数字信息系统在LNG接收站的应用

芦丁豪(青宁天然气管道分公司，江苏 扬州 225000)

1 引言

2000年以来，各行业不断深入应用的信息化系统工程已经成为行业生存与发展的重要因素[1]。自2015 年以来，更多的国内外企业以智能化优化技术为核心，以提高企业效益和综合竞争力为目标[2]。随着国内沿海地区越来越多的LNG接收站项目建成投产，在各个LNG接收站中陆续开展LNG数字化信息系统的建设，将有助于提高LNG接收站日常生产管理水平及精细化程度。

2 建设内容

2.1 总体建设框架

本系统目标是建立 LNG 接收站智能化集成应用平台。该平台囊括 LNG 接收站所有业务过程，充分利用目前先进的信息化技术与工具，保证系统先进性与未来可维护性，总体从如下6个层面对系统进行规划设计：(1)生产过程：主要确定 LNG 接收站的生产管理业务(采购、卸装、加工处理、存储与外输)，并基于生产过程管理需要，确定上层功能设计。(2)感知控制：主要集成各专业系统，作为本系统的数据源。(3)平台层：主要包括生产管理数据库与共享服务平台。生产管理数据库用于存储整个系统的全部数据，共享服务平台主要为上层的应用提供数据服务、核心算法。(4)应用层：主要承载该系统的应用，包含物流与供应链管理、生产管控管理、资产全生命周期管理、站场可视化、综合管理等核心应用。此外，系统的开发是开放的，未来也可以增加其他业务应用。(5)展现层：系统根据具体需求，提供 PC端、移动端、手持端、大屏幕等多种显示模式。(6)用户层：针对LNG 接收站组织机构中不同岗位职责与需求，开发实用便捷的功能、界面及操作方式。

2.2 数据框架

通过对LNG接收站生产运营期业务的调研与需求分析，汇总所需数据及流程，本着数据“源头唯一，一次采集，全局共享”的设计理念进行数据架构开发。本系统数据架构按照“数据采集、数据存储、数据服务”三个方面进行开发：(1)数据采集层：主要有两个来源，一个数据源头为已有专业系统(如：DCS、视频监控等生产监控数据)；另一个为本系统采集数据(如：生产管理数据，能耗数据、设备管理数据等)。通过数据采集层将本系统需要的数据进行采集管理。(2)数据存储层：数据采集后，通过统一的数据存储结构进行持久化存储，为应用提供数据支撑，数据存储层既包含结构化和非结构数据的存储。(3)数据服务层：通过数据检索服务，数据共享服务，专业统计分析服务以及ETL 服务对上层应用提供数据服务支持。

2.3 应用系统框架

应用系统共包括7 大部分功能模块，分别为站库可视化模块、物流与供应链管理模块、生产管控模块、资产全生命周期管理模块、综合管理模块与系统管理模块。

3 应用效果展望

3.1 实现站场可视化

站库可视化模块是基于虚拟现实信息展示技术，构建三维 LNG 接收站可视化应用平台，建立详细完整的 LNG 接收站三维模型，并挂接各实体的详细信息，以及管线、设备之间的拓扑关系。(1)强化运行监视与报警：对生产过程中的实时数据进行集成、统一管理，将 SCADA、DCS 等工控数据链接到三维站场可视化系统中，实现在可视化场景中实时监控主要参数，如：温度、压力、流量等。(2)落实风险作业监控与管理：根据施工作业计划、维检修计划等，在可视化三维站场场景中定位需要现场监控的设备和地点，调用周边视频监控点，并在三维站场可视化平台上对现场作业等过程进行监控。

3.2 实现物流供应链管理

物流与供应链管理模块支持 LNG 接收站各类物流计划在线填报，并实现计划线上审批、执行跟踪；通过船期跟踪、计量管理、罐存管理、外输管理等方式，还可以实现整个LNG供应链的监控(如图1所示)。

图1 LNG物流供应链管控图

3.3 实现生产运行管理

生产管控模块可结合各LNG接收站运行模式，从调度指挥、智能巡检、隐患治理等方面构建信息应用功能，完成对应管理，主要如下：

(1)调度令管理。LNG 接收站生产运行调度以调度令为载体，将作业命令下达给各个生产部门，各业务部门通过编辑、变更、终止功能来更新调度令的执行情况，系统随时显示当前执行状态。

