淺談油庫智能化水平提升方案

彭玫瑜

中國石化銷售股份有限公司江西新余石油分公司 江西 新余 338000

隨著經濟全球化的發展，我國的成品油消費市場增長較快，生產已經遠遠跟不上市場需求，因此合理規劃能源建設是當今經濟發展的重中之重[1]。而作為儲存和供應石油產品的油庫是協調原油生產和加工，成品油運輸及供應的紐帶，進行油庫建設、提升油庫自動化和智能化水平是合理規劃能源建設中非常重要的一部分。

目前，自動化和信息化技術正在石化行業大力推廣應用，油庫的自動化和智能化的提升隨之日益受到重視，油庫建設和管理已經開始逐步采用自動化的模式，但是部分成品油庫的自動化水平和智能化水平相對較低，為了提高這些油庫的規范化管理水平，對其進行自動化改造、智能化提升已迫在眉睫。

1 油庫常規自動化控制系統

按照油庫設計常用的《石油庫設計規范》，需要在油庫配置各種常規自動化系統，主要包括過程控制系統（PCS）、安全儀表系統（SIS）、氣體泄露檢測系統（GDS）、火災自動報警系統（FAS）等。各系統各司其職，對油庫生產工藝、安全相關等功能實現高水平自動化監控功能。

（1）油庫PCS系統是必備的基礎控制系統，可根據油庫規模、現場檢測控制點數選擇用分散控制系統（DCS）或者可編程邏輯控制系統（PLC）來實現對油庫工藝參數的檢測和控制。

（2）油庫SIS系統可以和DCS系統合用一套系統，也可以獨立設置。首先應對油庫進行危險與可操作性分析（HAZOP）及安全完整性等級（SIL） 定級，根據 SIL 定級結果來確定是不是需要設置獨立的SIS系統，當SIL等級為SIL2及以上時，SIS系統應獨立于基本過程控制系統設置，需要獨立完成安全保護功能。SIS系統邏輯控制器應采用具有 SIL2 認證的產品，并采用熱備冗余配置的PLC完成罐區的安全聯鎖、自動保護和緊急停車。

（3）GDS系統即可燃氣體泄露檢測系統，根據可燃/有毒氣體檢測報警規范GB/T 50493-2019等要求，應在罐區設置可燃氣體探測器，檢測可燃氣體濃度并進行報警。

（4）油庫是發生火災的高風險區域，根據《火災自動報警系統設計規范》等規范要求，必須要在罐區設置火災檢測并與消防控制系統進行聯動。火災報警信號上傳至SIS系統，由SIS完成相關聯鎖控制及緊急關斷功能。

2 油庫自動化水平提升的輔助系統

近年來，我國油庫在自動化設備、技術、功能、規模等方面都有了很大提高，測量和控制裝置不斷更新升級，大中型石油企業包括油庫基本從手工操作發展到自動控制[2]。在常規自控系統廣泛應用的基礎上，各種能促進油庫安全、有序、高效運行，提升油庫自動化水平的輔助系統應運而生，并在油庫建設中得到越來越廣泛的應用。

2.1 雷電預警系統

根據中華人民共和國應急管理部下發的《大型油氣儲存基地雷電預警系統基本要求（試行）》及中國石油化工集團公司下發的《中國石化防雷防靜電安全管理辦法》的相關要求，處于多雷區、強雷區的野外作業單位，以及油氣鉆井、集輸站場、大型油庫和煉化企業等應建立雷電臨近預警系統[3]。雷電預警系統由安裝于戶外的大氣電場監測裝置、安裝于室內的聲光報警主機、系統軟件等設備組成。

在油庫綜合樓屋頂設置大氣電場監測裝置、在中控室內安裝聲光報警主機及工作站（內含系統軟件）。大氣電場監測裝置應與避雷針保持一定間距，周圍無樹木等遮擋。雷電預警軟件，與電腦連接實現雷云監測的目的，通過對監測到的雷云數據的分析，對雷云電場強度和極性變化做出更準確的判斷。雷電預警軟件系統主要包括設備的添加、刪除、數據分析、維護管理和權限管理等豐富的功能。當聯機運行后，即可在主窗口實時顯示當前的電場強度，各個預警點的工作狀態并在軟件界面上對當天的電場情況進行預覽顯示[4]。

