CN108626473B - 智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过软件管控智能电子网络互联式阀门的方法，特别是智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法，由上位机系统制定工作程序指令，作为单片机的下位机系统依据上位机系统制定的工作程序指令对IC卡进行首次授权电子密钥的加密与解密，继而通过IC卡通过授权电子密钥对智能电子网络互联式阀门与智能电子网络互联式阀门控制器的壳体进行开锁和闭锁。本发明能有效提高石油运输作业的监管效能、便捷性能与安全性能，使石油运输作业更加无线网络化。

Description

智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法

技术领域

本发明涉及通过软件管控智能电子网络互联式阀门的方法，特别是智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法。

背景技术

智能电子网络互联式阀门控制器是基于未来物联网的自动化管理开关阀开锁或解锁的智能阀门控制装置，但还需加载专门的软控程序方能开展阀门管理工作；现有的石油运输作业监管效能、便捷性能与安全性能则明显偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法，能有效提高石油运输作业的监管效能、便捷性能与安全性能，使石油运输作业更加无线网络化。

本发明的目的是这样实现的：一种智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法，由上位机系统制定工作程序指令，作为单片机的下位机系统依据上位机系统制定的工作程序指令对阀门进行开锁和闭锁，单片机依据上位机系统制定的工作程序指令对IC卡进行首次授权电子密钥的加密与解密，继而通过IC卡通过授权电子密钥对智能电子网络互联式阀门与智能电子网络互联式阀门控制器的壳体进行开锁和闭锁；其工作程序为：

阀门的开锁与闭锁：步骤1、智能电子网络互联式阀门控制器具有的单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门开锁指令时则控制第一电机正向动作使第一电机给阀门开锁以打开阀门；在阀门被充分打开后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第一传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第一传感器发送的感应信号控制第一电机停止正向动作；当阀门被充分打开时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第三传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第三传感器发送的感应信号对阀门当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第三传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第三传感器发送的感应信号的情况下判断阀门未被充分打开后对阀门当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；步骤2、单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门闭锁指令时则控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；在阀门被充分关闭后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第二传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到从第二传感器发送的感应信号控制第一电机停止反向动作；当阀门被充分关闭时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第四传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第四传感器发送的感应信号对阀门当前被充分关闭的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门闭锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第四传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第四传感器发送的感应信号的情况下判断阀门被未被充分关闭后对阀门当前未被充分关闭的时间与次数进行记录并且在阀门闭锁动作结束后的限定时间内将有关阀门在先被充分打开和/或未被充分打开的记录与阀门在后被充分关闭和/或未被充分关闭的记录统一生成操作日志写入IC卡，单片机若未成功将操作日志写入IC卡时则在确认“未成功将操作日志写入IC卡”不正常后将有关“未将操作日志写入IC卡”的事项进行记录；

壳体的开锁与闭锁：单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的控制器具有的壳体开锁指令时则控制第二电机正向动作使第二电机给壳体开锁以打开壳体；在壳体被充分打开后，控制器的第二可运动机械部分动作而使第五传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的从第五传感器发送的感应信号控制第二电机停止正向动作；当壳体被充分打开时，第二可运动机械部分相应继续动作而使第七传感器受到感应，单片机则根据其自身受到的从第七传感器发送的感应信号对壳体当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第二可运动机械部分在壳体开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第七传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第七传感器发送的感应信号的情况下判断壳体未被充分打开后对壳体当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第二电机反向动作使第二电机给壳体闭锁以关闭壳体；在壳体闭锁动作开始之前，若第二可运动机械部分相应被动动作而再次使第七传感器受到感应，以至壳体闭锁动作开始，单片机相应根据其自身收到的从第七传感器发送的感应信号控制第二电机反向动作使第二电机给阀门闭锁以关闭阀门；在壳体被充分关闭后，第二可运动机械部分相应继续动作而使第六传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第六传感器发送的感应信号控制第二电机停止反向动作。

本发明作为软件程序需与已授权发明专利-智能电子网络互联式阀门控制器（中国专利号： ZL201010166589.4）相配合应用，加载在智能电子网络互联式阀门控制器当中对装油阀和卸油阀进行开锁或闭锁作业。

