油氣儲運設備在線監測系統設計

劉曉艷，楊波，賀聯合，尹雙全

（四川省長城安全事務有限公司，四川 德陽 618000）

油氣作為一種極易揮發且燃燒點比較低的產品，導致油氣儲運過程中容易發生燃燒、爆炸等事故，如果出現事故，會引起嚴重的連鎖反應在此次基礎上，做好油氣儲運設備的監測及其管理工作，對保證油氣儲運安全發揮著重要的作用。雖然油儲企業所用監測設備比較多，但不同生產單位監測出來的數據無法及時進行挖掘及運用，使得監測得到數據利用率不高，引發數據資源浪費的狀況。對于以上方面的問題，如何開展監測數據監測工作，充分挖掘具有獨特價值的信息，確保油氣儲運的安全性，成為各油氣儲運企業重點關注的問題。在線監測系統是大數據智能監測分析的代表，有利于及時篩選出存在的危險問題，支持對早期危險源予以識別，便于及早給予修正處理，為企業制定合理的安全管理決策提供重要的參考。

1 油氣儲運設備在線監測系統與傳統管理系統對接

1.1 傳統管理系統出現的問題

油氣具有易燃、易爆等特點，對其儲運過程要求比較嚴格，特別是油氣儲運設備，油氣儲運過程中必須實施加熱、加壓處理，這種情況下會導致火災、爆炸的危險性增加。如果出現事故，不僅容易產生嚴重的經濟損失及人員傷害，也會對整個社會產生不良的影響。油氣儲運階段，容易引起安全事故的因素較多，因油氣儲運設備出現故障引起的危害具體涉及以下方面的內容：如所用儲運設備設計不合理、設備陳舊等問題，極易引發油氣泄露或爆炸等事故；工作人員未及時對儲運設備或電線進行檢查，使用階段引發一系列的故障，最終導致油氣儲運階段遇到摩擦起火，增加爆炸事故發生的風險；油氣實際儲運階段，由于未使用恰當的防靜電措施，油氣在管道和設備內進行流動因摩擦引起靜電反應，若未及時處理，會引起火花放電，從而引起火災爆炸事故。通過調查分析，多數油氣儲運企業雖然配備完備的檢測設備，且在監測方面投入一定的人力、物力，但對于每日獲取的監測數據如何有效處理顯得力不從心，導致無法及時由異常狀況下發現問題。對突然發生的閃爆或者其他突發事故難以實施有效的干預，只是被動給予事后補救處理。且由于油氣儲運企業所用傳統管理系統遵循較多的標準，包含：國家標準、行業標準、技術指南等，涉及多個領域的技術問題，其實用性并未達到油氣儲運設備日常管理標準。數量龐大、繁多的指標體系難以統一到企業日常生產中，使得企業在油氣儲運監測管理上施展不開，管理效率偏低。中國油氣儲運單位長期積累過程中無法形成一套標準的管理體系，導致企業管理實踐效率低下。在傳統管理系統尤其是中小規模的儲運單元，對檢測信息難以實施恰當的處理，導致許多具有獨特價值的信息極易忽視。當油氣儲運設備出現事故，企業掌握相關情況后安排工作人員入場實施查驗，隨之，報告給主要領導使用恰當的對策，這段寶貴的救援時間會浪費在檢查、嘗試解決對策等環節。如果在事故發生前采用的措施比較恰當，可以有效防止事故發生，但如果采用處理方式不當，尤其是監測指標之間發生聯動，所實施的應急預案需要考慮綜合方面的影響，需要制定全面的組合預案進行處理，避免事故愈演愈烈。

