基于FCM理念的輸油生產報表系統按需求自重構的設計與實現

張玉龍 (長慶油田分公司第二輸油處,甘肅 慶陽 745000 )

盧東方 (長江大學工程技術學院,湖北 荊州 434020)

秦 峰 (荊州市悠狗網絡科技有限公司,湖北 荊州 434000)

汪忠德 (中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院,江蘇 南京 210014)

基于FCM理念的輸油生產報表系統按需求自重構的設計與實現

張玉龍 (長慶油田分公司第二輸油處,甘肅 慶陽 745000 )

盧東方 (長江大學工程技術學院,湖北 荊州 434020)

秦 峰 (荊州市悠狗網絡科技有限公司,湖北 荊州 434000)

汪忠德 (中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院,江蘇 南京 210014)

針對傳統電子報表依托Excel進行報表數據展示和分析計算的不足，運用“以設備為中心”(FCM)的數據庫結構設計理念，將動態的管道、場站及設備關系管理作為系統的核心平臺，實現了生產報表樣式按需求自重構、場站設備結構按需求自定義的全動態管理模式。通過在長慶油田第二輸油處生產報表系統開發過程中的實踐應用，驗證了其合理性。

FCM；輸油管道；生產報表；數據庫；按需求自重構；報表系統

目前，輸油企業現有生產報表系統往往通過WEB界面進行數據錄入，數據存儲到SQL等數據庫中，再通過程序將原始數據提取到Excel模板里，數據的分析處理通過Excel的公式編輯功能實現。其數據量大，報表結構復雜，涉及公式較多，出現錯誤不易識別，調度人員每天需要花費3～5h的時間才能完成報表內容的核查工作，工作效率低，重復勞動，造成人力浪費。同時，報表的結構是固定的，當輸油場站因改擴建，增加管道、增加設備后，報表無法自由調整，尋求專業技術服務不利于節約成本，修改不及時。結構變化后的模板數據無法與歷史數據對應，無法大批量的分析研究生產過程的歷史數據。為了解決上述問題，運用基于“FCM”(Facility Center Management，設施中心管理)[1]的輸油生產報表系統數據庫結構設計理念，筆者以動態化設置輸油管道、輸油站、站間關系、輸油站從屬設備的種類和數量構成為核心功能，實現了報表功能與結構的按需求自重構。

1 需求概述

設計基于FCM理念的輸油生產報表系統，其目的在于提供一個可擴展性強，集數據錄入、數據統計分析、報表展示、內容動態設定的報表管理系統[2-3]。主要滿足以下需求：①動態設定管線及參數(上下站關系、長度、管徑、壁厚、設計壓力、設計年輸量)；②動態設定輸油站及參數(設備、流程關系、交接口與管線關聯)，定義每個輸油站所需要展示的報表內容；③定義罐、流程、設備的屬性參數(直徑，額定功率，額定排量，揚程等),設定設備及其關聯的運行參數(壓力、流量、溫度、液位、含水、密度、電流、電壓、頻率、轉速、耗電量、壓油量、耗油量、加劑量、地溫);④對一次數據進行錄入、糾錯、運算處理、存儲和編輯,對二次數據進行運算存儲;⑤對數據的真實性、完整性進行甄別，提示完善(不能缺項、漏項、多項);⑥對存儲的數據進行按日、周、月、季度、年或特定時間段進行查詢、統計匯總、計算分析和報表輸出,按設備、單站、管線統計，全處管網統計匯總。

2 系統模塊設計

基于需求分析，可以將系統的主要功能大致分為信息管理、統計分析、報表輸出、系統管理等幾大部分，系統框圖如圖1所示。

3 系統實現

3.1數據結構設計

圖1 系統框圖

1)輸油管道表 一個輸油企業中有若干條輸油管道。輸油管道表用于存放管線名稱、狀態和管道路線參數。設計時為每條管線分配獨立的管線編號。

2)輸油站表 輸油站是輸油管道中的節點，若干個輸油站通過輸油管道連接起來就構成了輸油管道。輸油站表只存放輸油站的基本信息，如名稱、海拔、狀態、管道類型等。每個輸油站都有唯一的編號標識。