本发明能有效提高石油运输作业的监管效能、便捷性能与安全性能，使石油运输作业更加无线网络化。

具体实施方式

一种智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法，由上位机系统制定工作程序指令，作为单片机的下位机系统依据上位机系统制定的工作程序指令对阀门进行开锁和闭锁，单片机依据上位机系统制定的工作程序指令对IC卡进行首次授权电子密钥的加密与解密，继而通过IC卡通过授权电子密钥对智能电子网络互联式阀门与智能电子网络互联式阀门控制器的壳体进行开锁和闭锁；其工作程序为：

阀门的开锁与闭锁：步骤1、智能电子网络互联式阀门控制器具有的单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门开锁指令时则控制第一电机正向动作使第一电机给阀门开锁以打开阀门；在阀门被充分打开后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第一传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第一传感器发送的感应信号控制第一电机停止正向动作；当阀门被充分打开时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第三传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第三传感器发送的感应信号对阀门当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第三传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第三传感器发送的感应信号的情况下判断阀门未被充分打开后对阀门当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；步骤2、单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门闭锁指令时则控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；在阀门被充分关闭后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第二传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到从第二传感器发送的感应信号控制第一电机停止反向动作；当阀门被充分关闭时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第四传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第四传感器发送的感应信号对阀门当前被充分关闭的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门闭锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第四传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第四传感器发送的感应信号的情况下判断阀门被未被充分关闭后对阀门当前未被充分关闭的时间与次数进行记录并且在阀门闭锁动作结束后的限定时间内将有关阀门在先被充分打开和/或未被充分打开的记录与阀门在后被充分关闭和/或未被充分关闭的记录统一生成操作日志写入IC卡，单片机若未成功将操作日志写入IC卡时则在确认“未成功将操作日志写入IC卡”不正常后将有关“未将操作日志写入IC卡”的事项进行记录；

壳体的开锁与闭锁：单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的控制器具有的壳体开锁指令时则控制第二电机正向动作使第二电机给壳体开锁以打开壳体；在壳体被充分打开后，控制器的第二可运动机械部分动作而使第五传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的从第五传感器发送的感应信号控制第二电机停止正向动作；当壳体被充分打开时，第二可运动机械部分相应继续动作而使第七传感器受到感应，单片机则根据其自身受到的从第七传感器发送的感应信号对壳体当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第二可运动机械部分在壳体开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第七传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第七传感器发送的感应信号的情况下判断壳体未被充分打开后对壳体当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第二电机反向动作使第二电机给壳体闭锁以关闭壳体；在壳体闭锁动作开始之前，若第二可运动机械部分相应被动动作而再次使第七传感器受到感应，以至壳体闭锁动作开始，单片机相应根据其自身收到的从第七传感器发送的感应信号控制第二电机反向动作使第二电机给阀门闭锁以关闭阀门；在壳体被充分关闭后，第二可运动机械部分相应继续动作而使第六传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第六传感器发送的感应信号控制第二电机停止反向动作。

本发明由上位机软件与下位机软件组成；唯一码由上位机生成并由上位机软件编写指令，下位机根据指令执行。上位机与下位机的配合监管共同完成整个运输流程，并将在运输途中的相关数据逐一记录、分析、备案。

本发明上位机系统由石油运输网络管理：①本上位机系统由调度监管子系统、油田井区管理站运油管理子系统、炼油厂及油库装油站运油管理子系统、卸油站运油管理子系统、运油车队车辆管理与阀锁维护子系统、加装在运油车上的卸油阀及装油阀和装油站装油阀的锁控子系统等六个部分组成。②调度监管子系统具备油田运油和炼油厂运油现行管理制度的不同特点，调度监管子系统分为油田远油调度监管子系统和油库运油调度监管子系统两种相互略有区别的分子系统。调度监管子系统是整个系统管理的中心环节，受调度监管中心实施管理，其基本部分由一台普通PC机安装一套具有网络通讯功能的调度监管系统软件构成，其主要支撑技术包括PC机监控界面软件设计与编程、pc机网络通讯技术。该调度监管子系统主要包括三大基本功能：1、运油任务的申领；2、运油需求信息的收集；3、装油站、卸油点、运油车队运行信息的实时采集与监控；4、系统历史数据管理与报表。

本发明上位机系统采用客户端、服务器端、中心控制端三层结构，以中心数据库、中心控制软件为中心的方式与服务器端交互通讯，再通过服务器数据库、服务器端软件与客户端交互通讯，由此构造三层数据交互系统，从而达到数据的集中性和统一性。

