油气储运设备在线监测系统设计

刘晓艳，杨波，贺联合，尹双全

（四川省长城安全事务有限公司，四川 德阳 618000）

油气作为一种极易挥发且燃烧点比较低的产品，导致油气储运过程中容易发生燃烧、爆炸等事故，如果出现事故，会引起严重的连锁反应在此次基础上，做好油气储运设备的监测及其管理工作，对保证油气储运安全发挥着重要的作用。虽然油储企业所用监测设备比较多，但不同生产单位监测出来的数据无法及时进行挖掘及运用，使得监测得到数据利用率不高，引发数据资源浪费的状况。对于以上方面的问题，如何开展监测数据监测工作，充分挖掘具有独特价值的信息，确保油气储运的安全性，成为各油气储运企业重点关注的问题。在线监测系统是大数据智能监测分析的代表，有利于及时筛选出存在的危险问题，支持对早期危险源予以识别，便于及早给予修正处理，为企业制定合理的安全管理决策提供重要的参考。

1 油气储运设备在线监测系统与传统管理系统对接

1.1 传统管理系统出现的问题

油气具有易燃、易爆等特点，对其储运过程要求比较严格，特别是油气储运设备，油气储运过程中必须实施加热、加压处理，这种情况下会导致火灾、爆炸的危险性增加。如果出现事故，不仅容易产生严重的经济损失及人员伤害，也会对整个社会产生不良的影响。油气储运阶段，容易引起安全事故的因素较多，因油气储运设备出现故障引起的危害具体涉及以下方面的内容：如所用储运设备设计不合理、设备陈旧等问题，极易引发油气泄露或爆炸等事故；工作人员未及时对储运设备或电线进行检查，使用阶段引发一系列的故障，最终导致油气储运阶段遇到摩擦起火，增加爆炸事故发生的风险；油气实际储运阶段，由于未使用恰当的防静电措施，油气在管道和设备内进行流动因摩擦引起静电反应，若未及时处理，会引起火花放电，从而引起火灾爆炸事故。通过调查分析，多数油气储运企业虽然配备完备的检测设备，且在监测方面投入一定的人力、物力，但对于每日获取的监测数据如何有效处理显得力不从心，导致无法及时由异常状况下发现问题。对突然发生的闪爆或者其他突发事故难以实施有效的干预，只是被动给予事后补救处理。且由于油气储运企业所用传统管理系统遵循较多的标准，包含：国家标准、行业标准、技术指南等，涉及多个领域的技术问题，其实用性并未达到油气储运设备日常管理标准。数量庞大、繁多的指标体系难以统一到企业日常生产中，使得企业在油气储运监测管理上施展不开，管理效率偏低。中国油气储运单位长期积累过程中无法形成一套标准的管理体系，导致企业管理实践效率低下。在传统管理系统尤其是中小规模的储运单元，对检测信息难以实施恰当的处理，导致许多具有独特价值的信息极易忽视。当油气储运设备出现事故，企业掌握相关情况后安排工作人员入场实施查验，随之，报告给主要领导使用恰当的对策，这段宝贵的救援时间会浪费在检查、尝试解决对策等环节。如果在事故发生前采用的措施比较恰当，可以有效防止事故发生，但如果采用处理方式不当，尤其是监测指标之间发生联动，所实施的应急预案需要考虑综合方面的影响，需要制定全面的组合预案进行处理，避免事故愈演愈烈。

