油氣儲運設備在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

劉曉艷　楊波　賀聯(lián)合　尹雙全

摘 要：油氣作為一種危險產(chǎn)品，燃點較低，如果儲運過程中出現(xiàn)安全事故，會引起嚴重的傷害。因此，對油氣儲運設備實施在線監(jiān)測，對于減少危險事故發(fā)生率具有重要的意義。以油氣儲運設備為對象，在分析傳統(tǒng)管理系統(tǒng)存在的問題基礎上，根據(jù)實際情況設計在線監(jiān)測系統(tǒng)，在闡述系統(tǒng)設計原則、準備工作基礎上，詳細介紹系統(tǒng)各模塊功能設計情況，包含：人員、數(shù)據(jù)管理等模塊，以期為類似的研究提供一定的參考。

關鍵詞：油氣儲運設備;設計;模塊功能;在線監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TQ437+.1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2022）04-0193-04

Abstract： As a dangerous product， oil and gas has a low ignition point. If safety accidents occur during storage and transportation， serious injuries will be caused. Therefore， online monitoring of oil and gas storage and transportation equipment is of great significance to reduce the incidence of dangerous accidents. Taking oil and gas storage and transportation equipment as the object， and based on the analysis on the problems existing in the traditional management system， on-line monitoring system is designed according to actual condition. Based on expounding the system design principles and preparation work， the functional design of each module of the system is introduced in detail， including： personnel management， data management and other modules， so as to provide a certain reference for similar research.

Key words：? oil and gas storage and transportation equipment; design; module function; on-line monitoring system

油氣作為一種極易揮發(fā)且燃燒點比較低的產(chǎn)品，導致油氣儲運過程中容易發(fā)生燃燒、爆炸等事故，如果出現(xiàn)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(jiān)測及其管理工作，對保證油氣儲運安全發(fā)揮著重要的作用。雖然油儲企業(yè)所用監(jiān)測設備比較多，但不同生產(chǎn)單位監(jiān)測出來的數(shù)據(jù)無法及時進行挖掘及運用，使得監(jiān)測得到數(shù)據(jù)利用率不高，引發(fā)數(shù)據(jù)資源浪費的狀況。對于以上方面的問題，如何開展監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)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(yè)重點關注的問題。在線監(jiān)測系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)智能監(jiān)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(yè)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(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理系統(tǒng) 對接

1.1 傳統(tǒng)管理系統(tǒng)出現(xiàn)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[1]。如果出現(xiàn)事故，不僅容易產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失及人員傷害，也會對整個社會產(chǎn)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)生的風險;油氣實際儲運階段，由于未使用恰當?shù)姆漓o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[2-3]。通過調查分析，多數(shù)油氣儲運企業(yè)雖然配備完備的檢測設備，且在監(jiān)測方面投入一定的人力、物力，但對于每日獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)問題。對突然發(fā)生的閃爆或者其他突發(fā)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(yè)所用傳統(tǒng)管理系統(tǒng)遵循較多的標準，包含：國家標準、行業(yè)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(shù)量龐大、繁多的指標體系難以統(tǒng)一到企業(yè)日常生產(chǎn)中，使得企業(yè)在油氣儲運監(jiān)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(yè)管理實踐效率低下。在傳統(tǒng)管理系統(tǒng)尤其是中小規(guī)模的儲運單元，對檢測信息難以實施恰當?shù)奶幚恚瑢е略S多具有獨特價值的信息極易忽視。當油氣儲運設備出現(xiàn)事故，企業(yè)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?shù)膶Σ撸@段寶貴的救援時間會浪費在檢查、嘗試解決對策等環(huán)節(jié)。如果在事故發(fā)生前采用的措施比較恰當，可以有效防止事故發(fā)生，但如果采用處理方式不當，尤其是監(jiān)測指標之間發(fā)生聯(lián)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(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理系統(tǒng)的對接