2.2 反無人機主動防御系統

現階段全球民用無人機行業爆發式增長，隨之產生的無人機”黑飛”給社會公共安全造成了巨大的威脅。在無人機“黑飛”現象逐漸嚴重的形勢下，油庫安全管理工作也面臨著非常嚴峻的挑戰。石油石化廠區屬于易燃易爆領域，安保工作往往注重地面措施，而忽視了石油石化低空領域黑飛無人機所帶來的潛在風險威脅。根據中華人民共和國公安部下發的（GA1551.3—2019）《石油石化系統治安反恐防范要求》中的第三部分：成品油和天然氣銷售企業相關要求，一些規模較大的油庫可按要求設置了反無人機主動防御系統。

反無人機主動防御系統通過輻射低功率再生導航衛星信號（功率不大于 10dBm），侵入“黑飛”無人機導航系統，從而實現對需要使用導航系統進行飛行控制的無人機的截獲控制，使其無法飛入受保護區域，保障該區域的低空安全。

2.3 智能發油系統

智能發油系統包括語音排隊顯示控制系統、提油車輛安全檢查系統、發油門禁系統、自助換票系統、倉位識別系統等。發油系統組成及功能見表1。

表1 發油系統組成及功能

3 油庫的智能化建設

3.1 油庫一體化智能集控系統

隨著自動化監控和計算機網絡技術的飛速發展，油庫管理工作中的數字化硬件設備的更新，迫切需要一個可以整合處理油庫管理各方面信息的平臺[5]。大型油庫可以建設1套一體化智能集控系統，統一整合油庫內各子系統，實現油庫“集中監控、無人值守、有人巡檢、專業維修”。系統整體架構分為基礎設備層、現場自控層、過程集控層、應用管理層，把多套獨立系統和視頻監控引入到過程集控層，形成一體化智能集控系統，構建內操駕駛艙，突破信息壁壘和管理壁壘。一體化智能集控系統架構見圖1。

圖1 一體化智能集控系統架構

一體化智能集控系統定位于工控網，面向內操崗人員，負責油庫生產業務的實時監測、日常運行操作以及異常連鎖管控。通過多系統的數據匯聚和連鎖控制，實現油庫生產運行業務對多個子系統順控聯控的需求，并將油庫生產運行數據推送綜合管控系統，利用可視化、數據分析技術實現對油庫的全方位監控和管理。

3.2 油庫數字孿生體

目前數字孿生體在油氣行業逐步得到應用，可以助力油氣企業數字化建造和智能化運營管理水平的不斷提升和發展。油庫在自動化和智能化系統的基礎上可以建設數字孿生體，實現智能化管理數據底座的快速搭建。應用三維模型輕量化算法、模型渲染、空間三維識別等技術，整合數字化交付數據，加載自控系統實時數據，建成動態數字孿生體。建設數字孿生體可以實現油庫數據的全面采集、集中管理，為虛擬巡檢、仿真培訓、安全應急演練、智能運營提供數據支撐。

數字孿生體可以結合VR眼鏡實現動態漫游及虛擬現實（VR）交互實現庫區的虛擬巡檢，減少現場人員巡檢工作量，提高巡檢頻次。使用VR技術，可以將管路和儀表流程圖（PID）和三維場景結合，三維動態展示生產工藝的過程和教學培訓過程。

總之，以前端自動化建設和數字孿生體為基礎，建設智能運營系統，可實現油庫的全面監控、整體分析、信息共享和協同管控。

4 結束語

提升油庫的自動化和智能化水平，可以提高油庫管理的工作效率，促進油庫的穩定運營和安全保障，從而提高油庫的安全水平和管理水平。提升油庫智能化水平的措施很多，各油庫建設可根據自己的現狀分步進行，先對保證生產運行必需的自動化系統進行改造提升，再建立1套一體化智能集控系統提升油庫的整體智能化水平。