北斗卫星导航技术在石油企业的应用探索

摘要：石油行业因其生产作业特点，存在大型设备数量多、现场人员管理难、作业区域地理分布广、现场野外环境恶劣等情况，为了满足企业安全生产和应急管理要求，提出对设备装置、人员和车辆等进行实时管控需求。本文将北斗卫星导航技术与石油企业的现场业务场景结合，提出了多种场景应用解决方法，实现对企业关键重要设备、作业人员和生产车辆等实时定位及数据自动采集上报，提升企业安全生产工作水平和应急处置响应能力。

关键词：北斗导航、高精度定位、短报文、石油行业、数据采集、管道巡检

前言

由于石油相关产品具有易燃易爆等特性，石油行业生产现场多为高温、高压、24小时不间断等作业环境，石油资源的开采、运输、加工和存储等众多环节也都是高危现场，因此相关作业现场一般都建设在远离人员的野外环境，同时生产装置区域覆盖大量金属管道，形成天然信号屏蔽网络，传统基站等信号覆盖情况也比较差。

石油行业特种设备、特种车辆数量众多，生产现场地理分布范围广，作业人员和车辆都是在野外环境连续作业，随着国家对安全生产工作重视程度不断提高，石油企业对安全生产管理工作需求也不断提升。而伴随着我国北斗卫星导航高精度系统的建成和投用，高精度定位、短报文和精准授时等功能可以为用户提供全球、全天候、全时段的技术服务，为石油企业提升安全管理水平提供更优良的技术手段。

行业现状

随着国家加速石油企业数字化、信息化、智能化改造和建设工作的推进，石油企业也尝试利用GPS+手机基站的模式推广应用卫星定位相关技术，在车辆定位、人员定位场景方面有了一定的规模应用。但是通过前期的推广使用，现场也暴漏出了以下问题：

测量精度差。由于石油行业大量山区环境，现有GPS系统数据无法满足现场要求。同时部分厂区、站场由于金属管道覆盖密度大，严重时造成信号无法定位，效果不理想。

业务功能单一。在野外环境存在没有手机基站信号覆盖的区域，生产设备、人员、车辆等生产数据无法实时回传，影响企业正常生产活动和应急突发事件处理工作。

数据无法保密。由于其他导航系统的数据存储位置不可控，数据传输过程中的加密措施不足，无法保障企业生产数据的信息安全。

安全可靠性差。其他导航类系统属于外国运行管理的系统，存在无服务或是关闭的风险，无法满足石油行业安全稳定使用需求。

场景应用

厂区人员管控应用

石油作业现场通常都非常恶劣，沙漠、高原、山区、草原等都是常见作业地区。利用北斗卫星定位和短报文技术，对于进入施工作业区域人员统一配备电子工牌、智能安全帽和电子手环等，利用短报文技术能够实时发送人员位置、人员健康指标等重要信息，同时还可以通过设置电子围栏和超范围安全告警功能，通过上述手段后方安全管理人员可以掌握现场人员分布活动情况和实时轨迹，了解作业人员身体健康情况，及时预警可能发生的人员危险，满足企业安全管理部门对人员安全管理的需求。通过结合GIS地图和卫星电话等技术，可以在突发事件应急处置过程中，能够及时点位人员位置，协调应急处置力量，快速高效的抵达现场开展救护。

管道巡护管理应用

石油行业中需要建设和维护大量的输油输气管网，将北斗卫星定位和GIS地理信息技术相结合，使得巡护人员能够使用手持式移动终端对管道及其周边开展动态巡检，解决巡检覆盖范围不准确、巡检质量精度不高、巡检记录不完整等问题。同时，巡检现场发现异常问题后，可以通过终端启动异常处置流程，按照巡检系统知识库开展相关处置工作，重点地区结合通信基站无线网络技术，实现现场音视频资料实时回传，后方专家通过视频联线指挥应急处置，对于实现管道的全方位、全天候的巡护发挥重要作用。

车船交通管理应用

石油产品运输过程都涉及大量的油车、油船的使用，国家对于包括危化品运输工具驾驶人员和运输工具的管理要求是十分严格的，如何保证运输工具和驾驶人员的安全、合规也非常重要。利用北斗卫星定位技术和物联网技术相结合，一旦有障碍物或人员进入危险区域，驾驶人员即可得到动态防撞预警，在各种复杂的运输环境中帮助驾驶人员避免危险、预防事故和减轻压力，提供丰富的驾驶员视觉帮助、环境感知和自动驾驶功能，从而有效提升车辆的安全性能。同时还可以实现车船运行状态信息的实时上报、行驶过程中的超速报警、驾驶人员异常行为视频分析预警等功能，都极大的提高了交通运输安全管理水平。

关键设备装置管理应用

鉴于石油行业设备数量和种类多的特点，从关键核心设备装置的采购、安装和使用等全流程进行有效跟踪和管理，比如石油钻机、发电机、固井车、测井车、起重机等设备安装北斗终端，利用北斗高精度定位和短报文技术，及时了解设备装置的坐标位置，读取运行设备装置的状态参数，实现全天、全时监控，及时发现设备的异常情况，通过上述数据信息的采集和分析，依托大数据智能分析技术，能够对相关设备性能改进提升提出有力数据。同时装备管理部门也能够掌握关键设备装置使用情况，在企业内部协调设备资产，充分发挥关键设备装置作用、创造更多价值，提高设备利用率提供数据参考。

井况数据通信应用

随着石油勘探开发生产作业的进行，很多油区内存在大量的边缘井（包括废弃井、封堵井、注水井等），由于上述地区存在无网络信号覆盖、无市电电力供应等情况，无法实现对井场的实时检测。利用北斗高精度定位和短报文技术，结合低功耗物联网技术，可以实现现场井况数据的定期自动回传，实时了解井口相关压力信息，及时发现井口异常故障情况，组织人员及时进行处理，解决边缘井管理的盲区问题。同时利用上述技术，在石油勘探开发过程中，也可以实现钻井、测井、录井等勘探过程中的数据信息的实时回传，企业生产运行部门可以掌控现场生产进度情况，调整优化后续生产安排，最大程度上优化生产作业工期，提高企业管理经济效益。

北斗精准授时应用

石油行业生产环节中使用了很多网络设备，特别是炼化环节的装置、安防视频监控设备等都需要精准的时钟，防止设备运行中出现时间不同步的问题进而造成生产异常或数据信息异常。通常设备一般内置有时钟芯片，但时钟计时精度取决于晶体振荡器的准确性和稳定度，不同类型的晶体振荡器之间的区别较大，即使同种型号的设备在不同的环境中长时间运行，也有可能发生偏差。石油行业设备涉及国内外众多厂商的多种型号，生产投用的事件跨度也非常大。早期生产、办公等网络与互联网网络中的时间服务器之间进行时钟同步，但是由于网络时延、速度以及可靠性等多种因素，经常会出现设备时钟校对失败的情况。现在北斗授时系统具备高精度、高可靠性和高安全性等特点，企业通过部署授时终端通过接收北斗卫星信号，实现与北斗授时系统的时间同步，获得高精度的时间，为各种设备提供时间基准，满足石油行业时钟准确性需求。

结论

通过北斗卫星定位技术的应用推广，支撑石油行业企业信息化、智能化建设工作，提升石油生产现场安全管理水平，提高应急事件处置响应速度，为企业的健康、平稳、安全生产打好技术基础。

参考文献

徐雷，北斗卫星导航系统在石油石化行业的应用探索[J]卫星应用，2023（8）：55-60

董虎，北斗短报文通信在油田数据传输中的应用与探索[J] 信息系统工程，2024（1）：55-58