LNG運輸船舶船岸兼容數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)開發(fā)

鄭 坤，時光志，周 毅

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

0 引言

近年來全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG作為重要的清潔能源已成為世界油氣工業(yè)新的熱點。全球LNG產(chǎn)業(yè)包括天然氣液化、LNG海運、LNG接收站、LNG運輸和利用等各個環(huán)節(jié)。

2004年6月，國家發(fā)改委制定了《關(guān)于我國液化天然氣進口方案的建議》，提出在廣東、福建、山東、浙江、上海、江蘇、遼寧、河北、天津、廣西等沿海地區(qū)建設(shè)若干LNG接收碼頭。我國已經(jīng)規(guī)劃的LNG接收站目前一共有13個陸地岸站，至今已有廣東、福建、上海、青島、如東、唐山、珠海、海南等LNG項目建設(shè)完成[1]。

為確保LNG船舶安全靠離LNG接收站碼頭和LNG的輸送操作安全，在LNG船舶進入LNG接收站碼頭之前，必須開展靠離泊及船岸匹配研究[2]。然而，由于船岸兼容所涉及到的信息空間跨度大，致使研究所需數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，格式類型眾多且難于共享。因此，建立LNG運輸船舶船岸兼容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)顯得尤為重要[3]。

盛蘇建等[4]提出的船岸兼容研究內(nèi)容包括航行兼容性、靠離泊兼容性、卸料臂兼容性、儲存能力兼容性和人員兼容性等方面。在流程上，包括船舶準(zhǔn)入程序、托運人提交信息、LNG終端提交文件、初次船岸界面會議等。通過研究，建立和完善安全作業(yè)程序,確保了安全生產(chǎn)。

本文通過對船岸兼容分析方法進行研究，構(gòu)建船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫，將其分為終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)兼容性分析、統(tǒng)計分析、系泊分析、靠離泊分析、文檔自動化功能，從而可以高效地完成LNG運輸船舶與碼頭兼容性的快速分析。

1 數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)庫訪問

不同的用戶對于數(shù)據(jù)庫的使用權(quán)限是不同的。用戶一共可以分成四類，分別是:系統(tǒng)管理員、船岸兼容分析用戶、船公司、終端公司。數(shù)據(jù)庫則可分為船型數(shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)管理員能夠?qū)Υ蛿?shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和架構(gòu)進行讀寫；船岸兼容分析用戶能夠讀取船型數(shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，讀寫船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)；船公司能夠讀寫船型數(shù)據(jù)庫，讀取終端數(shù)據(jù)庫；終端公司能夠讀取船型數(shù)據(jù)庫，讀寫終端數(shù)據(jù)庫。用戶及權(quán)限關(guān)系圖如圖1所示。

1.2 終端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

終端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)圖共分為7個部分：聯(lián)系方式、碼頭主要參數(shù)、系泊、靠離泊、裝卸、安全性、環(huán)境，共由32張表構(gòu)成。

(1)在聯(lián)系方式這項上，由TA_Contact、TA_Agent等表組成,里面含有終端聯(lián)系人與代理人等的地址、電話、郵箱、網(wǎng)站等信息。

圖1 用戶及權(quán)限關(guān)系圖

(2)在碼頭主要參數(shù)這項上，由TA_Sum、TA_Fit、TA_StorCapa、TA_Unit等表組成,里面含有碼頭的基本設(shè)施信息、主尺度限制、具體參數(shù)、各項規(guī)范要求、儲存能力等信息。

(3)在系泊這項上，由TA_Fender、TA_BreaDolph、TA_HookBall等表組成,里面含有系纜墩和靠船墩的設(shè)備信息以及用于OPTIMOOR軟件計算所需要的信息。

(4)在靠離泊這項上，由TA_TugReq、TA_ApprRada、TA_OtheSpec、TA_gangway等表組成,里面含有終端登船梯信息、雷達設(shè)備信息和登船梯設(shè)備等信息。

(5)在裝卸這項上，由TA_LoadDiscArms、TA_DOA、TA_FOA、TA_Frew、TA_LN2等表組成,里面含有卸料臂、燃油臂、淡水連接裝置等設(shè)備信息。

(6)在安全性這項上，由TA_ESDLink、TA_FireCon、TA_Bondcabl、TA_FireFigh、TA_Comu等表組成,里面含有ESD系統(tǒng)信息、電纜通訊信息、消防信息等。