1.2 在線監測系統與傳統管理系統的對接

企業開展任何一項活動均要根據企業的標準體系實施，在對系統進行設計開發階段，需要結合企業技術、管理等工作人員的意見，把上述規范性文件、標準體系逐步細化，重組成達到企業實際要求的管理預案。參考歐美等國家標準手冊制定經驗，自上而下開展討論，企業全員紛紛參與其中貢獻計策，必要狀況下詢問專家的意見，融合企業內部工作者的經驗及其智慧，保證所設計系統滿足企業生產管理及其業務需求。在線監測系統不僅要對監測的數據實施處理，也支持把監測數據實施分類定級，促使其與企業已有管理預案相銜接，依據數據反映危險情況，有效扼殺潛在的風險因素，確保能夠在事故發生初期消滅危險因素，進而彌補傳統管理系統存在的問題。此外，所設計的在線監測系統能夠及時得到準確、持續性的信息，展現出良好的實用性，有利于及早發現危險源，通過恰當的對策進行修正處理，維護工作人員及其資源的安全，保證油氣儲運工作順利展開。在線監測系統選取靜態固定儲罐作為對象，每一個監測指標對應多個分級配套預案，遵循油氣儲運企業已有標準體系、規范文件等開展設計。系統實際用于生產作業內必須進一步細化各項操作步驟，即：以上標準難以直接用到實際工作中。如：溫度指標，當油氣儲運設備的溫度喪失控制，傳統管理系統各項注意事項分散到不同的規范文件中，若發現問題不利于快速找出可供參考的規范進行處理，導致實際應用效率不高。所設計的在線監測系統結合企業工作者的經驗及各項標準體系文件，逐步細化企業繁雜的標準體系，有利于企業主管人員或者責任人員在出現問題后及時給予處理，避免產生更大的事故。

2 在線監測系統設計思想

系統規劃作為在線監測系統形成初期，企業高層重視開展相關工作，自上而下進行合理的規劃，確保所設計系統整體性有良好的規劃。從實際層面分析，設計的系統要方便油氣儲運設備監測工作順利展開。深入分析油氣儲運設備監測工作發現，明確一些影響油氣儲運設備安全的各項因素，如腐蝕程度定性指標，這些指標無法根據監測設備進行定量分析，進而確定系統的實際需求。對在線監測系統進行設計時，必須將定性指標所用監測方式考慮在內，例如：視頻監控。有些指標是開展監測工作的關鍵性指標，可以進行定量監測，如溫度、液位，確定系統必須增設哪些關鍵指標開展監測，了解數據采集、保存等過程。系統分析旨在明確系統“做什么”問題，對系統進行初步調查及其可行性分析之后，明確所設計的在線監測系統是否可行，特別是我國大型的儲運監測系統投資較大、成本偏高，系統投入大量的人力和財力，難以高效率處理海量數據，安全管理方面也問題重重。從可行性方面來說，包括技術、經濟等可行性研究。由技術層面來說，國內外油氣儲運企業的技術及其通信網絡平臺更加完善，計算機軟件、網絡更加成熟。從管理方面分析，為提升管理效率，設計合理的在線監測系統有利于提升油氣儲運企業管理水平，確保油氣儲運工作安全進行。由經濟視角分析，所設計的系統局部優化日益完善，且投資成本較小。

3 系統設計原則

油氣儲運設備在線監測系統進行設計時，先要明確系統設計目標及其功能要求，從技術、經濟方面分析其可行性，隨之，設計系統總體結構及功能模塊。系統設計遵循原則如下：可靠性，所設計的在線監測系統要求性能穩定，安全可靠，能夠在惡劣的條件下長時間工作；經濟性，在線監測系統設計時要求經濟合理，性價比高；通用性，對在線監測系統進行設計時，要將其應用對象共性考慮在內，確保系統擁有較強的通用性，能夠在油庫推廣使用；操作維護方便；系統軟件設計時，要求配置友好的人機互動界面，從硬件方面來說，則應便于檢修、維護；兼容性，在線監測系統支持不同類型的傳感器，從而獲得多種的參數信息。

4 系統各模塊設計

在線監測系統采用模塊化思想開展設計，自登錄界面開始，創建合理的數據庫，設計功能模塊界面，每個模塊均細化至下層子模塊，把復雜目標分解成多個便于維護、操作的子模塊，為油氣儲運設備使用中在線監測工作提供設計思路。油氣儲運設備在線監測管理系統結構如圖1所示。

圖1 在線監測系統結構簡圖Fig.1 Structure diagram of online monitoring system

4.1 登錄管理界面設計

在線監測系統配置的登錄界面簡單易懂，主要功能是有效管控系統登錄人員。登錄界面包含賬號、密碼，用戶登入時應選擇登錄人員的身份，例如：管理員、游客，管理員作為企業的負責人，游客則是企業的員工。用戶選擇相應的身份后，輸入正確的賬號及密碼方可順利進入系統。先要對用戶輸入的信息展開初步驗證，判定輸入的信息是否正確。如果無效，提醒用戶賬號或者密碼錯誤，跳出“輸入信息有誤”的提示。如果輸入正確的信息，支持用戶調用數據庫，查看輸入數據是否與數據庫內存儲的信息相符，如果符合，則成功調轉至登錄成功界面。

