液化油品智慧平安儲運管理系統

［摘 要］當前，面對綠色低碳、本質安全和智慧運營的現實需求，原油儲運行業科學化、專業化、智能化、精細化管理勢在必行。山東港源管道物流有限公司立足煙臺港原油業務，借助數字化、智能化思維和工具，全面整合原油儲運全業務鏈條數據資源，深度挖掘數據價值，通過搭建液化油品智慧平安儲運管理系統，構建起涵蓋設備管理、管道保護、重點設施管理、應急調度指揮、人員考核培訓的綜合性、一體化智慧管理體系，在消除管理盲區、保障安全生產的同時，進一步提升了原油儲運管理質效，為煙臺港建設世界一流港口提供了智慧方案。

［關鍵詞］原油儲運；港口原油管輸業務；智慧管理運營系統

一、背景及意義

（一）實施背景

山東港源管道物流有限公司成立于2019年1月14日，為山東港口煙臺港集團子公司，主要負責生產運營煙臺港原油業務相關設施，為魯中魯北煉化企業提供原油接卸、倉儲、運輸服務。

自公司煙臺港原油管輸業務正式投產運行以來，已建成包含2座30 萬噸級在內的11 座10萬噸級以上的液體散貨碼頭，港口庫區總庫容達565萬立方米，同時運行煙淄一期和煙淄復線兩條干線以及多條支線，管道總長1100千米，服務客戶達60 余家，累計管道輸送量已突破億噸大關。

然而，隨著原油管輸業務的不斷拓展，復雜運行的“兩干多支”管線使得公司生產運營管理愈發復雜，油品儲運管理工作面臨巨大挑戰。

一是項目安全生產管控要求越來越高。煙臺港原油長輸管道總長目前已超過1100 千米，工藝場站數量眾多，運行過程安全難度加大，特別是外管道巡護和應急調度，亟須高效的信息化數據處理模式，達到信息順暢精準傳遞。

二是隨著服務客戶進一步增多，公司“兩干多支”的管道運輸，以及汽車火車裝船等其他轉輸手段，需要運銷及生產管理更為緊密地配合，通過高效的信息互通共享，第一時間找到合理的輸配方案。

三是設備設施運維工作量不斷增大。生產運營滿負荷運行，需要更合理的維護保養維修和更加完整的全過程數據管理，維持設備設施長期健康服役。

四是節能降耗等成本管理需求日益增長，需要在保證設備穩定運行的基礎上，縮短因設備運維、應急搶修等帶來的停輸或者減量時間，實現降本增效。

五是企業自我加壓下的安全管理需求。需要有效確保人員履職，更有針對性地按時、保質、保量完成安全管理工作，提升本質安全水平。

（二）重要意義

借助數字化、智能化的信息管控系統，有助于公司管理效能提升，進而減少內耗、降低成本，增加經濟效益。

一是消除管理過程中的信息孤島。各級管理人員通過系統間交互通道，進行信息交互，可保證各個系統之間信息暢通，避免各自為政、錯誤判斷，從而提高組織機構運轉效率。

二是為管理決策提供智慧方案。智慧系統利用大數據進行分析，能夠向各子系統反饋重要信息，讓各系統的重要生產信息指導員工開展各項管理工作。

三是大數據疊加相互驗證。智慧系統全面覆蓋生產運行、商務貿易、保養維護、檢維搶修、安全管控，能使大量可采集、可分析、可利用、可升值的信息資源不再閑置浪費。

四是為管理者構建智慧生產駕駛艙。整合化的管理平臺將給企業管理者提供更全面、更直觀的企業生產運營現狀信息，使管理者能更好地做出決策。

綜上，公司需要以問題為導向，以需求為指引，借助數字化、智能化管理思維和工具，推進油品儲運管理升級，實現提質增效。

二、主要做法

山東港源管道物流有限公司利用數字化技術，全面整合數據資源，深度挖掘數據價值，搭建智慧平安原油儲運系統主平臺，構建作業現場多重防護、公司遠程全局把控的綜合性管理模式。（如圖1所示）