(7)在環(huán)境這項上，由TA_Tidal、TA_WeaLimi、TA_OtheEnviInfo等表組成,里面含有終端的潮汐信息、環(huán)境信息、其他條件限制信息等。

1.3 船型數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

船端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)圖主要包括6個部分：聯(lián)系方式、主要參數(shù)、系泊、裝卸、安全性、靠離泊，共由22張表構(gòu)成。

(1)在聯(lián)系方式這項上，主要由V_Contact、V_Agent等組成,里面含有船端聯(lián)系人與代理人等的地址、電話、郵箱、網(wǎng)站等信息。

(2)在主要參數(shù)這項上，主要由V_MainChar、V_ManiFold、V_Crane等表組成,里面含有船型主尺度、船端管匯的位置和船端吊機的位置、起吊能力等信息。

(3)在系泊這項上，主要由V_MoorLine、V_LineType、V_Winch、V_Fender等表組成,里面含有船型導(dǎo)纜孔信息、纜繩類型、導(dǎo)纜器、護舷等信息。

(4)在裝卸這項上，主要由V_Pump、V_OtheArm等表組成,里面含有液貨泵信息、船端其他管匯等信息。

(5)在安全性這項上，主要由V_ESDLink、V_TensMoniSys、V_FireConne、V_FireFigh等表組成,里面含有船端ESD系統(tǒng)、纜繩拉力監(jiān)測系統(tǒng)、消防等信息。

(6)在靠離泊這項上，主要由V_Thruster、V_ApprRAda、V_OtheSpec等表組成,里面含有側(cè)推器信息、雷達信息、其他參數(shù)等信息。

1.4 船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫

在船岸兼容分析中，一共包含了41項兼容分析，其中，包括了對船舶主尺度兼容性分析、卸料臂工作范圍兼容性分析、管匯布置兼容性分析、登船梯工作范圍兼容性分析、ESD系統(tǒng)兼容性分析等。當(dāng)對液化天然氣運輸船舶和接收站碼頭進行分析時，就會將分析結(jié)果儲存到船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫中。今后如果還要使用這個數(shù)據(jù)時，就可以在數(shù)據(jù)庫中直接調(diào)用此數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

船岸兼容系統(tǒng)設(shè)計圖如圖2所示。船岸兼容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要包括終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容性分析數(shù)據(jù)庫，本研究通過Access實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。系統(tǒng)共有6大功能模塊：數(shù)據(jù)庫維護模塊、兼容性分析模塊、統(tǒng)計分析模塊、系泊分析模塊、靠離泊分析模塊、文檔自動化模塊，本研究通過VB.net實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)。此外，還需要使用OPTIMOOR軟件對系泊時的纜繩拉力和系纜墩的受力進行計算。

圖2 船岸兼容系統(tǒng)設(shè)計圖

2.1 兼容性分析模塊

兼容性分析模塊是通過讀取終端數(shù)據(jù)庫和船型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并對2組數(shù)據(jù)的邏輯計算，得出是否能夠兼容的結(jié)論，同時將各項的兼容性分析結(jié)果存儲到船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫中。其中，要進行兼容性邏輯計算的主要有：船舶主尺度是否能滿足終端碼頭的要求，卸料臂能否在安全范圍內(nèi)實現(xiàn)對接，管匯布置是否滿足要求，ESD系統(tǒng)是否兼容。

2.2 統(tǒng)計分析模塊

統(tǒng)計分析模塊用于查看液化天然氣運輸船舶數(shù)量和終端碼頭數(shù)量，在選定指定碼頭和LNG運輸船舶進行兼容性分析時，能夠在功能模塊里對缺失的信息進行添加或?qū)σ延械男畔⑦M行修正，保證了兼容性分析的完整性和正確性。

2.3 系泊分析模塊

系泊分析模塊通過使用OPTIMOOR軟件，在選擇好系泊方案和工況之后，進行計算得出結(jié)果[5]。該模塊主要根據(jù)以下3個參數(shù)進行判別：纜繩拉力是否超過極限破斷應(yīng)力，護舷受力是否滿足要求，系纜墩受力是否超過極限值。只有當(dāng)3個參數(shù)同時滿足要求時，才能夠通過系泊分析。