1.2 在线监测系统与传统管理系统的对接

企业开展任何一项活动均要根据企业的标准体系实施，在对系统进行设计开发阶段，需要结合企业技术、管理等工作人员的意见，把上述规范性文件、标准体系逐步细化，重组成达到企业实际要求的管理预案。参考欧美等国家标准手册制定经验，自上而下开展讨论，企业全员纷纷参与其中贡献计策，必要状况下询问专家的意见，融合企业内部工作者的经验及其智慧，保证所设计系统满足企业生产管理及其业务需求。在线监测系统不仅要对监测的数据实施处理，也支持把监测数据实施分类定级，促使其与企业已有管理预案相衔接，依据数据反映危险情况，有效扼杀潜在的风险因素，确保能够在事故发生初期消灭危险因素，进而弥补传统管理系统存在的问题。此外，所设计的在线监测系统能够及时得到准确、持续性的信息，展现出良好的实用性，有利于及早发现危险源，通过恰当的对策进行修正处理，维护工作人员及其资源的安全，保证油气储运工作顺利展开。在线监测系统选取静态固定储罐作为对象，每一个监测指标对应多个分级配套预案，遵循油气储运企业已有标准体系、规范文件等开展设计。系统实际用于生产作业内必须进一步细化各项操作步骤，即：以上标准难以直接用到实际工作中。如：温度指标，当油气储运设备的温度丧失控制，传统管理系统各项注意事项分散到不同的规范文件中，若发现问题不利于快速找出可供参考的规范进行处理，导致实际应用效率不高。所设计的在线监测系统结合企业工作者的经验及各项标准体系文件，逐步细化企业繁杂的标准体系，有利于企业主管人员或者责任人员在出现问题后及时给予处理，避免产生更大的事故。

2 在线监测系统设计思想

系统规划作为在线监测系统形成初期，企业高层重视开展相关工作，自上而下进行合理的规划，确保所设计系统整体性有良好的规划。从实际层面分析，设计的系统要方便油气储运设备监测工作顺利展开。深入分析油气储运设备监测工作发现，明确一些影响油气储运设备安全的各项因素，如腐蚀程度定性指标，这些指标无法根据监测设备进行定量分析，进而确定系统的实际需求。对在线监测系统进行设计时，必须将定性指标所用监测方式考虑在内，例如：视频监控。有些指标是开展监测工作的关键性指标，可以进行定量监测，如温度、液位，确定系统必须增设哪些关键指标开展监测，了解数据采集、保存等过程。系统分析旨在明确系统“做什么”问题，对系统进行初步调查及其可行性分析之后，明确所设计的在线监测系统是否可行，特别是我国大型的储运监测系统投资较大、成本偏高，系统投入大量的人力和财力，难以高效率处理海量数据，安全管理方面也问题重重。从可行性方面来说，包括技术、经济等可行性研究。由技术层面来说，国内外油气储运企业的技术及其通信网络平台更加完善，计算机软件、网络更加成熟。从管理方面分析，为提升管理效率，设计合理的在线监测系统有利于提升油气储运企业管理水平，确保油气储运工作安全进行。由经济视角分析，所设计的系统局部优化日益完善，且投资成本较小。

3 系统设计原则

油气储运设备在线监测系统进行设计时，先要明确系统设计目标及其功能要求，从技术、经济方面分析其可行性，随之，设计系统总体结构及功能模块。系统设计遵循原则如下：可靠性，所设计的在线监测系统要求性能稳定，安全可靠，能够在恶劣的条件下长时间工作；经济性，在线监测系统设计时要求经济合理，性价比高；通用性，对在线监测系统进行设计时，要将其应用对象共性考虑在内，确保系统拥有较强的通用性，能够在油库推广使用；操作维护方便；系统软件设计时，要求配置友好的人机互动界面，从硬件方面来说，则应便于检修、维护；兼容性，在线监测系统支持不同类型的传感器，从而获得多种的参数信息。

4 系统各模块设计

在线监测系统采用模块化思想开展设计，自登录界面开始，创建合理的数据库，设计功能模块界面，每个模块均细化至下层子模块，把复杂目标分解成多个便于维护、操作的子模块，为油气储运设备使用中在线监测工作提供设计思路。油气储运设备在线监测管理系统结构如图1所示。

图1 在线监测系统结构简图Fig.1 Structure diagram of online monitoring system

4.1 登录管理界面设计

在线监测系统配置的登录界面简单易懂，主要功能是有效管控系统登录人员。登录界面包含账号、密码，用户登入时应选择登录人员的身份，例如：管理员、游客，管理员作为企业的负责人，游客则是企业的员工。用户选择相应的身份后，输入正确的账号及密码方可顺利进入系统。先要对用户输入的信息展开初步验证，判定输入的信息是否正确。如果无效，提醒用户账号或者密码错误，跳出“输入信息有误”的提示。如果输入正确的信息，支持用户调用数据库，查看输入数据是否与数据库内存储的信息相符，如果符合，则成功调转至登录成功界面。

