大庆油田智能化储运系统建设展望

耿关庆

大庆油田设计院有限公司

大庆油田储运与销售分公司运营与维护大庆油田多座储库和多条长输管道，并储存与转运大庆油田的原油与成品油，也接转来自俄罗斯等国的原油，是大庆油田有限责任公司油气业务链的重要环节，也是大庆油田公司数字化改造、智能化运行的重要组成部分。本文通过论述智能化油田储运系统建设目标、系统架构以及系统功能，为油田数字化转型、智能化发展探索出新的实现路径。

1 大庆油田储运信息系统现状

经过多年发展，大庆油田储运管理的数字化信息系统已初步建立，包括原油储库完整性管理平台、数字化站库系统、加热炉控制系统、可燃气体火灾报警系统、消防控制系统、电力控制系统、泵机组振动监测系统、视频监控管理系统等。上述系统对公司站库、长输管道进行调度、控制和管理[1]，保证了管道的正常运行，确保了安全生产，为生产指挥人员提供了及时掌握生产运行动态的监控和管理平台，也因此成为储运公司建设智能化储运系统的技术基础。

1.1 原油站库三维GIS系统

储运公司原油站库三维GIS系统（地理信息系统）完成了储运站库管网的探测，站库设施三维模型建模等数据库建设，以及三维GIS 系统的开发，为原油储库生产可视化与辅助决策支持功能提供了基础数据和基础GIS平台，是未来储运公司智能化运维的基础平台。原油站库三维GIS系统架构如图1 所示。该系统完成了GIS 基础平台框架、二三维联动、数字化站库接口、油气储运数据展示、查询定位及统计、数据拓扑关系维护、三维GIS数据访问服务、三维模型数据链接等，完成了南一油库等多座油库的三维模型与A5（中国石油采油与地面工程运行管理系统）属性库链接的工作。

图1 原油站库三维GIS系统总体架构Fig.1 General framework of 3D GIS system for crude oil station and depot

1.2 原油储库完整性管理平台

原油储库完整性管理平台可以实现对油库内设备完整性的综合分析，对故障点实现预警，实现设备管理从传统事故应对式到预防性管理的转变，已在储运公司所有站库得以应用。

1.3 数字化站库系统

数字化站库系统集成了数据自动采集、关键数据监控报警、设备运行参数显示、动态及静态信息查询、油库工艺流程的模拟仿真等模块，具备断点续传、逆向链接、历史数据查询等功能，实现了各生产岗位SCADA（数据采集与监控）系统实时数据监视和对生产报表的管理，管理人员通过该系统可实时掌握现场情况。

1.4 可燃气体火灾报警系统

可燃气体火灾报警系统将可燃气体报警器信号采集至数字化站库系统，可燃气体报警器已实现集中控制、报警参数远程监测。

1.5 加热炉控制系统

加热炉控制系统可对站库内锅炉、加热炉的参数进行自动采集，实现了超温、超压报警、燃烧控制系统连锁保护及控制调节、燃气系统紧急切断、历史信息查询等功能，还可对锅炉、加热炉启停及运行状态进行监控。

1.6 消防控制系统

消防控制系统通过储油罐区、消防阀室、消防泵房的消防设备实现油库火灾的及时发现、报警，并可实现远程控制的功能，从而提高了火灾应急处理能力。

1.7 视频监控系统

视频监控系统通过WEB 发布，在管理人员办公室、分公司、油库两级调度及生产岗位均可查看视频信息。系统提供监控图像浏览与回放、用户管理、权限分配、日志记录和查询、录像备份等功能，实现了分公司生产指挥中心、大队调度室、小队生产岗位的三级管理，该系统可在油田局域网络环境下网页浏览。

2 智能化油田储运系统功能设计

以智能化技术的应用来推动企业未来发展，实现公司业务和信息系统的整合，利用数字化、智能化技术，以感知、互联、数据融合为基础，并通过开展大数据挖掘应用，推动多系统融合贯通，建立智能化油田储运系统，实现储运站库在感知预警、运维控制等方面的智能化，全面提升经济效益。

智能化油田储运系统将集成储运与销售分公司现有数字化站库系统、视频监控系统等各系统信息，完成全流程质量控制与运维管理，可应用于生产调度管控、工艺仿真监控、设备运维管理、管网安全监控、故障报警与处置、人员模拟培训等。智能化油田储运系统总体架构如图2所示。

