管理功能；

11)PLC控制站可將裝車生產數據通過庫區以太網傳送給數據服務器；

12)系統具有較強的控制規模與功能擴展能力，可任意擴展付油鶴位數量，增加控制和管理功能；

13)系統具有故障自診斷功能和運行報警功能；

4.2罐區監控系統

罐區自動化系統結構與付油控制系統結構相同，都是采用操作站與控制站通過網絡接口連接到油庫局域網，以局域網為載體完成操作站與控制站間的數據傳輸。上位機采用力控ForceControl6.1監控組態軟件。主要實現的功能如下：

（1）操作管理功能：同裝車系統

（2）界面顯示功能：

a.操作站顯示器實時顯示罐區監測畫面、操作提示和報警信息。

b.任何時候發生的報警信息均立即在醒目區以漢字報道，同時產生警聲。

c.任何操作均以漢字或圖形提示，采用菜單和按鈕選擇方式，方便簡捷，操作人員無須特別培訓即可進行操作。

d.系統提供的顯示區畫面有如下一些內容：

液位全貌：罐區內所有儲罐的液位模擬條，并以數字標出各罐的液位、溫度、容積、重量的值以及液位到設定限的時間估算。

流程：按區域、油品劃區，顯示儲罐、管線、閥門、機泵，罐內液位模擬顯示，并標注液位、溫度，閥門、機泵以顏色標注開關狀態。

儲罐參數：每罐一幅，包括罐的幾何尺寸、安全高度、液位、溫度、液位和溫度的設定限值、到限時間、體積、比重、重量，存放物料的名稱，該罐的模擬液位、溫度棒圖等。

e.事件記錄：彈出顯示已登錄的某日發生的生產事件，如報警、開關機器時間、通訊故障、設備故障等。

f.操作記錄：通過專門口令彈出顯示已登錄的某日發生的重要操作。

g.實時時間：一直在畫面上顯示。

（3）遠程監控功能：生產操作人員在罐區操作站上，對罐區電動球閥可以進行遠程實時監控。

（4）動態監視：貯罐的液位、單點溫度、油品泄漏、質量、存量、進油量、出油量、總容積、實際容積、空容積。

（5）罐區作業操作功能 a.收付作業

收付作業主要完成儲罐收發油作業，根據每筆作業對應罐前、罐后關聯數據，得到這筆作業的罐量及其對應表量，完成作業記錄的存儲、打印及其查詢功能。

根據提單號、收/付作業類別及其方向、檢罐人、時間等完成罐作業基本信息。

自動/手動獲取罐的液位、溫度、密度、水尺高度，根據以上數據，結合罐的物料性質自動計算罐容、罐量。另外，手/自動完成對應流量計的表號、表量數據。將以上內容錄入數據庫。

b.盤庫作業

盤庫是每天在固定時刻（用戶確定）完成手/自動提取罐的油高、水高、溫度、密度等數據、動/靜罐，自動計算罐容、罐量，完成數據的存儲、打印及其查詢功能

c.作業數據比對

作業數據比對指本操作站對應的罐量與流量計的表量、汽車衡量、槽車量進行比對，得出作業的量差，比對結果能存儲、打印、查詢及其溯源。

（6）局域網內整個罐區液位、庫存網上發布和實時監控

（7）報警和事件：系統可對液位和溫度進行高低限報警；在出現報警信息時進行聲光提示，并提供報警確認功能；系統自動記錄報警內容、發生時間、當班操作員等信息；系統允許高級用戶對報警和事件進行定義和修改；消防水池報警時，水池供水開關自動打開進行補水。

（8）報表功能，每個罐的動態登記表/單罐動態登記表/單罐工況記錄/油品計量班報/日報/月報/年報查詢及報告、打印、輸出；

（9）根據油品的銷售數據形成每日油品罐區的銷售/庫存日報表和盈虧數據分析。

（10）數據存儲和歸檔：系統可對儲罐的過程數據（液位、溫度、油品體積、質量、剩余罐容等）進行周期性采樣存儲（可定義采樣周期）或定時（日、月、年）盤點歸檔；

（11）儲罐液位連鎖報警

每座油罐設置液位超高、超低報警，液位超低報警時聯鎖輸油泵，停止向外輸油；液位超高報警時連鎖卸油泵，停止向儲罐卸油；電動控制閥門故障報警；任何報警發生時在控制室都有聲光提示，并提供報警確認功能，系統自動記錄報警內容、發生時間、當班操作員等信息；允許高級用戶對報警和事件進行定義和修改；

（12）事件查詢功能：對過程報警狀態進行查詢，對進罐出罐輸轉事件進行查詢；

（13）數據管理及操作密鑰設置；

4.3綜合計量系統

725油庫油品計量從業務上分為進油計量、出庫計量和庫存計量三個部分，三個計量環節現在都是采用人工計量，人工數據管理的工作狀態。通過本次改造，新上油庫綜合計量系統，采用基于力控監控組態軟件的C/S和B/S相結合的方式，對油庫內部現有生產作業層系統數據的自動采集和人工計量數據的錄入，實現油庫實物計量賬目化計算機管理。

綜合計量管理系統為油庫提供計量數據人工錄入和自動提取2種方式，滿足油庫現階段使用和未來發展的使用要求。

4.4安防監測系統

4.4.1燃氣檢測

由于油庫經營的產品易燃易爆，為保證庫區安全，可燃氣體常濃度檢測極為重要，油庫現有可燃氣體報警檢測系統1套，1-17#儲罐設置34點，泵房設置1點，共35個監測點。本次設計擬在新建的汽車發油平臺設置2臺燃氣報警器，在新建的2座儲罐上設置2臺燃氣報警器。燃氣報警器選擇與現有燃氣報警器同型號的產品。上位監控軟件采用力控ForceControl6.1。

主要實現以下功能: 1）可燃氣體濃度時時檢測和動態模擬監測功能；

2）燃氣濃度超標報警功能；

3）報警記錄存儲和追溯功能；

4）燃氣檢測報警與生產安全連鎖功能；

4.4.2視頻監視

系統采用先進的數字處理技術，使得圖像質量更高，更易于保存，通過網絡設備可以將圖像進行遠程傳輸，實現圖像的遠程監視、遠程控制等功能。

系統軟件可以提供強大的圖像處理功能，調節圖像的亮度和對比度等，即使是在很低的照明度的情況下，也能得到高質量的被監控對像的圖像，并且可以將圖像保存了通用格式，在專業圖像處理軟件中進行進一步的處理。

結合當前先進的IT技術，基于SOA架構、結合.NET平臺技術的力控ForceCtrol6.1監控組態軟件支持B/S和C/S混合模式，實現了與視頻監控、多媒體無縫集成，實現了數據和視頻的有機結合。

5、油庫進、銷、存業務管理及決策管理功能

油庫綜合信息管理主要是指對油庫生產過程中進、銷、存三個業務環節的生產數據進行存儲、整合、利用，生成有利于生產管理的各種業務報表。

在總監控中心備有冗余的力控實時數據庫pSace服務器，負責實時匯集油庫各子系統實時數據，為業務管理層、管理決策層提供的基礎數據生成統計圖形和報表，為管理層提供數據決策依據。監控中心通過過力控安全隔離網關pSafetylink以C/S或B/S的形式向上級部門提供安全、有效的數據。

6．應用效果

該此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業層自動化系統的同時，以成品油庫管理體系為標準，以油庫業務管理、設備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環節，建立了油庫的信息網絡系統。有效的幫助企業提高工作效率，堵塞經營管理漏洞，提高服務質量，降低成本，增加收入，增強了企業的競爭力。