數(shù)字化油庫信息管理的系統(tǒng)方案

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摘要：隨著油庫自動化建設(shè)的全面推進(jìn)和深化應(yīng)用，形成了油庫生產(chǎn)運(yùn)行各方面大量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，數(shù)字化油庫綜合信息管理系統(tǒng)成為整合、分析和應(yīng)用這些數(shù)據(jù)的平臺。本文介紹了數(shù)字化油庫綜合信息管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，對系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)做了詳細(xì)說明，并對系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；油庫管理；實(shí)時數(shù)據(jù)；集成

引言

近年來，油庫的自動化建設(shè)力度不斷加大，油庫在收、發(fā)、存及安全等各環(huán)節(jié)實(shí)施了程度不等的自動化系統(tǒng)，在一定程度上減輕了工作強(qiáng)度，提高了工作效率和油庫安全管理水平。但不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息沒有整合，無法提供統(tǒng)一的油庫收、發(fā)、存、安全等作業(yè)的集中監(jiān)控，管理人員無法實(shí)時掌握油庫作業(yè)情況，缺乏統(tǒng)一、先進(jìn)的安全監(jiān)管手段，各類系統(tǒng)不能對油庫的運(yùn)行進(jìn)行有效分析并對管理人員的決策提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)字化油庫綜合信息管理系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）主要思想是：以對油庫基本設(shè)備設(shè)施及作業(yè)方式的自動化改造為基礎(chǔ)，依托油庫控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)一體化構(gòu)建，集成油庫的工藝、消防、安防、設(shè)備等的現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)，借助專業(yè)的大數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對油庫進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控、安全預(yù)警、操作規(guī)范性評價(jià)和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對油庫安全生產(chǎn)運(yùn)行的監(jiān)控和管理。

一、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1實(shí)時數(shù)據(jù)采集技術(shù)

各類測量數(shù)據(jù)的實(shí)時采集是實(shí)現(xiàn)油庫數(shù)字化的基礎(chǔ)，在整個油庫運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)信息包括罐區(qū)數(shù)據(jù)、收發(fā)作業(yè)數(shù)據(jù)、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)是分析運(yùn)行情況的核心，實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了當(dāng)今先進(jìn)的并行計(jì)算技術(shù)和分布式系統(tǒng)架構(gòu)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集和高效數(shù)據(jù)壓縮以及長周期存儲，同時提供高速的實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)查看服務(wù)。

1.2ECharts圖形化數(shù)據(jù)分析技術(shù)

該技術(shù)提供商業(yè)級數(shù)據(jù)圖表功能，可為用戶提供可視化、可交互、高度個性化定制的數(shù)據(jù)圖表綜合分析服務(wù)。創(chuàng)新的拖拽重計(jì)算、數(shù)據(jù)視圖、值域漫游等特性大大增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)，賦予了用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘整合的能力。

1.3面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）技術(shù)

面向服務(wù)架構(gòu)是一種粗粒度、松耦合的服務(wù)架構(gòu)，服務(wù)之間通過簡單、精確定義接口進(jìn)行通訊，不涉及底層編程接口和通訊模型，可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用，它將幫助企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)者以更迅速、更可靠、更具重用性地搭建整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)。

1.4系統(tǒng)高可用性技術(shù)

通過OracleRAC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載均衡和雙機(jī)熱備，通過Windows2012自帶的故障轉(zhuǎn)移群集實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫的雙機(jī)熱備，兩臺主機(jī)同時運(yùn)行各自的服務(wù)工作且相互監(jiān)測情況，當(dāng)任一臺主機(jī)宕機(jī)時，另一臺主機(jī)立即接管它的一切工作，保證系統(tǒng)不中斷，應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存放在共享存儲系統(tǒng)中。

二、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1功能架構(gòu)

系統(tǒng)通過采集油庫的工藝、消防、安防、設(shè)備、收發(fā)油作業(yè)、報(bào)警、質(zhì)量分析等數(shù)據(jù)，建立集成、統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺，涵蓋油庫作業(yè)整個流程的數(shù)據(jù)，形成油庫收、發(fā)、存及安全監(jiān)控的大數(shù)據(jù)，借助專業(yè)的大數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為油庫管理部門對所屬油庫進(jìn)行實(shí)時運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行操作規(guī)范性評價(jià)、設(shè)備預(yù)防性維護(hù)管理等業(yè)務(wù)需求，提供一套監(jiān)控預(yù)警平臺和數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)體系架構(gòu)分為3層，分別為基礎(chǔ)層，應(yīng)用層和展示層?；A(chǔ)層由現(xiàn)場的儲運(yùn)自動化系統(tǒng)、消防/安防監(jiān)控系統(tǒng)和油氣回收系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)作業(yè)控制、安全防范與數(shù)據(jù)采集；應(yīng)用層由生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺、運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、消防/安防監(jiān)控、管線監(jiān)測、報(bào)警管理、儲罐分析、收發(fā)油分析和量化考評組成；展示層為綜合展示模塊，對油庫的宏觀運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。整個系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，具有易用性、兼容性和直觀性等特點(diǎn)。

