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

摘 要：油氣作為一種危險產品，燃點較低，如果儲運過程中出現安全事故，會引起嚴重的傷害。因此，對油氣儲運設備實施在線監測，對于減少危險事故發生率具有重要的意義。以油氣儲運設備為對象，在分析傳統管理系統存在的問題基礎上，根據實際情況設計在線監測系統，在闡述系統設計原則、準備工作基礎上，詳細介紹系統各模塊功能設計情況，包含：人員、數據管理等模塊，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;在線監測系統

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[1]。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[2-3]。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[4-5]。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[6];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[7]。

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。

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[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。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。

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。

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。

【參考文獻】

[1] 李紅明，譚其勇，陳戰，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測系統研究[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測系統[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測預警系統設計[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測系統[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測系統應用研究[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測智能系統應用研究[J]. 科技創新與應用，2020（36）：156-158.

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

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