平臺基于管理維度和業務管理維度，下設多個子系統模塊，通過識別各模塊企業核心指標（KPI）與關鍵事項（GS），面向企業高層管理崗位，設計專項管理駕駛艙，依托大屏、看板、移動App等終端場景，全面、準確、智能地輔助企業管理層掌控生產運營態勢，制定發展戰略決策。

（一）企業管理子系統模塊

1. 生產組織系統

（1）通過開發生產作業安全監管系統，實現管道生產作業過程全面信息化管理，提升管道生產作業信息交互和安全生產水平，規范生產作業工作流程。

（2）將船舶計劃、商務計劃、作業流程確認、作業票簽批四個業務工作結合，實現從商務到生產排查全過程電子化、流程化，提高各業務信息流轉和執行效率。

（3）通過選擇工藝主要節點，軟件按照工藝設備狀態和連通性規則，自動生成該時間段最優工藝流程及所需要的開關的閥門，并進行安全風險分析（包含工藝流程沖突報警、閥門沖突報警等），生成工藝流程計劃書。同時，與生產運行SCADA系統互聯，基于實際運行狀態實現防誤識別，減輕計劃制定人員工作強度，降低人為因素安全生產風險可能性。通過開發生產作業安全監管系統，實現管道生產作業過程全面信息化管理，提升管道生產作業信息交互和安全生產水平，規范生產作業工作流程。（如圖2所示）

（4）通過“一步一確認”“操作留痕跡”生產作業方式，實現作業過程動態化、可視化交互，并與生產運行SCADA系統互聯，基于實際運行狀態實現防誤閉鎖，避免發生人員誤操作。同時，可結合二/三維場景和人員定位數據，進一步提高對現場作業過程管控能力。

（5） 以二/三維可視化場景為基礎，通過集成已建成的生產運行SCADA系統數據、運銷管理與計量結算系統，結合生產作業過程信息，分層實時、動態反映管道公司整體生產作業情況，實時模擬現場的作業工藝狀態，實現管理端和移動端數據聯動。通過構建三維可視化平臺，夯實輸油管道工程的二/三維數字底座，實現數據的三維可視化展示和數據的聚合分析。

（6）通過系統建設，完善企業日常生產作業過程的電子檔案體系，逐步取消紙質記錄。

2. 成本管控系統

構建能源管理平臺，豐富成本管理相關內容，將能源消耗成本、材料消耗成本、維修配件成本等數據實現信息化集成對接，按照經營管理要求，形成數據業務報表，為工期成本管控提供支撐。（如圖3所示）

3. 運銷系統

對卸船入罐計劃、管輸計劃等生產計劃進行識別和管控，將產生的計量憑證、輸油日報、月報管理細粒度體現批次等，作為公司與各貨主企業計量交接的直接憑證依據，并進一步完成對現有業務流程的全覆蓋。

同時，對接生產運行調度管理系統，通過管輸計劃與實時輸送數據的在線監測、比對，實現基于實時數據的運銷數據管理，減輕人員勞動強度、提高工作效率。

4. 人員培訓系統

系統通過演練、培訓、評估、改進等手段，提高企業員工應對安全生產的能力。驗證應急預案對可能出現的各種應急情況的適應性，找出管理工作中可能要改善的地方，建立和保持可靠的通訊渠道及應急人員的協同性，確保所有應急組織都熟悉并能夠高效履行職責。建設“學- 練- 考”三大組件，強化培訓效果。

（1）學習組件。將文本形式的預案全文用CHM電子文檔形式、樹狀結構顯示出來，以便于學習者對應急預案體系有一個全面的了解，特別是了解自己所處部門的職責，增強學習的目的性。同時，也可以將其它有關的書籍、法律法規、輔助資料（包括影像、圖片）等資料用此結構化的知識管理系統管理起來，以便于查閱和檢索。（如圖4所示）