3)站間關系表 一條管線中包含有若干輸油站，輸油站與輸油站之間相互連通，站間關系表專門用于描述輸油管道與輸油站、輸油站與輸油站之間的關系。輸油線路中，根據輸油的流向，一個輸油站收到上游的輸入，并把原油輸往下游的輸油站，這組關系中前一個輸油站稱為交油站，后一個輸油站被稱為接油站。如果原油在下一個輸油站中仍然要繼續傳輸，它在另一組關系中就變為交油站。根據以上關系，站間關系表由輸油管道、交油站、接油站、站間管道參數、站間狀態等組成，并設置輸油管道、交油站、接油站為主鍵。此外，由于實際生產中的管線存在交叉，交差的節點就視為輸油站。這樣的結構設計能比較好地解決這種交差的問題[4]。

4)設備信息表 一個輸油站包含有若干流量計、輸油泵、加熱爐、換熱器、儲油罐等設備。每種設備建立獨立的表來存放設備相關的數據。各設備依靠輸油站編號與輸油站表進行關聯。

5)輸油數據表 各輸油站在整點采集輸油數據，每天24組，每組包含收到上游站的輸送的接油數據和輸出給下游站的交油數據，主要是記錄油品交接過程中的計量化驗信息，以及油品物性。

6)設備數據表 設備運行數據也是每個整點采集一次，分別存放到對應的設備數據表中。

3.2數據配置

在對數據表設置后，將參數數據、運行數據、關系等進行了分離，這種設計降低了數據間的耦合度，使得對各種關系的配置靈活度大大增強，能夠比較好地實現下述配置功能，解決運行中工藝流程變更所造成的不便：①動態設定管線及參數，如長度、管徑、壁厚、設計壓力、設計年輸量等；②動態設定輸油站及參數，如設備、流程關系、交接口與管線關聯；③動態設定設備的屬性參數，如直徑、額定功率、額定排量、揚程等；④動態設定設備及其關聯的運行參數，如壓力、流量、溫度、液位、含水、密度、電流、電壓、頻率、轉速、耗電量、壓油量、耗油量、加劑量、地溫等。

3.3數據錄入

①由輸油企業調控中心配置好數據參數后，數據錄入由各站按統一按整點通過應用程序錄入數據，數據上報的及時性得到加強。②通過在系統存儲的服務端進行數據精度和數據上下限有效性驗證，使得運行報表更加真實、準確、可靠。③另外為了解決網絡中斷狀態下的數據錄入與上傳問題，特別開發了離線報表模板自動生成，批量上傳功能。在因網絡故障等原因，無法訪問報表系統時，可以將生產數據在本地計算機填寫，然后通過外部網絡傳輸到調控中心，進行批量導入，此項功能保證了數據的整體完整性。

3.4報表生成

在保證基礎數據準確的情況下，報表的生成是整個系統中的核心。所有的生產數據都會在報表中匯總、運算、統計。輸油企業的報表一般分為輸油站報表、輸差報表、日運行報表和日盤庫報表。

1)輸油站報表 輸油站報表包含有接油(來油)信息、外輸信息、各種設備(流量計、輸油泵、加熱爐、換熱器、儲油罐等)信息。輸油數據需先明確站間關系，通過站及其所在線路在站間關系表中查詢到與之關聯的站點，明確對應的接油、交油站點。輸油數據表中的數據為每個整點一條數據，而報表中的一條數據包含一個工作日的24組數據，因而需要對原始數據按工作日和站進行獲取，并行列互換。針對這種復雜的轉換操作采用了游標和臨時表的機制來解決數據組織的問題。

輸油數據和設備數據處理完畢后都分別使用不同的臨時表存儲最終的報表數據，盡管各臨時表的結構相同，但數據的格式(精度)并不統一，不能機械地整合到一個單獨的表整體輸出。輸油站報表存儲過程輸出結果時按既定的格式分別輸出輸油數據表和各設備數據表。再由應用程序進行簡單地整合即可生成完整的輸油站報表。