企業(yè)開展任何一項活動均要根據(jù)企業(yè)的標準體系實施，在對系統(tǒng)進行設計開發(fā)階段，需要結合企業(yè)技術、管理等工作人員的意見，把上述規(guī)范性文件、標準體系逐步細化，重組成達到企業(yè)實際要求的管理預案。參考歐美等國家標準手冊制定經(jīng)驗，自上而下開展討論，企業(yè)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(yè)內部工作者的經(jīng)驗及其智慧，保證所設計系統(tǒng)滿足企業(yè)生產(chǎn)管理及其業(yè)務需求。在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅要對監(jiān)測的數(shù)據(jù)實施處理，也支持把監(jiān)測數(shù)據(jù)實施分類定級，促使其與企業(yè)已有管理預案相銜接，依據(jù)數(shù)據(jù)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(fā)生初期消滅危險因素，進而彌補傳統(tǒng)管理系統(tǒng)存在的問題[4-5]。此外，所設計的在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時得到準確、持續(xù)性的信息，展現(xiàn)出良好的實用性，有利于及早發(fā)現(xiàn)危險源，通過恰當?shù)膶Σ哌M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(jiān)測系統(tǒng)選取靜態(tài)固定儲罐作為對象，每一個監(jiān)測指標對應多個分級配套預案，遵循油氣儲運企業(yè)已有標準體系、規(guī)范文件等開展設計。系統(tǒng)實際用于生產(chǎn)作業(yè)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(tǒng)管理系統(tǒng)各項注意事項分散到不同的規(guī)范文件中，若發(fā)現(xiàn)問題不利于快速找出可供參考的規(guī)范進行處理，導致實際應用效率不高。所設計的在線監(jiān)測系統(tǒng)結合企業(yè)工作者的經(jīng)驗及各項標準體系文件，逐步細化企業(yè)繁雜的標準體系，有利于企業(yè)主管人員或者責任人員在出現(xiàn)問題后及時給予處理，避免產(chǎn)生更大的事故。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)設計思想

系統(tǒng)規(guī)劃作為在線監(jiān)測系統(tǒng)形成初期，企業(yè)高層重視開展相關工作，自上而下進行合理的規(guī)劃，確保所設計系統(tǒng)整體性有良好的規(guī)劃。從實際層面分析，設計的系統(tǒng)要方便油氣儲運設備監(jiān)測工作順利展開。深入分析油氣儲運設備監(jiān)測工作發(fā)現(xiàn)，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(jù)監(jiān)測設備進行定量分析，進而確定系統(tǒng)的實際需求。對在線監(jiān)測系統(tǒng)進行設計時，必須將定性指標所用監(jiān)測方式考慮在內，例如：視頻監(jiān)控。有些指標是開展監(jiān)測工作的關鍵性指標，可以進行定量監(jiān)測，如溫度、液位，確定系統(tǒng)必須增設哪些關鍵指標開展監(jiān)測，了解數(shù)據(jù)采集、保存等過程。系統(tǒng)分析旨在明確系統(tǒng)“做什么”問題，對系統(tǒng)進行初步調查及其可行性分析之后，明確所設計的在線監(jiān)測系統(tǒng)是否可行，特別是我國大型的儲運監(jiān)測系統(tǒng)投資較大、成本偏高，系統(tǒng)投入大量的人力和財力，難以高效率處理海量數(shù)據(jù)，安全管理方面也問題重重。從可行性方面來說，包括技術、經(jīng)濟等可行性研究。由技術層面來說，國內外油氣儲運企業(yè)的技術及其通信網(wǎng)絡平臺更加完善，計算機軟件、網(wǎng)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(jiān)測系統(tǒng)有利于提升油氣儲運企業(yè)管理水平，確保油氣儲運工作安全進行。由經(jīng)濟視角分析，所設計的系統(tǒng)局部優(yōu)化日益完善，且投資成本較小。

3 系統(tǒng)設計原則

油氣儲運設備在線監(jiān)測系統(tǒng)進行設計時，先要明確系統(tǒng)設計目標及其功能要求，從技術、經(jīng)濟方面分析其可行性，隨之，設計系統(tǒng)總體結構及功能模塊。系統(tǒng)設計遵循原則如下：可靠性，所設計的在線監(jiān)測系統(tǒng)要求性能穩(wěn)定，安全可靠，能夠在惡劣的條件下長時間工作[6];經(jīng)濟性，在線監(jiān)測系統(tǒng)設計時要求經(jīng)濟合理，性價比高;通用性，對在線監(jiān)測系統(tǒng)進行設計時，要將其應用對象共性考慮在內，確保系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)支持不同類型的傳感器，從而獲得多種的參數(shù)信息[7]。

4 系統(tǒng)各模塊設計

在線監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化思想開展設計，自登錄界面開始，創(chuàng)建合理的數(shù)據(jù)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(jiān)測工作提供設計思路。油氣儲運設備在線監(jiān)測管理系統(tǒng)結構如圖1所示。