中心控制端包括系统管理、用户管理、数据接口、档案管理、车辆管理、IC卡管理、升级管理、数据管理、追溯管理、异常分析、统计分析、控制台等。

服务端包括软件升级、日志管理、异常分析、系统管理、工作流程管理、消息管理、数据管理、单据处理、单据管理、统计分析。

客户端包括系统管理、单据处理、统计分析、结算管理、基地管理、仓储管理、意外管理、运量核算、运输成本、进出月报、门卫管理、油统计、IC卡管理。

上位机系统是规范整套石油运输流程的软件系统，以调度中心为管理中心，受调度中心管控，每个调度中心为一个经营区域，所有在经营该区域工作的控制设备都需在该调度中心注册。

上位机系统的使用流程：

设备注册：1.必需运输单位、石油运输车；在运输车上加装的装油阀控制器和罐口控制器注册（卸油阀控制器）；2.在装油区加装的装油阀控制器（智能电子网络互联式阀门控制器）注册；3.计算机和读写卡器注册；4.IC卡注册。

设备使用：1.上位机软件由调度中心负责管理，调度中心按排石油运输任务，并负责对设备发出解密、加密信息的指令，所有设备的操作都需向调度中心成功申请指令后方可合规操作，即上位机发出指令，由下位机根据指令执行；2.石油运输车在某个区域内执行任务需先在该区域的调度中心注册，注册信息包括运输车单位营业执照、运输车行车证、司机身份证、驾驶证、在运输车上加装的装油阀控制器和罐口控制器。在全部所需注册完成后，由调度中心给相应司机出具一张IC卡；此IC卡既是司机在该区域的IC卡又是任务执行卡；3.装油阀控制器由该区域的管理中心注册安装；4.每个区域的调度中心对该区域的所有与本上位机系统有关的计算机、读写卡器、IC卡进行注册；注册过的设备便可在线而运行程序，反之则离线而无法运行。

本上位机系统所需的全部IC卡在被使用前需先在管理中心注册。IC卡分为①司机IC卡（即任务注册卡、加密解密卡）、②维修卡（由运输单位向管理中心申请，运输单位在再由管理中心在给运输单位下发指令后方可出具）；③时钟校对卡（每三个月被校对一次，由管理中心负责）、④特种功能卡（即大卡，可在被注册一次后给30-50个阀控器（智能电子网络互联式阀门控制器开锁、解锁）、⑤信息采集卡（只由管理中心出具）。

本发明下位机系统由阀门控制器中单片机及下位机软件组成，按照上位机软件系统的工作程序，使单片机控制相关设备。

单片机直接控制电机的转动，正转为开锁，反转为上锁；单片机由传感器接收IC卡的指令，根据指令控制电机正转或反转；机械部分加装有的不同的传感器也可给单片机传输指令，控制电机的正、反转；在智能电子网络互联式阀门控制器内有七个加装在不同位置的传感器—第一至第七传感器以及两个电机-第一至第二电机；在单片机上加装有蜂鸣器；司机IC卡信息每次通过单片机写入IC卡；单片机具有读写及储存功能；电机采用PWM软启动；蜂鸣器采用压电陶瓷产生人耳感受的声波；单片机具备互联网无线系统接入功能；控制器中的每块电路板有自己的内置编码。

智能电子网络互联式阀门控制器的操作与异常操作提示：蜂鸣器正常操作的提示音较短，而其异常操作的提示音较长（异常操作包括可运动机械部分未在指定时间内碰触指定的传感器、系统异常、信息提取异常、未按照任务执行或任务指定的步骤执行等）。

电路板内部的信息存储与采集：电路板需要存储每次开与关的次数与时间、异常操作的信息；信息的采集由指定的IC卡提取或以其他方式提取。

电路板质量应达到国家ExIaIICT4Ga防爆等级，防水防潮，具有防震能力，耐高低温，工作温差为-40℃至+80℃，节能；智能电子网络互联式阀门控制器采用4000mA锂电池可连续工作7天以上，保证每天开关次数达10次，其自带内部电源；在更换电池时，电路板内部的时钟不停止，存储的数据不丢失，在完成电池更换后可继续完成之前未完成的工作。