2.2技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用通用的三層架構(gòu)模型，分別是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)訪問層通過封裝數(shù)據(jù)訪問接口實(shí)現(xiàn)與Oracle數(shù)據(jù)庫和OpenPlant實(shí)時數(shù)據(jù)庫的訪問，業(yè)務(wù)邏輯層包括業(yè)務(wù)邏輯接口、業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)邏輯工廠三大部分，表現(xiàn)層通過EXTJS、JQUERY、Javascript等腳本語言，與Echart圖表控件以及ASP.NET實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的展示.系統(tǒng)前端可視化展現(xiàn)采用基于.NET最新的可視化開發(fā)平臺進(jìn)行開發(fā)，采用基于數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)抽取轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)動態(tài)互聯(lián)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，基于HTML5的動態(tài)圖形化展示技術(shù)，基于SignalR的Web實(shí)時數(shù)據(jù)展示技術(shù)，基于SOA的WebService數(shù)據(jù)交互技術(shù)。

2.3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

數(shù)字化油庫綜合信息管理系統(tǒng)的功能模塊如下：2.3.1生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺。生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實(shí)時數(shù)據(jù)庫集成各個油庫的SCADA數(shù)據(jù)源，以2秒的周期采集實(shí)時數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一完整的實(shí)時數(shù)據(jù)平臺，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與管理，具備海量數(shù)據(jù)處理與存儲的能力，提供數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)及存檔功能，具有高可用性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲各類配置信息、與其他系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。兩個數(shù)據(jù)庫協(xié)同工作，組成一個統(tǒng)一、完整、高效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺，為遠(yuǎn)程監(jiān)管、集成分析和決策指揮提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提升大區(qū)銷售公司的可視化管理水平。2.3.2運(yùn)行監(jiān)控。以工藝流程圖的方式，形象直觀地展示各油庫油罐計(jì)量、汽車零發(fā)油、鐵路裝車、水路發(fā)運(yùn)、管線收發(fā)油等業(yè)務(wù)的實(shí)時狀況，裝車流程圖上集成發(fā)油島監(jiān)控視頻，幫助各級管理人員實(shí)時掌握各下屬油庫運(yùn)行狀態(tài)。2.3.3消防/安防監(jiān)控。以消防管線的總貌圖和安防平面圖形式，顯示消防水罐（池）液位、高低液位報(bào)警、管線壓力、溫度、閥門閥位、機(jī)泵狀態(tài)、冷卻水系統(tǒng)狀態(tài)、泡沫系統(tǒng)狀態(tài)、火災(zāi)報(bào)警控制器狀態(tài)和可燃?xì)怏w報(bào)警信息。2.3.4報(bào)警管理。預(yù)先定義油庫各類報(bào)警規(guī)格和報(bào)警點(diǎn)，包括油庫過程參數(shù)報(bào)警，設(shè)備故障報(bào)警，手動按鈕報(bào)警，光纖光柵感溫報(bào)警，火焰探測報(bào)警和可燃?xì)怏w探測報(bào)警。系統(tǒng)實(shí)時檢測報(bào)警的發(fā)生，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時，系統(tǒng)向用戶實(shí)時提示報(bào)警并展示報(bào)警信息，提供報(bào)警信息的歷史查詢和統(tǒng)計(jì)分析功能。2.3.5設(shè)備監(jiān)控。建立各油庫的設(shè)備臺賬，通過建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模型，綁定關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)泵的啟停狀態(tài)和閥門的開度等實(shí)時監(jiān)控、故障預(yù)警與故障分析。2.3.6管線監(jiān)測。實(shí)時采集各油庫管線壓力數(shù)據(jù)，以趨勢圖的形式，在系統(tǒng)平臺進(jìn)行統(tǒng)一展示，經(jīng)過預(yù)先配置好的管線壓力模型實(shí)時計(jì)算壓力變化趨勢，與管線設(shè)計(jì)壓力、泄壓保護(hù)值等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時對比，當(dāng)運(yùn)行壓力或壓降超過標(biāo)準(zhǔn)值時，自動發(fā)出管線泄漏報(bào)警。2.3.7儲罐分析。通過實(shí)時采集儲罐的液位、溫度、密度等數(shù)據(jù)，結(jié)合儲罐的直徑、高度、容積表、浮盤高度及進(jìn)出管線直徑等所有靜態(tài)信息，經(jīng)過科學(xué)的公式計(jì)算與數(shù)據(jù)建模，采用可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘算法與預(yù)測性分析等大數(shù)據(jù)分析方法，對儲罐液位、庫存、溫度、流速、浮盤升降速度及油品泄露情況等進(jìn)行全面綜合的分析與預(yù)警，為罐區(qū)管理和收發(fā)油作業(yè)管理提供及時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，提升罐區(qū)監(jiān)控和管理水平，有效促進(jìn)收發(fā)油作業(yè)規(guī)范有序進(jìn)行。2.3.8收發(fā)油分析。實(shí)時采集各油庫公路發(fā)油島、鐵路棧橋的收發(fā)油數(shù)據(jù)，包括每一次收發(fā)油的起止時間、收發(fā)油量，按日/月/年統(tǒng)計(jì)各發(fā)油島的累計(jì)發(fā)油時間、累計(jì)發(fā)油量，并計(jì)算發(fā)油島的利用率。2.3.9量化考評。根據(jù)油庫運(yùn)行評價(jià)方法，梳理考核指標(biāo)與計(jì)算方法，構(gòu)建油庫綜合考核評價(jià)體系，定期對各油庫進(jìn)行量化考核。2.3.10綜合展示。通過集成各油庫庫存變動、計(jì)劃完成、出庫統(tǒng)計(jì)、報(bào)警、收發(fā)油作業(yè)狀態(tài)、收發(fā)油統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、績效考核結(jié)果數(shù)據(jù)等信息，以駕駛艙、儀表盤、柱狀圖、曲線圖等圖形化展示方式，對油庫的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合展示。