4.1 登錄管理界面設計

在線監(jiān)測系統(tǒng)配置的登錄界面簡單易懂，主要功能是有效管控系統(tǒng)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(yè)的負責人，游客則是企業(yè)的員工[8]。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(tǒng)。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(shù)據(jù)庫，查看輸入數(shù)據(jù)是否與數(shù)據(jù)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(jù)油氣儲運企業(yè)組織機構設計狀況，所有與監(jiān)測對象有關部門均納入人員管理方面。先創(chuàng)建人員管理數(shù)據(jù)庫，把各個部門主管工作人員設置成緊急聯(lián)絡人，當發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的信息存在異常狀況，通過數(shù)據(jù)庫快速發(fā)出監(jiān)測報告讓有關負責人及時閱讀，做好預案部署及其執(zhí)行工作。后續(xù)管理人員可通過點擊創(chuàng)建新聯(lián)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(shù)據(jù)，操作完成后點擊關閉按鈕。管理員管理數(shù)據(jù)時，要把每一部分的負責人當做緊急聯(lián)系人，如果出現(xiàn)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(guī)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(chuàng)建設備管理數(shù)據(jù)庫，企業(yè)擁有的監(jiān)測對象所有信息均輸送到數(shù)據(jù)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(chǎn)管理選項進行操作，可以及時增加、查詢資產(chǎn)狀況。

4.4 數(shù)據(jù)管理功能

油氣儲運部門使用的監(jiān)測設備將各項信息上傳到監(jiān)控平臺，管理者依據(jù)監(jiān)測對象將數(shù)據(jù)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(jiān)測信息如表1所示。由系統(tǒng)監(jiān)測獲取的信息導出到excel表格，隨之，上傳至監(jiān)測系統(tǒng)內。日常工作時依據(jù)儲罐編號存儲每天得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，每天監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)也可追加至數(shù)據(jù)庫內。為準確開展分類，根據(jù)單指標展開PNN自動分類，儲罐1相應的監(jiān)測指標主要劃分溫度、介質濃度等數(shù)據(jù)庫，每一個數(shù)據(jù)庫根據(jù)監(jiān)測對象（儲罐1、儲罐2……）分組根據(jù)時間順序完成保存。

4.5 指標管理

由于儲罐具有較多的分類，根據(jù)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(jù)油品劃分，包含原油、潤滑油罐等;依據(jù)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(jiān)測指標選取。以靜態(tài)儲罐為依據(jù)，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(xiàn)問題，直接影響油氣儲運設備正常工作。在線監(jiān)測系統(tǒng)實際運行中會對油氣儲運設備進行監(jiān)控，從而獲取一系列的數(shù)據(jù)信息。設計恰當?shù)脑诰€監(jiān)測系統(tǒng)能對上述指標進行監(jiān)測，若溫度指標出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會發(fā)出預警提示信息，便于工作人員及時開展恰當?shù)奶幚怼?/p>

4.6 預案數(shù)據(jù)庫

本研究所用預案來源于油氣儲運企業(yè)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(jiān)測系統(tǒng)進行設計與開發(fā)過程中，通過企業(yè)技術人員、工作人員制定與系統(tǒng)相關的監(jiān)測指標，并對企業(yè)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(shù)據(jù)庫設計的界面如圖2所示。根據(jù)監(jiān)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(tài)下的三級預案。所選預案會根據(jù)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(fā)送至有關負責人閱覽。

5 結語

總之，在線監(jiān)測系統(tǒng)用于油氣儲運企業(yè)實際工作中，有利于降低油氣儲運過程中安全事故發(fā)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(jiān)測的在線監(jiān)測系統(tǒng)。對系統(tǒng)進行設計前，先分析傳統(tǒng)管理系統(tǒng)面臨的問題，然后研究系統(tǒng)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(shù)據(jù)存儲工作，支持對數(shù)據(jù)展開篩選和分析，便于及時發(fā)現(xiàn)油氣儲運設備存在的問題，確保其安全的運行。

【參考文獻】

[1] 李紅明，譚其勇，陳戰(zhàn)，等. 基于激光光聲光譜技術的變壓器絕緣油故障氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 電氣應用，2020，39（4）：67-70，88.

[2] 褚佳歡，占南，韓毓旺. 基于TeflonAF/陶瓷復合膜和電化學傳感器的變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 理化檢驗（化學分冊），2019，55（5）：530-535.

[3] 陳浩，劉珊，沈博臣. 油氣儲運設施在線監(jiān)測預警系統(tǒng)設計[J]. 粘接，2020，43（8）：32-36.

[4] 饒永超，才政，陳磊，等. 伴管式天然氣管道泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 常州大學學報（自然科學版），2017，29（4）：73-79.

[5] 于蘭梅，張玉路. 加油機油氣回收在線監(jiān)測系統(tǒng)應用研究[J]. 技術與市場，2021，28（2）：133-134.

[6] 陳秀玲. 加油站油氣回收在線監(jiān)測智能系統(tǒng)應用研究[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2020（36）：156-158.

[7] 付勃昌，李季，鄧銳，等. 海上油氣田能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與探討[J]. 儀器儀表用戶，2021，28（8）：8-10，75.

[8] 張志財，劉保雙，王忠杰，等. 鉆井液性能在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制與現(xiàn)場應用[J]. 鉆井液與完井液，2020，37（5）：597-601，607.