（2）練習組件。建立題庫，以問答的方式將預案的內容分部門按要求列出，供學員學習、掌握自己所在部門在應急預案中的不同階段的相關職責和必要的處置。

（3）考核組件。系統可將題庫內容（可選答案中混有干擾答案）按指定部門、指定題類等隨機組合在一起形成試卷，以供學員選答。

5. 設備運維模塊

在SCADA系統設備運維保障模塊基礎上，以現有的場站級設備管理臺賬信息數據庫、場站站控SCADA系統工況數據庫為支撐，面向輸油場站設備運檢維護的檢查、巡視、潤滑、清潔、緊固、調整等作業場景，建設場站級設備狀態現場校核站端管理平臺。（如圖5所示）

（1）點/ 巡檢保養計劃管理

點檢及保養工作計劃的制定與分類管理，可進行計劃的修改、刪除、導出和打印等。

（2）點/ 巡檢保養日常管理

以日歷臺方式對點檢保養進行直觀管理，可按月、周、日三種格式顯示日歷；在日歷中用不同顏色區別顯示已完成、未執行、逾期執行、提醒執行、待執行等不同狀態的工作任務；通過點檢日歷中的任務項可查看任務詳情或直接執行任務；在執行任務或查看任務詳情時，可方便地直接調看任務相關設備的信息；點檢保養計劃中能支持備品備件的更換要求。

（3）點/ 巡檢保養信息管理

通過點檢保養記錄，使既定的點檢保養計劃得到可靠的貫徹和實施。按時段和不同的篩選條件查看點檢保養記錄；用特殊顏色標識含有異常項的點檢保養記錄；直接查看點檢保養記錄詳情；點檢保養記錄中能同時記錄備品備件的實際更換情況；記錄的導出和打印。

（4）點/ 巡檢保養模型化管理

在場站日常巡檢中，往往會出現某一類或一組設備的點/巡檢工作內容相同或相似，對這樣的內容予以預定義就可以復用，方便點/巡檢工作的計劃和執行。

主要功能包括：可對巡檢標準進行分組管理；已有標準的分類查詢；新建一個標準或根據既有標準克隆一個標準；對既有標準進行修改；標準的打印和導出。

6. 應急調度指揮系統

應急調度指揮系統設有安全態勢總覽、應急聯合作戰、應急指揮協同、事件追憶評估等模塊。（如圖6所示）

（1）安全態勢總覽

通過“安全態勢總覽” 模塊，基于生產SCADA數據、管道保護數據、視頻監控數據、設備運維數據等，實時查看各單位運行狀態、關鍵位置的運行工況、實時視頻、巡檢狀態、安全隱患及處置情況，SCADA系統高級別告警、火災報警、可燃氣體泄漏告警、站場ESD系統動作、站場消防系統告警、管道泄漏智能化判斷數據等將與應急平臺聯動，使值守人員及時掌握重大危險源空間分布和現場設備運行狀態信息，分析風險隱患，對可能發生的危險進行預測預警。

（2）應急聯合作戰

值守人員通過“應急聯合作戰”模塊，可以與保障資源（搶險人員與車輛、搶險設備協調與物資配件保障等）迅速對報警情況作出初步判斷，判明警情級別并啟動相應的應急處置預案。必要時，可以通過本系統迅速找到與告警點最近的巡檢人員或車輛，指揮其立即趕赴告警點對警情進行落實和初步處置，既能加快應急處置速度，又能減少誤報險情的發生。

（3）應急指揮協同

“應急指揮協同”模塊，主要輔助重大突發事件的指揮調度和救援等，主要具備應急啟動/解除、應急信息上報、聯動與救援、決策與指揮等功能。針對應急情況，利用相應的監控數據、GIS數據、應急設備數據、應急資源數據等，通過匯總分析事故進展情況，結合相關預測結果，對事故影響范圍、影響方式、持續時間和危害程度等進行綜合研究判斷和評估，并結合應急預案，制訂相應的措施和處置方案，在無線集群系統、移動通信系統、通信網絡系統等現代通信技術手段的支持下，高效完成應急響應，將事故影響范圍降至最小，同時對響應過程進行記錄，以便于事后分析和評估。主要板塊包括：

