數字信息系統在LNG接收站的應用

蘆丁豪(青寧天然氣管道分公司，江蘇 揚州 225000)

1 引言

2000年以來，各行業不斷深入應用的信息化系統工程已經成為行業生存與發展的重要因素[1]。自2015 年以來，更多的國內外企業以智能化優化技術為核心，以提高企業效益和綜合競爭力為目標[2]。隨著國內沿海地區越來越多的LNG接收站項目建成投產，在各個LNG接收站中陸續開展LNG數字化信息系統的建設，將有助于提高LNG接收站日常生產管理水平及精細化程度。

2 建設內容

2.1 總體建設框架

本系統目標是建立 LNG 接收站智能化集成應用平臺。該平臺囊括 LNG 接收站所有業務過程，充分利用目前先進的信息化技術與工具，保證系統先進性與未來可維護性，總體從如下6個層面對系統進行規劃設計：(1)生產過程：主要確定 LNG 接收站的生產管理業務(采購、卸裝、加工處理、存儲與外輸)，并基于生產過程管理需要，確定上層功能設計。(2)感知控制：主要集成各專業系統，作為本系統的數據源。(3)平臺層：主要包括生產管理數據庫與共享服務平臺。生產管理數據庫用于存儲整個系統的全部數據，共享服務平臺主要為上層的應用提供數據服務、核心算法。(4)應用層：主要承載該系統的應用，包含物流與供應鏈管理、生產管控管理、資產全生命周期管理、站場可視化、綜合管理等核心應用。此外，系統的開發是開放的，未來也可以增加其他業務應用。(5)展現層：系統根據具體需求，提供 PC端、移動端、手持端、大屏幕等多種顯示模式。(6)用戶層：針對LNG 接收站組織機構中不同崗位職責與需求，開發實用便捷的功能、界面及操作方式。

2.2 數據框架

通過對LNG接收站生產運營期業務的調研與需求分析，匯總所需數據及流程，本著數據“源頭唯一，一次采集，全局共享”的設計理念進行數據架構開發。本系統數據架構按照“數據采集、數據存儲、數據服務”三個方面進行開發：(1)數據采集層：主要有兩個來源，一個數據源頭為已有專業系統(如：DCS、視頻監控等生產監控數據)；另一個為本系統采集數據(如：生產管理數據，能耗數據、設備管理數據等)。通過數據采集層將本系統需要的數據進行采集管理。(2)數據存儲層：數據采集后，通過統一的數據存儲結構進行持久化存儲，為應用提供數據支撐，數據存儲層既包含結構化和非結構數據的存儲。(3)數據服務層：通過數據檢索服務，數據共享服務，專業統計分析服務以及ETL 服務對上層應用提供數據服務支持。

2.3 應用系統框架

應用系統共包括7 大部分功能模塊，分別為站庫可視化模塊、物流與供應鏈管理模塊、生產管控模塊、資產全生命周期管理模塊、綜合管理模塊與系統管理模塊。

3 應用效果展望

3.1 實現站場可視化

站庫可視化模塊是基于虛擬現實信息展示技術，構建三維 LNG 接收站可視化應用平臺，建立詳細完整的 LNG 接收站三維模型，并掛接各實體的詳細信息，以及管線、設備之間的拓撲關系。(1)強化運行監視與報警：對生產過程中的實時數據進行集成、統一管理，將 SCADA、DCS 等工控數據鏈接到三維站場可視化系統中，實現在可視化場景中實時監控主要參數，如：溫度、壓力、流量等。(2)落實風險作業監控與管理：根據施工作業計劃、維檢修計劃等，在可視化三維站場場景中定位需要現場監控的設備和地點，調用周邊視頻監控點，并在三維站場可視化平臺上對現場作業等過程進行監控。

3.2 實現物流供應鏈管理

物流與供應鏈管理模塊支持 LNG 接收站各類物流計劃在線填報，并實現計劃線上審批、執行跟蹤；通過船期跟蹤、計量管理、罐存管理、外輸管理等方式，還可以實現整個LNG供應鏈的監控(如圖1所示)。

圖1 LNG物流供應鏈管控圖

3.3 實現生產運行管理

生產管控模塊可結合各LNG接收站運行模式，從調度指揮、智能巡檢、隱患治理等方面構建信息應用功能，完成對應管理，主要如下：

(1)調度令管理。LNG 接收站生產運行調度以調度令為載體，將作業命令下達給各個生產部門，各業務部門通過編輯、變更、終止功能來更新調度令的執行情況，系統隨時顯示當前執行狀態。