图2 智能化油田储运系统总体架构Fig.2 General framework of intelligent oilfield storage and transportation system

智能化油田储运系统共分以下四部分：生产运行监控、生产指挥可视化、三维管控中心和数字化协同办公。

2.1 生产运行监控

油田储运系统生产运行监控包括站库监控，视频监控及其集成管理、智能巡检以及监控预警。

2.1.1 站库监控

站库监控按照组织机构对站库运行及站库设备采集的各类数据参数进行汇总监控管理。

建设站库监控实现了对站库运维流程中的各类阀、泵、动转管线的在线视频监控;可获取各类油、气、水处理装置的工艺参数，可实时获得设备异常状况的异常信息并进行推送报警，设备的实时运行信息可以记录，并进行图形化显示[2]；实现了对站库储罐各类参数的实时监控、记录和存储，并图形化显示。当液位、温度、空容、进出罐流速、进出油状态等参数超过设定阀值时，系统将接到远程实时推送的报警信息[3]。

2.1.2 视频监控

通过与视频监控系统集成，实现多视角视频监测，利用智能化视觉分析技术，获取视频中的目标特征，识别事件信息，进而根据设定的报警规则进行报警。可针对油品泄漏，是否穿戴安全帽、工服，以及异常人员入侵等进行智能识别。

2.1.3 智能巡检

智能巡检包括站场三维可视化虚拟巡检、无人机巡检、机器人巡检。

站场三维可视化虚拟巡检功能使巡检人员在虚拟的三维场景中，沿系统中设定的、与真实站库内一致的路线巡检[3]，查看巡检过程中设备的基础数据、设备状态、关键运行数据等；查看监控视频以了解安防情况，查看当日设备的耗电量情况和加热炉耗气量，以掌握设备的能耗情况和能耗趋势曲线。巡检过程中，通过查看设备标识牌也能够及时掌握设备的能耗情况，并及时了解设备安全情况；相应设备的维保历史记录与其设备基本信息是相关联的，可同时进行查询。

无人机巡检、智能巡检机器人等巡检方式，以其特有的技术优势，可以替代人工进行巡检，实现场站的无人值守，是未来站场及长输管道巡检方式的发展方向[4]。

2.1.4 监控预警

监控预警功能对各类预警信息进行流程化管理，实现智能推送、提醒、跟踪处置及考核，实现多终端应用；实现了异常识别、预警信息配置管理、预警信息分级分类推送、报警事件统计分析和预警处置考核等功能。

2.2 生产指挥可视化

生产指挥可视化模块可实现全面、实时获取生产数据，把握公司生产经营整体运行动态，通过多维度掌握业务开展情况，实现动态信息穿透联动分析，对公司生产经营进行全面决策和指挥。生产指挥可视化模块的功能包括生产管理、智能调度、生产指挥可视化大屏和安全环保。

2.2.1 生产管理

生产管理功能可以实时监控原油储存、销售计划执行情况、销售曲线、原油销售量等，为原油调配、安全生产提供信息保障，并基于GIS地图进行查询与分析，查看油罐、设备等具体目标的运行动态、压力曲线、液位变化等信息。

生产管理功能能够进行设备的智能化管理，通过整合接入设备“进、维、修、检”等各项基础数据，并对数据进行分级、分类，设置预警和警告的值域，在智能化油田储运系统的监测与预警模块中，对监测预警与警示功能设定完整的闭环流程，实现设备预警与警示自动化[5]；通过建立设备台账和设备履历，运用信息技术实现更高效的设备管理[6]。

生产管理功能能够监测与分析储库输油泵、压缩机组、阀门等关键设备的多种实时状态信息，当设备在振动、温度、流量、电压及电流运行等方面出现异常时，实现预警与报警[7]，自动推送维修工单进行预知性维修，保证管道关键设备的正常运行。

2.2.2 智能调度

智能调度功能可实现值班管理和调度管理，统一了管理生产值班业务（公司、前线班组），包括值班记录填报、例行事务管理、值班考核等，并通过组织在线、调度在线管理，实现生产总值班室与二级单位生产办、二级单位生产办与前线调度（场站调度）的互联互通，通过信息群发管理，实现调度智能联动。智能调度管理如图3所示。