應急預案庫建設：應急預案規范化、電子化、流程化，并對各預案進行系統建庫建模，實現體系化支撐，并保證未來預案庫的擴展與變化的全適應。

應急資源庫建設：建立應急保障資源數據庫，包括種類數量、時空定位等信息數據，以及進、消、轉、存、廢、補等業務協同驅動引擎。

應急調度指揮：應急預案全自動流程化逐級推進與指引；信息可交互，現場可組態；實時在線指揮部，人機交互，調度指揮。

應急資源調度：應急信息資源一圖總攬；應急物資臺帳可查詢，缺庫補庫；應急事故常用物資匯總指引。

（4）事件追憶評估

“事件追憶評估”模塊針對應急事件的接警、預判、應急啟動、應急處置和事后恢復全過程，通過音視頻方式，對指揮決策過程、搶險車輛/ 人員的運動軌跡和處置過程、管網狀態等各方面進行全方位記錄。

同時，利用系統保存的事故全過程全方位的信息，對應急事件進行追憶、重構和反演，對事件原因進行分析，對事件應急處置的效率進行評價，對應急預案和應急機制的有效性進行評估，對應急決策的合理性進行檢驗，對事故的責任進行認定，對相關人員和部門進行獎勵與問責。

通過對系統儲存的應急事件處置過程歷史數據進行統計分析，可以形成包括重大危險源、應急資源及資產、事故原因、告警項、處置時間等多種統計分析報告，為組織提高應急處置能力提供幫助和指導。

通過搭建公司應急指揮駕駛艙，對安全態勢總覽、應急聯合作戰、應急指揮協同、事件追憶評估等模塊進行升級和接口對接，統籌監控數據、GIS數據、應急設備數據、應急資源數據等，能夠高效完成應急響應，將事件影響范圍降至最小。

（二）業務管理子系統模塊

1. 碼頭“五重”主動防護

通過建立海洋氣象水文觀測系統、激光疊加雷達靠泊系統、船舶姿態監測系統、全方位碼頭結構檢測系統和輸油臂自動對接及智能巡檢，構建碼頭“五重”主動防護體系，動態生成各海況和載度下的作業條件，實現超前預警、主動避險。（如圖7所示）

（1）通過海洋氣象水文觀測系統，實現72小時的波浪、涌浪、風力等要素的預報，對碼頭的風力、涌浪、潮位、海溫、鹽度等水文全要素進行解析，預報船舶靠離時間窗口。

（2）建立激光疊加雷達靠泊系統，監測、顯示、記錄船舶靠離岸時的全過程，并可分別測量、計算和顯示出實時船舶與岸的船頭距離、船尾距離，靠船速度和角度，實現全天候靠泊安全作業。

（3）搭建船舶姿態監測系統，通過安裝數據采集設備，構建先進的數據處理算法、建立科學合理的船舶實時運動數據庫，實現船舶運動姿態（六種自由度：縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫、搖、縱搖、艏搖）的智能實時監測。

（4）通過輸油臂自動對接及智能巡檢，構建高效簡潔的自動檢測和控制系統，智能實時監測船舶六種自由度運動姿態，繼而實現在卸油過程中通過船舶姿態自動調整輸油臂，保持整體穩定性，實現本質安全。

（5）全方位碼頭結構檢測系統，實時監測碼頭結構狀態，保障碼頭長期服役能力。此系統已成為國家水運基礎設施觀測網建設的第一批示范應用。

2. 儲罐“六重”預警防護

通過建立雷電預警系統、儲罐安全巡檢智能系統、可視化智能巡檢系統、罐區全域疊加罐頂AI智能感知預警系統、動火作業全程視頻監控系統、儲罐風險預警監測系統，形成儲罐“六重”預警防護體系。（如圖8所示）

（1）通過雷電預警系統，測量電場頻率變化，精準感知10 公里范圍內雷暴氣象，實現雷暴云預計到達位置和時間的預警，提高雷電監測和應急響應能力。

（2）通過儲罐安全巡檢智能系統，實現“機械化減人”“自動化換人”的安全管理目標，有效解決頻繁進入受限空間巡檢所帶來的中毒窒息風險，大大減輕人工進入浮艙爬行巡檢的工作強度，提高巡檢效率和隱患排查準確率。