4.2 人員管理模塊

根據油氣儲運企業組織機構設計狀況，所有與監測對象有關部門均納入人員管理方面。先創建人員管理數據庫，把各個部門主管工作人員設置成緊急聯絡人，當發現監測的信息存在異常狀況，通過數據庫快速發出監測報告讓有關負責人及時閱讀，做好預案部署及其執行工作。后續管理人員可通過點擊創建新聯系人，直接添加一系列的信息，通過添加Outlook或利用電子郵件收集各項數據，操作完成后點擊關閉按鈕。管理員管理數據時，要把每一部分的負責人當做緊急聯系人，如果出現預警信息，要及時告知相關負責人。

4.3 設備管理功能

因油氣儲罐的分類不同，其規格有一定的差別，對油氣儲運設備開展管理階段，儲罐主要分成固定、浮頂儲罐。先要創建設備管理數據庫，企業擁有的監測對象所有信息均輸送到數據庫內，包括設備名稱、購買時間。此外，支持新增加儲罐，用鼠標單擊新增設備這一選項，點擊設備管理庫，完成新增設備的添加、修改、刪減等操作。設備管理過程中支持對信息進行維護。用戶通過鼠標對資產管理選項進行操作，可以及時增加、查詢資產狀況。

4.4 數據管理功能

油氣儲運部門使用的監測設備將各項信息上傳到監控平臺，管理者依據監測對象將數據導出為excel形式保存起來。例如：油罐1在2020年5月11日-5月12日監測信息如表1所示。由系統監測獲取的信息導出到excel表格，隨之，上傳至監測系統內。日常工作時依據儲罐編號存儲每天得到的監測數據，每天監測獲取的數據也可追加至數據庫內。為準確開展分類，根據單指標展開PNN自動分類，儲罐1相應的監測指標主要劃分溫度、介質濃度等數據庫，每一個數據庫根據監測對象（儲罐1、儲罐2……）分組根據時間順序完成保存。

表1 儲罐1某段時間監測數據Tab.1 Monitoring data of tank 1 in a certain period of time

4.5 指標管理

由于儲罐具有較多的分類，根據其位置劃分，包含半地下、海底儲罐、地上儲罐、海上儲罐等；依據油品劃分，包含原油、潤滑油罐等；依據形式劃分成球形、立式等；從溫度方面劃分，包含高、低、常溫儲罐。由于儲罐的屬性存在差異，會在一定程度上影響監測指標選取。以靜態儲罐為依據，暫時選取溫度、液位、壓力以及介質濃度這4個指標，如果上述因素出現問題，直接影響油氣儲運設備正常工作。在線監測系統實際運行中會對油氣儲運設備進行監控，從而獲取一系列的數據信息。設計恰當的在線監測系統能對上述指標進行監測，若溫度指標出現異常，系統會發出預警提示信息，便于工作人員及時開展恰當的處理。

4.6 預案數據庫

本研究所用預案來源于油氣儲運企業所用的技術指導手冊，但并不是照搬手冊相關內容，對在線監測系統進行設計與開發過程中，通過企業技術人員、工作人員制定與系統相關的監測指標，并對企業標準體系進行重塑修訂處理，變更成行之有效的措施，預案數據庫設計的界面如圖2所示。根據監測設備對話框選取儲罐1，自相關指標對話框中選定溫度這一指標。用鼠標點擊第三類，能夠及時調用異常溫度狀態下的三級預案。所選預案會根據具體情況進行分析，可以開展“增加/修改預案”操作，隨后，將“word 版報告”導出，可采用郵件方法發送至有關負責人閱覽。

圖2 預案數據庫管理界面Fig.2 Management interface of plan database

5 結語

總之，在線監測系統用于油氣儲運企業實際工作中，有利于降低油氣儲運過程中安全事故發生率，及時扼殺潛在的危險。因此，設計一款支持油氣儲運設備實際監測的在線監測系統。對系統進行設計前，先分析傳統管理系統面臨的問題，然后研究系統設計思想及原則。對油氣儲運設備各項指標實施檢測，完成數據存儲工作，支持對數據展開篩選和分析，便于及時發現油氣儲運設備存在的問題，確保其安全的運行。