石油运输网络管理整体工作流程为：

①按照上位软件系统的工作程序：司机携带驾驶证、IC卡去调度中心申领运油任务，调度中心核对司机的驾驶证、行车证、IC卡与注册信息是否相符，核对无误后按照上位机制定的工作流程方可给司机开始安排运油任务，并将此次运油任务信息及加装在运油车上的罐口控制器的一半解密信息写入司机的IC卡中而其另一半解密信息存储在指定的装油阀控制器中，装油阀控制器的一半解密信息在指定的罐口控制器中而其另一半解密信息在自身中并写入到IC卡中；罐口控制器在装油阀控制器中的另一半解密信息在成功提取后方可打开罐口控制器，在用IC卡打开罐口控制器的同时将罐口控制器中为装油阀控制器设置的另一半解密信息写入到IC卡中，再通过IC卡去打开装油阀控制器，即司机开车到装油区后，首先用IC卡到装油阀控制器中读取罐口控制器的另一半解密信息，然后打开罐口控制器，在打开罐口控制器的同时将装油阀控制器的另一半解密信息写入IC卡中后方可打开装油阀控制器；装油阀控制器和罐口控制器在司机使用IC卡完成感应后必须在3分钟内开始装油操作，如司机在3分钟内没有打开装油阀控制器或罐口控制器则自行上锁，计划再次装油需司机重新申领运油任务；在重新申领运油任务后，如司机使用IC卡再次完成感应后在3分钟内仍然未打开装油阀控制器或罐口控制器，将再无法打开装油阀控制器，司机按照设定程序必须用IC卡给装油阀控制器和罐口控制器加密，在加密同时将加密操作时间写入IC卡中，即下位机系统一次只给司机两次打开装油阀控制器和罐口控制器的机会；如需再次装油，司机必须重返调度中心重新申领运油任务；当司机通过IC卡为装油阀控制器和罐口控制器加密时，装油阀控制器和罐口控制器中的电子设备会自动清除IC卡里的解锁信息；装油完成后，由装油工持司机的IC卡为装油阀控制器和罐口控制器上锁；在装油工上锁的同时，装油阀控制器和罐口控制器会自动将此次任务中IC卡操作的全过程信息录入IC卡中，并删除此卡存有的加密，解密信息，以备执行下次运油任务时接受调度中心核查；司机开车到达卸油点后，由卸油点负责人核查IC卡内运油任务信息是否应该在此卸油点卸油，同时核查司机在运输过程中有无违规操作控制器，在核对无误后，由卸油点向调度中心申请解锁指令；卸油点接到解锁指令后，下位机系统自动将罐口控制器打开并将阀门控制器中存有的解密信息写入IC卡中，让司机持IC卡给车辆控制器解锁以开始卸油；在卸油作业完成后，卸油区负责人给司机IC卡加密，由负责人为运油车辆的控制器等设备上锁；与此同时，控制器等设备将此次卸油操作的全过程信息写入IC卡中，以备领取下次任务时接受调度中心核查。当阀门控制器随运输车离开装油作业所在的无线网络有效覆盖区域3-5米后，再次自动给控制器上锁。如司机无违规才操作后，调度中心方可通过下位机系统给司机指派下次运油任务，同时将IC卡中上次运油任务的所有操作记录清空，反之则无法指派下次运油任务，并通知运油监管人员追究当事司机的违规操作责任（当IC卡每次感应时，控制器都将阀门操作时间记录在其中与IC卡中）。在整个申领运油任务过程中，司机必须严格按上位机系统设定好的程序步骤操作，不得跳跃程序步骤操作或违规操作；若司机没有正确执行程序步骤中的上一环节操作，则那么其中的下一环节则无法被激活，即司机就无法操作下一环节。当装油作业在无网络覆盖区域完成后，在控制器阀门关闭后的一分钟内，控制器自动上锁，司机还需通过其所持IC卡给控制器上锁；当运油车驶入有无线网络有效覆盖区域时，控制器再次立刻自动上锁，并将当前上锁的日期与时间记录其中，即记录包括上锁、解锁在内的所有操作日期与时间。

②当车辆罐体和阀门需要维修时，司机需要通过申请单位向管理中心申请维修卡，维修卡可授权司机将控制器卸离罐体（在控制器内配设自锁装置，在未接收到有存有授权指令的维修卡感应之前无法被拆离罐体）；管理中心向申请单位发出授权指令后，必须在规定时间内出具维修卡；未在规定时间内出具维修卡，管理中心下发的指令作废，申请单位需重新向管理中心索取授权指令。