（3）通過可視化智能巡檢系統，將“一人一卡”的定位芯片與“智能安全帽”合二為一，并應用GPS差分定位的管理模式，增加定位精度，除實現人員實時定位功能外，具備高清視頻采集、語音通訊、燈光照明、氣體檢測等功能，既能實現對生產現場遠程指導及可視化管理，也能實現對動火作業全過程實時視頻監控。

（4）通過罐區全域疊加罐頂AI智能感知預警系統，將紅外熱成像探測與高溫熱源識別相結合，動態監測易燃易爆區域危險源，自主感知風險隱患。

（5）通過動火作業全程視頻監控系統，對動火作業過程中的風險隱患進行全程監測、智能分析、科學評估，并及時發出預警信息，實現極早期的隱患預警與排查，真正實現防患于未然，幫助企業提高安全管理水平和安全監管質效。

（6）通過儲罐風險預警監測系統，對儲罐的位移、傾斜、沉降、形狀變化等安全指標進行7×24小時自動監控，并將各系統氣體數據、溫度、液位數據統一集成，進行三維模型數據可視化展示和風險智能預警分析，實現儲罐全生命周期安全管控。

3. 管道“七重”監測防護

通過創新開展工業物聯與地理信息融合的管道防護模式、系統采用負壓波+流量平衡相結合的檢測方法、搭建智能陰保系統、打通管道上方巡護通道、對管道沿線進行高清熱感視頻監控、無人機鷹眼自動巡航、AI智能分析，構建起管道“七重”監測防護體系，智能化、多維度綜合研判，精準鎖定風險位置，實現應急聯動。（如圖9所示）

（1）創新開展工業物聯與地理信息融合的管道防護模式。利用管道同溝敷設的光纖檢測振動信號，第一時間對機械動土、第三方施工等震動信號報警并進行定位。當傳感光纜周邊有人員活動、機械操作等事件時，事件產生的振動信號會引起光纜中傳輸光的相位以及偏振態發生變化，系統捕捉分析變化后的光信號特征，進行報警和定位，防范危害管道安全行為。

（2）系統采用負壓波+流量平衡相結合的檢測方法，通過讀取SCADA系統中心服務器，采集各管段兩個端點的實時運行數據（壓力、流量、溫度、泵狀態等），在必要時發出管道泄漏狀態和泄漏位置報警，精準定位泄漏位置。

（3）通過智能陰保系統，對存在高壓輸電線路、高鐵等動態干擾源的管段進行全天候監控，第一時間發現并監控雜散電流的持續時間、強度等信息，保障管道免受腐蝕。

（4）依托打通的管道上方巡護通道，管道巡檢系統動態派發巡檢指令，對全線巡線人員進行巡檢在線管理。利用GIS技術，對全線巡線人員巡線實時位置管理，并通過AI智能判斷人員巡檢質量，輔助管理人員對巡線人員進行督導，實時查看巡線人員到位情況，并利用終端記錄巡線軌跡。

（5）對管道沿線進行高清熱感視頻監控全覆蓋，實現管道上方駐留報警、監控圖像實時傳輸和全天候監控，能直接觀察管道上方實際情況，提高管道巡檢效率。

（6）無人機鷹眼自動巡航對管道沿線進行拍攝、記錄，經可視化處理中心處理后，可進行遠程查看，實時掌握管道沿線地形變化，提高巡檢效率，震懾盜油分子。

（7）利用AI智能分析管道上方地貌變化，預判潛在風險。

三、主要創新點

液化油品智慧平安儲運管理系統是覆蓋設備管理、管道保護、重點設施管理、應急調度指揮、人員考核培訓的綜合性、一體化智慧管理體系，能夠有效消除管理盲區，保障安全生產，增強企業競爭力。

（一）實現對設備智慧化管理

依托SCADA系統所采集的基礎運行數據，開發運行監測數據對比、全過程異常分析、故障預測等功能，可實現對設備全過程連續動態跟蹤和運維管理，對應急事件原因進行智慧化分析和效率評價。同時，管理人員可通過系統有針對性地進行控制管理，降低企業成本。