(2)智能巡檢應用。在三維場景中對需要巡檢的路線進行規劃，對巡檢項進行定義，通過巡檢項與自動化儀器儀表、視頻監控的數據進行綁定，實現在線實時巡檢；對于在線巡檢中發現的問題，進行線下確認與處置。

(3)隱患管理。可定期或不定期安全檢查，建立異常現象管理功能，并結合標準管理、任務管理、檢查考核等方式，實現對LNG接收站內所有隱患點的識別、評估、應對與治理跟蹤，避免因隱患引起事故。

(4)應急演練。針對不同事故開展應急模擬演練。通過三維應急模擬演練系統，實現線上應急流程全模擬，所有參演人員登錄系統，進行角色扮演與操作演練；并建立應急預案庫，組織學習與分析。此外，系統還提供預案制作模板，支持符合實際需要的可視化預案制作。

(5)能耗管理。建立能耗數據與生產數據大量數據的管理功能，運用大數據分析技術，分析出新技術使用對能耗的影響、新技術投入與能耗成本以及環境成本的關系。

(6)計量結算。通過集成接收站內 DCS系統，定時提取 BOG 外輸、NG 外輸、槽車外運等數據參數，自動生成計量交接單，提交給相關業務部門與用戶，由業務部門與客戶線上簽署，實現高效貿易交接。

(7)模擬仿真應用。對LNG接收站的“進”“銷”“存”生產過程和工藝進行模擬仿真，模擬某個過程參數變化對整個生產過程的影響，如：采購量對卸船、加工處理、庫存以及外輸各環節的影響。通過模擬仿真來驗證“進”“銷”“存”計劃的合理性。

3.4 實現資產全生命周期管理

資產全生命周期管理模塊實現對 LNG 接收站所有動、靜設備從采購、安裝、調試、運行、維保到最終報廢的全生命周期管理。主要包括以下兩方面：

(1)設備資產管理。設備檔案管理：實現設備主數據(基本信息、管理組織、廠家信息、資產信息等)、設備類別、設備特性、設備內部結構、圖紙資料等信息的維護與查詢，并將設備與相關資料、維修工具進行集成，可隨時瀏覽說明書、安裝手冊等資料，實時查詢工具庫存情況。庫存管理：所有物品通過二維碼掃描入庫、出庫、退庫、借用、暫存，自動形成盤點信息及各類統計表；系統根據上述各類統計表，還可自動更新庫存情況，對每種物品設置庫存量紅線，當低于設定下限時，系統自動提示補庫存。

(2)設備運行管理。設備運行參數監控：與DCS系統集成，對核心設備關鍵指標進行在線查詢，如：BOG 壓縮機、高壓泵等。可在線監測運行時間、設置備機切換預警。檢維修計劃制定：各業務部門需要機修或維修電氣、儀表設備時，在本功能中發出申請，由調度部門發送給檢維修部門，檢維修部門可根據工作的緊急性、重要性等因素制定計劃。在線派工與方案審批：根據維檢修計劃表自動生成檢維修工單，并掛接方案、庫存等信息，通過移動終端的照相和視頻進行確認，保證作業過程的安全。維檢修后上報完成情況、現場圖片等信息。此外，對每項維檢修，由設備工程師、技術員設計方案，包括小修、項修、大修、加注潤滑油(脂)、技術改造等，可附上相應的材料、工具及當前庫存信息；方案編制后實現在線審批方可發布公示。

3.5 實現綜合管理

通過對LNG接收站全產業鏈進行抽象整合，綜合管理模塊能夠可視化表達LNG接收站全產業鏈實時運行狀態，直觀展現供應鏈物流。針對LNG接收站管理層與上級公司管理層分別建立領導駕駛艙，實現生產動態關鍵指標的集中分類展示，使管理層可以清晰直觀的關注到整個LNG接收站的生產動態。

3.6 實現系統管理

為了保證整個平臺安全運行，系統管理模塊可建立統一的組織機構管理，實現組織機構及人員的新增、注銷、修改、調整等功能；并可根據用戶所在的崗位自動分配相應角色，從而自動獲得相應的權限，包括：指定界面、指定功能、指定流程、指定數據范圍、指定時間段、指定角色等。系統管理模塊與其他功能模塊協同完成本系統平臺的統一管理與運行監控。

4 結語

隨著國務院國資委正式下發《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》，數字信息系統在今后生產制造業中將應用更加廣泛。其中，LNG 接收站數字信息化平臺的建成，將實現各業務部門間無紙化辦公、統一平臺上信息共享和功能調用，為LNG接收站高效運營打下基礎。