三、系統(tǒng)應(yīng)用效果

本系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了管理部門對所屬油庫運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，及時了解各油庫運(yùn)行情況；集中管理各油庫工藝及設(shè)備預(yù)警和報(bào)警信息，同時為設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐；實(shí)現(xiàn)油庫運(yùn)行數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，優(yōu)化油庫運(yùn)行管理；實(shí)現(xiàn)油庫績效KPI自動計(jì)算，為油庫運(yùn)行評價(jià)及量化考核提供了實(shí)時全面的數(shù)據(jù)信息

3.1建立集成的數(shù)據(jù)平臺

建立完善的生產(chǎn)運(yùn)行、消防安防實(shí)時數(shù)據(jù)庫，做到所有過程數(shù)據(jù)均集成到實(shí)時數(shù)據(jù)庫，可以進(jìn)行相應(yīng)檢索與查詢，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，可以為管理部門提供實(shí)時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)和氣候數(shù)據(jù)，供管理人員分析使用。

3.2提高油庫的安全運(yùn)行水平

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各油庫的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中管理，提高了對作業(yè)過程的監(jiān)控和分析處理能力，為油庫管理部門提供了新的管理方式，加強(qiáng)了管理力度，提高了安全預(yù)警水平。

3.3提高管理水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管庫

系統(tǒng)為油庫管理提供了先進(jìn)的管理理念，實(shí)現(xiàn)了對油庫生產(chǎn)運(yùn)行、安全生產(chǎn)、安防系統(tǒng)管理的高效管理和優(yōu)化控制，系統(tǒng)建立了準(zhǔn)確的報(bào)警信息數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，結(jié)合油庫的管理模式，可以對儲罐、輸油泵、消防泵的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息進(jìn)行監(jiān)控，為相關(guān)的緊急預(yù)案演練、事故處理、生產(chǎn)決策等管理行為提供所需的數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語

數(shù)字化油庫綜合信息管理系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)油庫集中統(tǒng)一監(jiān)控管理提供了有效的手段，大大提升了油庫的精細(xì)化管理水平。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)集成和綜合處理技術(shù)，解決了集團(tuán)性油庫企業(yè)對下屬油庫實(shí)現(xiàn)實(shí)時統(tǒng)一監(jiān)控管理的迫切需求，消除了各油庫相對封閉的信息化短板，實(shí)現(xiàn)了信息集成和共享。該系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠，功能應(yīng)用設(shè)計(jì)涵蓋油庫主要業(yè)務(wù)，技術(shù)方案具備良好的二次開發(fā)能力和可拓展性，在國內(nèi)油庫管理企業(yè)和單位具有很好的推廣應(yīng)用前景。

作者:曹巍 劉亞儒 侯巖松 喬學(xué)軍 單位:北京中油瑞飛信息技術(shù)有限責(zé)任公司 北京中智軟創(chuàng)信息技術(shù)有限公司