（二）實現對管道、儲罐、罐區等安全智慧化保障

系統融合高后果區識別、風險評價、隱患管理、應急管理、效能評價等功能，實現管理過程程序化及設施全生命周期信息化。建立完整性管理數據庫及可視化的管理信息展示平臺，構建基于高后果區識別、風險評價方法的自動評價數字模型，實現以管道里程為標準的檢測結果的數據對比展示和罐區風險智能監測及完整性管理，切實降低安全管控風險，減少管理資源消耗。

（三）建立了智慧高效可靠的應急調度指揮機制

系統以一體化平臺為基礎，以管道“立體化”智能技術為核心，進一步融合生產調控、多媒體支撐、內部保障、外部協同、輔助決策等信息資源，搭建原油長輸管道應急搶險指揮“云”平臺，面向應急管理的資源規劃、預案設計、模擬演練、快速反應、災后恢復、事后追憶等多個方面提供全方位技術支持，實現更全面的安全態勢監控、更快速的應急聯合作戰、更高效的應急指揮協同、更智能的進行事件追憶評估。

四、實施成效

山東港源管道物流有限公司通過構建液化油品智慧平安儲運管理系統，實現了原油儲運科學化、專業化、智能化、精細化管理，并取得了一系列創新成果和良好的社會效益及經濟效益。

（一）創新成果

公司先后獲得“一種原油樣品儲存裝置及其使用方法”“一種輸油管道巡檢升降機”“原油長輸管道長距離定向鉆的定位檢測系統及檢測方法”“一種原油輸送用管道球閥及其使用方法”4項發明專利；獲得“一種具備耐腐蝕性能的輸油管”“一種原油輸送管道的閥門”“原油儲存混輸系統”“原油管道輸送用輸油管線泵”“一種港口原油貯存罐”“一種高粘稠原油混輸泵”6項實用新型專利；獲得“原有結算系統”“長輸管道立體化巡檢系統”2項計算機軟件著作權；創造的“管道智腦系統”成果榮獲2020年度山東港口科技創新類一等獎、2021年度國企管理創新成果第二等級、2022年度中國航海學會科技進步三等獎；創造的“立體化管道保護系統”成果榮獲2021年度山東港口科技創新成果二等獎。

（二）社會效益

1.通過系統建設，打通了公司間和系統間交互關節，使大量可采集、可分析、可利用、可升值的信息資源不再閑置浪費，進一步夯實信息化基礎，消除信息孤島，加速信息流轉，實現跨系統數據交互與業務流程驅動，開創山東港口煙臺港原油管道協同共管新局面。

2.系統化提升管理水平。公司以更為高效可靠的服務，獲得客戶的充分信賴，不斷增強企業市場競爭力。

3.為同行業企業管理提供典型示范。通過打造科學化、專業化、智能化、精細化的原油一體化港口，為打造大宗液體散貨智慧示范港探路先行。

（三）經濟效益

1.通過全流程智慧生產系統建設，提高年度原油作業量90萬噸，增收約3000 萬元。

2.通過成本系統進行精細化控制，降低能源消耗量，每年單位吞吐量綜合能耗下降3%，節約成本約300萬元。

3.通過建成多重驗證的碼頭、罐區、管道防護系統，形成全面智慧運營管控體系。按照目前設施運行狀態測算，每年維修工時為800 小時，約減少20%，可節約維護成本約280萬元。

經測算統計，液化油品智慧平安儲運管理系統建設完畢后，相較于建設之前，每年約增加經濟效益4000萬元。

五、下步思路

下一步，山東港口煙臺港將繼續堅持創新驅動、科技引領、智慧賦能，在智慧運營、本質安全、綠色低碳等方面持續深耕細作，不斷完善液化油品智慧平安儲運管理系統功能，為建設大宗液體散貨智慧綠色示范港探路先行！

一是持續圍繞優化生產各環節，打通供應鏈上下游，跨域進行數據收集并進行協同處理，使得管理決策不僅惠及企業自身，也惠及客戶。

二是持續做好信息互通、一體協同，推動點多面廣的原油運輸業務加快實現整體聯通、協同高效。

三是持續更新系統管理思維，以全方位數字化、智能化推進管理水平不斷提升。