4.2 人员管理模块

根据油气储运企业组织机构设计状况，所有与监测对象有关部门均纳入人员管理方面。先创建人员管理数据库，把各个部门主管工作人员设置成紧急联络人，当发现监测的信息存在异常状况，通过数据库快速发出监测报告让有关负责人及时阅读，做好预案部署及其执行工作。后续管理人员可通过点击创建新联系人，直接添加一系列的信息，通过添加Outlook或利用电子邮件收集各项数据，操作完成后点击关闭按钮。管理员管理数据时，要把每一部分的负责人当做紧急联系人，如果出现预警信息，要及时告知相关负责人。

4.3 设备管理功能

因油气储罐的分类不同，其规格有一定的差别，对油气储运设备开展管理阶段，储罐主要分成固定、浮顶储罐。先要创建设备管理数据库，企业拥有的监测对象所有信息均输送到数据库内，包括设备名称、购买时间。此外，支持新增加储罐，用鼠标单击新增设备这一选项，点击设备管理库，完成新增设备的添加、修改、删减等操作。设备管理过程中支持对信息进行维护。用户通过鼠标对资产管理选项进行操作，可以及时增加、查询资产状况。

4.4 数据管理功能

油气储运部门使用的监测设备将各项信息上传到监控平台，管理者依据监测对象将数据导出为excel形式保存起来。例如：油罐1在2020年5月11日-5月12日监测信息如表1所示。由系统监测获取的信息导出到excel表格，随之，上传至监测系统内。日常工作时依据储罐编号存储每天得到的监测数据，每天监测获取的数据也可追加至数据库内。为准确开展分类，根据单指标展开PNN自动分类，储罐1相应的监测指标主要划分温度、介质浓度等数据库，每一个数据库根据监测对象（储罐1、储罐2……）分组根据时间顺序完成保存。

表1 储罐1某段时间监测数据Tab.1 Monitoring data of tank 1 in a certain period of time

4.5 指标管理

由于储罐具有较多的分类，根据其位置划分，包含半地下、海底储罐、地上储罐、海上储罐等；依据油品划分，包含原油、润滑油罐等；依据形式划分成球形、立式等；从温度方面划分，包含高、低、常温储罐。由于储罐的属性存在差异，会在一定程度上影响监测指标选取。以静态储罐为依据，暂时选取温度、液位、压力以及介质浓度这4个指标，如果上述因素出现问题，直接影响油气储运设备正常工作。在线监测系统实际运行中会对油气储运设备进行监控，从而获取一系列的数据信息。设计恰当的在线监测系统能对上述指标进行监测，若温度指标出现异常，系统会发出预警提示信息，便于工作人员及时开展恰当的处理。

4.6 预案数据库

本研究所用预案来源于油气储运企业所用的技术指导手册，但并不是照搬手册相关内容，对在线监测系统进行设计与开发过程中，通过企业技术人员、工作人员制定与系统相关的监测指标，并对企业标准体系进行重塑修订处理，变更成行之有效的措施，预案数据库设计的界面如图2所示。根据监测设备对话框选取储罐1，自相关指标对话框中选定温度这一指标。用鼠标点击第三类，能够及时调用异常温度状态下的三级预案。所选预案会根据具体情况进行分析，可以开展“增加/修改预案”操作，随后，将“word 版报告”导出，可采用邮件方法发送至有关负责人阅览。

图2 预案数据库管理界面Fig.2 Management interface of plan database

5 结语

总之，在线监测系统用于油气储运企业实际工作中，有利于降低油气储运过程中安全事故发生率，及时扼杀潜在的危险。因此，设计一款支持油气储运设备实际监测的在线监测系统。对系统进行设计前，先分析传统管理系统面临的问题，然后研究系统设计思想及原则。对油气储运设备各项指标实施检测，完成数据存储工作，支持对数据展开筛选和分析，便于及时发现油气储运设备存在的问题，确保其安全的运行。