图3 智能调度管理Fig.3 Intelligent dispatching management

2.2.3 生产指挥可视化大屏

生产指挥可视化应用场景是对公司各路生产数据进行集成、梳理、分析，以大屏、PC 等多种方式，以GIS、图表等多种形式，以静态数据、动态数据、历史数据等多种维度，实现生产运行的可视化展示，方便用户高效、快捷掌握情况。

生产指挥可视化大屏采用高分渲染技术，将主要生产指标、管网运行数据、设备维护信息、监测预警信息等在大屏上进行综合展示，满足“一张图指挥、一站式查询、一体化应用”功能需求，满足各级领导参观访问、展示汇报等需求，满足“视频监控、远程会商、远程指挥”功能需求。

2.2.4 安全环保

安全环保功能主要应用在两个方面，分别是施工作业智能管控和安全风险管控。施工作业智能管控对接地面建设工程智慧工地，实时查看施工项目信息、现场视频、项目进度、安全、质量、人员等关键数据，全面掌控施工现场真实状况，进一步提升施工监管水平；安全风险管控基于GIS 可视化，以图层的形式对重点防护目标、安保物资、隐患分布进行可视化展示，同时可直接查看各要素详细信息，集成重点目标出入口、周界的视频监控，预防潜在危害或突发事件等。

2.3 三维管控中心

三维管控中心通过搭建GIS 二三维技术平台，使实体站库和虚拟站库在规格、参数、实时动态数据等方面完全一致，并通过平台的分析、模拟、虚拟演练、虚拟培训和监控功能，使实体站库和虚拟站库高度融合，实现智能化三维管控功能。

三维管控中心提供三维站库可视化、地下管线管理、设备分布与定位、摄像头分布与定位、设备分专业过滤显示、风险源分布、消防物资分布等多场景切换，更加清楚地反映站库的真实环境和生产运营的状态，进而增强平台对站场安全生产的监管能力。

2.3.1 三维数字化生产监控

借助数据采集、仿真模拟等技术，采集设备数据，在三维模式下将储库、监控设备、工艺装置等信息模拟成现实状态，直观掌握相关设备仪器的工作状态，进行实时数据浏览；工作人员可选取虚拟场景中的相关设备，对其属性、状态、行为等参数进行查看，如身临其境般地管理生产设备，实现储库、设备、生产、运行等信息状态全过程的三维展示、细节查看、预警报警等操作。

2.3.2 三维数字化视频监控

通过与视频监控系统集成，实现多视角视频监测，在三维场景中定位查看现场区域监控视频，点击查看监控视频，可切换不同场景，按需要展现视频监测画面，为现场人员管理、安全隐患工作提供支持。

2.3.3 三维数字化设备管理

储运站库设备的基本信息和实时状态与三维模型相融合，通过查看设备“标识牌”，站库运行维护人员可以掌握设备基本参数、安全情况以及维修保养历史记录。

设备维护功能使站库运行维护人员可以查看设备基本参数的同时，维护与设备相连接的工单信息，掌握设备维护基本流程和状况。

2.4 数字化协同办公

利用流程引擎、低代码开发、移动开发等技术，以公司规章制度为依据，整理所有日常办公应用需求，分类梳理罗列、理顺流程，搭建融合多领域、多部门、跨越时间、空间的协同办公平台[8]，实现在统一平台上进行统筹管理，使整个公司的各种资源可以被迅速找到并集合到一起，实现集中管理、协同整合、灵活适应、有效应用的目标。

协同办公平台的建设将趋向移动化和轻量化，通过开发移动办公APP，内外网各类工作数据与应用同步更新，保证员工可以通过移动终端随时随地办公。

3 结论

综上所述，通过充分分析油田储运与销售分公司现有信息化系统现状，并以此为基础展望智能化油田储运系统建设的发展方向[9]，即通过应用地理信息系统、物联网、大数据挖掘等技术，以智能化技术全面提升储运与销售公司在生产运行、监测与预警等方面的技术水平，实现油田储库运行与维护业务的智能化，为油田“数字化转型、智能化发展”[10]提供实践经验，是切实可行的。