2)輸差報表 輸差報表是對輸油過程中原油損耗的直觀描述，解決輸差問題首先要處理的是站間關系，找準站間關系后，計算相鄰站點的收到量與外輸量的差值即可得到某個時刻的輸差。關系的確定也采用游標機制逐項查找相關站點。需要注意的是，對線路中的首、末站需要特殊處理，首站只接收其他輸油單位的輸入，末站只對其他輸油單位輸出，與首站或末站相關聯的外部站點不屬于本單位，不參與輸差計算。

3)日運行報表 日運行報表分別對輸油站輸油、庫存、消耗數據匯總，對站間進出站數據匯總，對全單位交接油匯總。匯總時同時展示當日、當月、當年的統計對比。該報表同樣相當復雜，使用存儲過程也能比較好地解決這種復雜的報表。

4)日盤庫報表 日盤庫報表涉及的內容較雜，包含庫存、燃耗、交接油及與前日的環比。

4 應用效果

該系統在長慶油田分公司第二輸油處進行了實際應用，投運一年多以來，在各輸油站以及調度控制中心用戶中得到了充分的肯定，取得了良好的效果。

(1)基于FCM理念的生產報表系統打破了傳統報表的開發模式，實現了以“4個自主、2個集中”為特色的全動態報表管理功能，即在報表管理后臺實現了新建管道自主添加、上下站關系自主調整、新建設備自主錄入、報表內容自主設置；生產數據集中錄入，網絡故障時，離線填報、集中上傳等功能。此系統把日常生產運行參數與管道設備基礎信息動態關聯，實現了生產參數的海量存儲、動態提取、精確驗證、高效分析，確保了生產第一手資料的真實準確，為進一步針對特定設備、特定工況進行實時分析提供了信息基礎和平臺支持。

(2)基于FCM理念的生產報表系統在數據統計方面表現卓越。調度人員使用傳統報表，需要3～5h才能檢查核對完成的工作，新系統只需要15min即能完成。新系統的應用將每天發布生產日報表信息的時間由傳統的10∶00左右提前到了8∶40分之前。

(3)FCM理念所帶來的良好的按需求自重構功能，確保了報表系統結構的高自由度和可擴展性。在長慶油田第二輸油處，自新報表系統投運以后，該單位先后投產了2條新建輸油管道，投運了1條輸油管道反輸流程，改擴建了3座輸油站工藝流程，有4處交接口站點關系發生變化。按照傳統思路，每一次的變更都尋求外部技術服務，將至少發生技術服務費用80萬元。并且服務未完成之前，還直接影響生產數據錄取的真實性和統計分析的準確性，影響全年數據的準確統計匯總。正是因為該處開發了基于FCM理念的輸油生產報表系統，其良好的按需求自重構功能確保了所有報表結構有關的變更設置都能通過簡單的系統后臺操作自動完成，無需外部技術服務，熟練的調度人員就能進行設置，大大提高了系統的靈活度和可移殖性，具有良好的經濟和社會效益。

致謝:對長慶油田第二輸油處各級領導和員工的大力支持和幫助表示感謝！

[1]張斌,王俏文.生產管理信息系統的設計思想和技術策略[J].電力系統自動化,2000(14): 55-58.

[2]盧琳生.管理信息系統需求調研分析指南[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/f14932e819e8b8f67c1cb9d6.html,2011-09-16.

[3]王澤秋,張志鋒,王學林.基于UML 的企業生產管理信息系統分析與設計[J].企業信息化,2005(增):24-26.

[4]科學數據庫需求說明書參考模板[EB/OL].http://www.docin.com/p-33369490.html,2009-09-21.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.042

TE973；TP311

A

1673-1409(2012)08-N128-03

2012-05-23

張玉龍(1985-)，男， 2007年大學畢業，助理工程師，現主要從事地面建設和油氣儲運科研管理等方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