2.4 靠離泊分析模塊

靠離泊分析模塊主要用于生成航線圖以供液化天然氣運輸船舶在進出港口時提供參考。在通過讀取數(shù)據(jù)庫中的港口岸線信息后，在軟件中選取初始點、初始航向角，然后在每個時間段內(nèi)通過調(diào)整主機功率和舵角參數(shù)對航線進行調(diào)整，最終模擬出液化天然氣運輸船舶從初始點到碼頭停靠點的航線。

2.5 文檔自動化模塊

文檔自動化模塊通過對兼容性分析、系泊分析、靠離泊分析、統(tǒng)計分析的結(jié)果和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行匯總，自動生成一份船岸兼容的文檔，可以直觀地體現(xiàn)出終端數(shù)據(jù)和船型數(shù)據(jù)以及其中的兼容結(jié)果。

2.6 數(shù)據(jù)庫維護模塊

通過數(shù)據(jù)庫維護模塊，能夠使得船岸兼容數(shù)據(jù)庫和各個模塊之間能夠相互調(diào)用。此外，通過數(shù)據(jù)庫維護模塊，也能夠?qū)?shù)據(jù)庫的終端數(shù)據(jù)和船型數(shù)據(jù)進行增添、刪除與修改。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

船岸兼容系統(tǒng)可用于不同類型的LNG運輸船與不同類型的LNG接收端兼容性快速匹配，并給出兼容性分析報告與分析結(jié)論。船岸兼容系統(tǒng)的應(yīng)用過程主要包括數(shù)據(jù)庫的建立、船岸兼容分析項目的建立、兼容性評估等。

(1)數(shù)據(jù)庫的建立。由系統(tǒng)管理員根據(jù)接收端提供的數(shù)據(jù)，將接收端相關(guān)信息錄入至數(shù)據(jù)庫中。由系統(tǒng)管理員根據(jù)LNG運輸船公司提供的資料，將LNG運輸船的信息錄入至數(shù)據(jù)庫中。

(2)船岸兼容分析項目的建立。當(dāng)有船岸兼容性分析請求，且相關(guān)的LNG運輸船、LNG接收端均在數(shù)據(jù)庫中時，首先由LNG運輸船方提供待評估LNG運輸船的狀態(tài)，包括LNG貨物的體積、船舶的艏艉吃水等；然后由LNG接收端提供預(yù)訂靠泊時間段內(nèi)，碼頭的潮高、流速、浪高及風(fēng)速等信息；最后用戶根據(jù)上述信息建立船岸兼容分析任務(wù)。

(3)兼容性評估。采用船岸兼容分析系統(tǒng)，可以評估指定LNG運輸船與指定LNG接收端，在對應(yīng)的環(huán)境載荷下的兼容性，生成評估報告并給出評估結(jié)論。

船岸兼容性分析系統(tǒng)已在“海洋石油301”LNG運輸船與海南LNG終端、廣西防城港LNG終端及大連LNG終端等多個LNG接收站的兼容性分析實際工程中得到應(yīng)用。船岸兼容分析系統(tǒng)的應(yīng)用，有效提高了上述工程項目中船岸兼容分析的效率，對提高LNG運輸船及LNG接受端的經(jīng)濟性與安全性均有較重要意義。

4 結(jié)論

本研究針對LNG運輸船舶與LNG接收終端的兼容性分析，通過集成Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)、OPTIMOOR系泊計算、VB.NET軟件開發(fā)等技術(shù)，構(gòu)建了船岸兼容分析系統(tǒng)。船岸兼容數(shù)據(jù)庫由三個子數(shù)據(jù)庫組成：終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)具有六大模塊，所對應(yīng)的有六大功能：兼容性分析、統(tǒng)計分析、系泊分析、靠離泊分析、文檔自動生成功能、數(shù)據(jù)維護功能。本系統(tǒng)為船岸兼容研究提供數(shù)據(jù)支撐和結(jié)果可視化，提高了工作效率，為在實際操作中的科學(xué)決策提供可靠的信息支持。

目前，船岸兼容數(shù)據(jù)庫中收錄有2條LNG運輸船和114個接收碼頭信息。隨著該系統(tǒng)的使用，可使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量進一步增加，對數(shù)據(jù)進一步挖掘，以滿足不同船方和岸方對系統(tǒng)的使用需求。

參考文獻：

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