LNG運輸船舶船岸兼容數據庫軟件系統開發

鄭 坤，時光志，周 毅

(中海油能源發展股份有限公司，天津 300452)

0 引言

近年來全球LNG的生產和貿易日趨活躍，LNG作為重要的清潔能源已成為世界油氣工業新的熱點。全球LNG產業包括天然氣液化、LNG海運、LNG接收站、LNG運輸和利用等各個環節。

2004年6月，國家發改委制定了《關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、廣西等沿海地區建設若干LNG接收碼頭。我國已經規劃的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，致使研究所需數據數量巨大，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據庫系統顯得尤為重要[3]。

盛蘇建等[4]提出的船岸兼容研究內容包括航行兼容性、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程序,確保了安全生產。

本文通過對船岸兼容分析方法進行研究，構建船岸兼容分析數據庫，將其分為終端數據庫、船型數據庫、船岸兼容分析數據庫，并開發軟件系統實現兼容性分析、統計分析、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 數據庫架構

1.1 數據庫訪問

不同的用戶對于數據庫的使用權限是不同的。用戶一共可以分成四類，分別是:系統管理員、船岸兼容分析用戶、船公司、終端公司。數據庫則可分為船型數據庫、終端數據庫、船岸兼容分析數據庫。

系統管理員能夠對船型數據庫、終端數據庫、船岸兼容分析數據庫的數據和架構進行讀寫；船岸兼容分析用戶能夠讀取船型數據庫、終端數據庫的數據，讀寫船岸兼容分析數據庫的數據；船公司能夠讀寫船型數據庫，讀取終端數據庫；終端公司能夠讀取船型數據庫，讀寫終端數據庫。用戶及權限關系圖如圖1所示。

1.2 終端數據庫架構

終端數據庫架構圖共分為7個部分：聯系方式、碼頭主要參數、系泊、靠離泊、裝卸、安全性、環境，共由32張表構成。

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

圖1 用戶及權限關系圖

(2)在碼頭主要參數這項上，由TA_Sum、TA_Fit、TA_StorCapa、TA_Unit等表組成,里面含有碼頭的基本設施信息、主尺度限制、具體參數、各項規范要求、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、雷達設備信息和登船梯設備等信息。

(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系統信息、電纜通訊信息、消防信息等。

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

1.3 船型數據庫架構

船端數據庫架構圖主要包括6個部分：聯系方式、主要參數、系泊、裝卸、安全性、靠離泊，共由22張表構成。

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

(2)在主要參數這項上，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,里面含有船型導纜孔信息、纜繩類型、導纜器、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、纜繩拉力監測系統、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,里面含有側推器信息、雷達信息、其他參數等信息。

1.4 船岸兼容分析數據庫

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系統兼容性分析等。當對液化天然氣運輸船舶和接收站碼頭進行分析時，就會將分析結果儲存到船岸兼容分析數據庫中。今后如果還要使用這個數據時，就可以在數據庫中直接調用此數據。

2 系統設計

船岸兼容系統設計圖如圖2所示。船岸兼容數據庫系統主要包括終端數據庫、船型數據庫、船岸兼容性分析數據庫，本研究通過Access實現數據庫構建。系統共有6大功能模塊：數據庫維護模塊、兼容性分析模塊、統計分析模塊、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實現系統開發。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 船岸兼容系統設計圖

2.1 兼容性分析模塊

兼容性分析模塊是通過讀取終端數據庫和船型數據庫中的數據，并對2組數據的邏輯計算，得出是否能夠兼容的結論，同時將各項的兼容性分析結果存儲到船岸兼容分析數據庫中。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實現對接，管匯布置是否滿足要求，ESD系統是否兼容。

2.2 統計分析模塊

統計分析模塊用于查看液化天然氣運輸船舶數量和終端碼頭數量，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對已有的信息進行修正，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，進行計算得出結果[5]。該模塊主要根據以下3個參數進行判別：纜繩拉力是否超過極限破斷應力，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3個參數同時滿足要求時，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。在通過讀取數據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通過調整主機功率和舵角參數對航線進行調整，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、統計分析的結果和數據庫中的數據進行匯總，自動生成一份船岸兼容的文檔，可以直觀地體現出終端數據和船型數據以及其中的兼容結果。

2.6 數據庫維護模塊

通過數據庫維護模塊，能夠使得船岸兼容數據庫和各個模塊之間能夠相互調用。此外，通過數據庫維護模塊，也能夠對數據庫的終端數據和船型數據進行增添、刪除與修改。

3 系統應用

船岸兼容系統可用于不同類型的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論。船岸兼容系統的應用過程主要包括數據庫的建立、船岸兼容分析項目的建立、兼容性評估等。

(1)數據庫的建立。由系統管理員根據接收端提供的數據，將接收端相關信息錄入至數據庫中。由系統管理員根據LNG運輸船公司提供的資料，將LNG運輸船的信息錄入至數據庫中。

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

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

船岸兼容性分析系統已在“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用。船岸兼容分析系統的應用，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接受端的經濟性與安全性均有較重要意義。

4 結論

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數據庫開發、OPTIMOOR系泊計算、VB.NET軟件開發等技術，構建了船岸兼容分析系統。船岸兼容數據庫由三個子數據庫組成：終端數據庫、船型數據庫、船岸兼容分析數據庫。系統具有六大模塊，所對應的有六大功能：兼容性分析、統計分析、系泊分析、靠離泊分析、文檔自動生成功能、數據維護功能。本系統為船岸兼容研究提供數據支撐和結果可視化，提高了工作效率，為在實際操作中的科學決策提供可靠的信息支持。

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

參考文獻：

[1] 陳汝夏, 劉濤. LNG接收站船岸界面匹配研究[J]. 油氣儲運,2012,31(增刊1):60-63.

[2] 楊莉娜, 韓景寬, 王念榕,等. 中國LNG接收站發展形勢分析[C]//中國液化天然氣儲運技術交流會論文匯編.廣州：中國石油學會石油儲運專業委員會，2016.

[3] 汪益兵, 王捷, 徐顯文. 數據挖掘聚類算法在船岸一體化平臺中的應用[J]. 中國航海,2015,37(2):122-126.

[4] 盛蘇建, 王云慶, 曾獻華. 液化天然氣船的船岸兼容性研究[J]. 船舶設計通訊,2015(1):23-28.

[5] 郭劍鋒, 高峰, 李焱，等. 浙江LNG接收站船舶系泊試驗研究[J]. 水道港口, 2010,31(1):7-11.