(2)智能巡检应用。在三维场景中对需要巡检的路线进行规划，对巡检项进行定义，通过巡检项与自动化仪器仪表、视频监控的数据进行绑定，实现在线实时巡检；对于在线巡检中发现的问题，进行线下确认与处置。

(3)隐患管理。可定期或不定期安全检查，建立异常现象管理功能，并结合标准管理、任务管理、检查考核等方式，实现对LNG接收站内所有隐患点的识别、评估、应对与治理跟踪，避免因隐患引起事故。

(4)应急演练。针对不同事故开展应急模拟演练。通过三维应急模拟演练系统，实现线上应急流程全模拟，所有参演人员登录系统，进行角色扮演与操作演练；并建立应急预案库，组织学习与分析。此外，系统还提供预案制作模板，支持符合实际需要的可视化预案制作。

(5)能耗管理。建立能耗数据与生产数据大量数据的管理功能，运用大数据分析技术，分析出新技术使用对能耗的影响、新技术投入与能耗成本以及环境成本的关系。

(6)计量结算。通过集成接收站内 DCS系统，定时提取 BOG 外输、NG 外输、槽车外运等数据参数，自动生成计量交接单，提交给相关业务部门与用户，由业务部门与客户线上签署，实现高效贸易交接。

(7)模拟仿真应用。对LNG接收站的“进”“销”“存”生产过程和工艺进行模拟仿真，模拟某个过程参数变化对整个生产过程的影响，如：采购量对卸船、加工处理、库存以及外输各环节的影响。通过模拟仿真来验证“进”“销”“存”计划的合理性。

3.4 实现资产全生命周期管理

资产全生命周期管理模块实现对 LNG 接收站所有动、静设备从采购、安装、调试、运行、维保到最终报废的全生命周期管理。主要包括以下两方面：

(1)设备资产管理。设备档案管理：实现设备主数据(基本信息、管理组织、厂家信息、资产信息等)、设备类别、设备特性、设备内部结构、图纸资料等信息的维护与查询，并将设备与相关资料、维修工具进行集成，可随时浏览说明书、安装手册等资料，实时查询工具库存情况。库存管理：所有物品通过二维码扫描入库、出库、退库、借用、暂存，自动形成盘点信息及各类统计表；系统根据上述各类统计表，还可自动更新库存情况，对每种物品设置库存量红线，当低于设定下限时，系统自动提示补库存。

(2)设备运行管理。设备运行参数监控：与DCS系统集成，对核心设备关键指标进行在线查询，如：BOG 压缩机、高压泵等。可在线监测运行时间、设置备机切换预警。检维修计划制定：各业务部门需要机修或维修电气、仪表设备时，在本功能中发出申请，由调度部门发送给检维修部门，检维修部门可根据工作的紧急性、重要性等因素制定计划。在线派工与方案审批：根据维检修计划表自动生成检维修工单，并挂接方案、库存等信息，通过移动终端的照相和视频进行确认，保证作业过程的安全。维检修后上报完成情况、现场图片等信息。此外，对每项维检修，由设备工程师、技术员设计方案，包括小修、项修、大修、加注润滑油(脂)、技术改造等，可附上相应的材料、工具及当前库存信息；方案编制后实现在线审批方可发布公示。

3.5 实现综合管理

通过对LNG接收站全产业链进行抽象整合，综合管理模块能够可视化表达LNG接收站全产业链实时运行状态，直观展现供应链物流。针对LNG接收站管理层与上级公司管理层分别建立领导驾驶舱，实现生产动态关键指标的集中分类展示，使管理层可以清晰直观的关注到整个LNG接收站的生产动态。

3.6 实现系统管理

为了保证整个平台安全运行，系统管理模块可建立统一的组织机构管理，实现组织机构及人员的新增、注销、修改、调整等功能；并可根据用户所在的岗位自动分配相应角色，从而自动获得相应的权限，包括：指定界面、指定功能、指定流程、指定数据范围、指定时间段、指定角色等。系统管理模块与其他功能模块协同完成本系统平台的统一管理与运行监控。

4 结语

随着国务院国资委正式下发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，数字信息系统在今后生产制造业中将应用更加广泛。其中，LNG 接收站数字信息化平台的建成，将实现各业务部门间无纸化办公、统一平台上信息共享和功能调用，为LNG接收站高效运营打下基础。