③时钟校对卡至少每三个月给控制器校对时钟一次，由管理中心负责。

④在指定区域内随运油车运行的罐口控制器存有对应于装油阀控制器的一部分解密信息。

⑤当零散客户购买石油开票时，管理中心给零散客户出具解密卡，继而通过解密卡指定某一辆运油车和司机前去完成运油任务。

⑥对应于有关位于无网络覆盖区域的油田单井上的阀门控制器的一部分解密信息寄存在罐口控制器中，其另一部分解密信息记录在司机所持IC卡中；对应于IC卡的一部分解密信息包含相关的操作日期与时间，其另一部分解密信息寄存在装油阀控制器中。

⑦所有指令和解密信息与日期时钟同步，即指令和解密信息随着日期时间的变化而变化，所有装油、卸油操作必须在规定日期时间内完成，否则需司机重新申领运油任务。

Claims (1)

1.一种智能电子网络互联式阀门控制器程序应用方法，由上位机系统制定工作程序指令，作为单片机的下位机系统依据上位机系统制定的工作程序指令对阀门进行开锁和闭锁，其特征在于：单片机依据上位机系统制定的工作程序指令对IC卡进行首次授权电子密钥的加密与解密，继而通过IC卡通过授权电子密钥对智能电子网络互联式阀门与智能电子网络互联式阀门控制器的壳体进行开锁和闭锁；其工作程序为：

阀门的开锁与闭锁：步骤1、智能电子网络互联式阀门控制器具有的单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门开锁指令时则控制第一电机正向动作使第一电机给阀门开锁以打开阀门；在阀门被充分打开后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第一传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第一传感器发送的感应信号控制第一电机停止正向动作；当阀门被充分打开时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第三传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第三传感器发送的感应信号对阀门当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第三传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第三传感器发送的感应信号的情况下判断阀门未被充分打开后对阀门当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；步骤2、单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的阀门闭锁指令时则控制第一电机反向动作使第一电机给阀门闭锁以关闭阀门；在阀门被充分关闭后，控制器的第一可运动机械部分动作而使第二传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到从第二传感器发送的感应信号控制第一电机停止反向动作；当阀门被充分关闭时，第一可运动机械部分相应继续动作而使第四传感器受到感应，单片机则根据其自身收到的从第四传感器发送的感应信号对阀门当前被充分关闭的时间与次数进行记录；若第一可运动机械部分在阀门闭锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第四传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第四传感器发送的感应信号的情况下判断阀门被未被充分关闭后对阀门当前未被充分关闭的时间与次数进行记录并且在阀门闭锁动作结束后的限定时间内将有关阀门在先被充分打开和/或未被充分打开的记录与阀门在后被充分关闭和/或未被充分关闭的记录统一生成操作日志写入IC卡，单片机若未成功将操作日志写入IC卡时则在确认“未成功将操作日志写入IC卡”不正常后将有关“未将操作日志写入IC卡”的事项进行记录；

壳体的开锁与闭锁：单片机在接收到IC卡存有的首次授权电子密钥的控制器具有的壳体开锁指令时则控制第二电机正向动作使第二电机给壳体开锁以打开壳体；在壳体被充分打开后，控制器的第二可运动机械部分动作而使第五传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的从第五传感器发送的感应信号控制第二电机停止正向动作；当壳体被充分打开时，第二可运动机械部分相应继续动作而使第七传感器受到感应，单片机则根据其自身受到的从第七传感器发送的感应信号对壳体当前被充分打开的时间与次数进行记录；若第二可运动机械部分在壳体开锁动作结束后的限定时间内无论动作与否而未使第七传感器受到感应，单片机则在在限定时间内未收到第七传感器发送的感应信号的情况下判断壳体未被充分打开后对壳体当前未被充分打开的时间与次数进行记录并且控制第二电机反向动作使第二电机给壳体闭锁以关闭壳体；在壳体闭锁动作开始之前，若第二可运动机械部分相应被动动作而再次使第七传感器受到感应，以至壳体闭锁动作开始，单片机相应根据其自身收到的从第七传感器发送的感应信号控制第二电机反向动作使第二电机给阀门闭锁以关闭阀门；在壳体被充分关闭后，第二可运动机械部分相应继续动作而使第六传感器受到感应，单片机相应根据其自身收到的由第六传感器发送的感应信号控制第二电机停止反向动作。