浅谈油库智能化水平提升方案

彭玫瑜

中国石化销售股份有限公司江西新余石油分公司 江西 新余 338000

随着经济全球化的发展，我国的成品油消费市场增长较快，生产已经远远跟不上市场需求，因此合理规划能源建设是当今经济发展的重中之重[1]。而作为储存和供应石油产品的油库是协调原油生产和加工，成品油运输及供应的纽带，进行油库建设、提升油库自动化和智能化水平是合理规划能源建设中非常重要的一部分。

目前，自动化和信息化技术正在石化行业大力推广应用，油库的自动化和智能化的提升随之日益受到重视，油库建设和管理已经开始逐步采用自动化的模式，但是部分成品油库的自动化水平和智能化水平相对较低，为了提高这些油库的规范化管理水平，对其进行自动化改造、智能化提升已迫在眉睫。

1 油库常规自动化控制系统

按照油库设计常用的《石油库设计规范》，需要在油库配置各种常规自动化系统，主要包括过程控制系统（PCS）、安全仪表系统（SIS）、气体泄露检测系统（GDS）、火灾自动报警系统（FAS）等。各系统各司其职，对油库生产工艺、安全相关等功能实现高水平自动化监控功能。

（1）油库PCS系统是必备的基础控制系统，可根据油库规模、现场检测控制点数选择用分散控制系统（DCS）或者可编程逻辑控制系统（PLC）来实现对油库工艺参数的检测和控制。

（2）油库SIS系统可以和DCS系统合用一套系统，也可以独立设置。首先应对油库进行危险与可操作性分析（HAZOP）及安全完整性等级（SIL） 定级，根据 SIL 定级结果来确定是不是需要设置独立的SIS系统，当SIL等级为SIL2及以上时，SIS系统应独立于基本过程控制系统设置，需要独立完成安全保护功能。SIS系统逻辑控制器应采用具有 SIL2 认证的产品，并采用热备冗余配置的PLC完成罐区的安全联锁、自动保护和紧急停车。

（3）GDS系统即可燃气体泄露检测系统，根据可燃/有毒气体检测报警规范GB/T 50493-2019等要求，应在罐区设置可燃气体探测器，检测可燃气体浓度并进行报警。

（4）油库是发生火灾的高风险区域，根据《火灾自动报警系统设计规范》等规范要求，必须要在罐区设置火灾检测并与消防控制系统进行联动。火灾报警信号上传至SIS系统，由SIS完成相关联锁控制及紧急关断功能。

2 油库自动化水平提升的辅助系统

近年来，我国油库在自动化设备、技术、功能、规模等方面都有了很大提高，测量和控制装置不断更新升级，大中型石油企业包括油库基本从手工操作发展到自动控制[2]。在常规自控系统广泛应用的基础上，各种能促进油库安全、有序、高效运行，提升油库自动化水平的辅助系统应运而生，并在油库建设中得到越来越广泛的应用。

2.1 雷电预警系统

根据中华人民共和国应急管理部下发的《大型油气储存基地雷电预警系统基本要求（试行）》及中国石油化工集团公司下发的《中国石化防雷防静电安全管理办法》的相关要求，处于多雷区、强雷区的野外作业单位，以及油气钻井、集输站场、大型油库和炼化企业等应建立雷电临近预警系统[3]。雷电预警系统由安装于户外的大气电场监测装置、安装于室内的声光报警主机、系统软件等设备组成。

在油库综合楼屋顶设置大气电场监测装置、在中控室内安装声光报警主机及工作站（内含系统软件）。大气电场监测装置应与避雷针保持一定间距，周围无树木等遮挡。雷电预警软件，与电脑连接实现雷云监测的目的，通过对监测到的雷云数据的分析，对雷云电场强度和极性变化做出更准确的判断。雷电预警软件系统主要包括设备的添加、删除、数据分析、维护管理和权限管理等丰富的功能。当联机运行后，即可在主窗口实时显示当前的电场强度，各个预警点的工作状态并在软件界面上对当天的电场情况进行预览显示[4]。

2.2 反无人机主动防御系统

现阶段全球民用无人机行业爆发式增长，随之产生的无人机”黑飞”给社会公共安全造成了巨大的威胁。在无人机“黑飞”现象逐渐严重的形势下，油库安全管理工作也面临着非常严峻的挑战。石油石化厂区属于易燃易爆领域，安保工作往往注重地面措施，而忽视了石油石化低空领域黑飞无人机所带来的潜在风险威胁。根据中华人民共和国公安部下发的（GA1551.3—2019）《石油石化系统治安反恐防范要求》中的第三部分：成品油和天然气销售企业相关要求，一些规模较大的油库可按要求设置了反无人机主动防御系统。

反无人机主动防御系统通过辐射低功率再生导航卫星信号（功率不大于 10dBm），侵入“黑飞”无人机导航系统，从而实现对需要使用导航系统进行飞行控制的无人机的截获控制，使其无法飞入受保护区域，保障该区域的低空安全。

2.3 智能发油系统

智能发油系统包括语音排队显示控制系统、提油车辆安全检查系统、发油门禁系统、自助换票系统、仓位识别系统等。发油系统组成及功能见表1。

表1 发油系统组成及功能

3 油库的智能化建设

3.1 油库一体化智能集控系统

随着自动化监控和计算机网络技术的飞速发展，油库管理工作中的数字化硬件设备的更新，迫切需要一个可以整合处理油库管理各方面信息的平台[5]。大型油库可以建设1套一体化智能集控系统，统一整合油库内各子系统，实现油库“集中监控、无人值守、有人巡检、专业维修”。系统整体架构分为基础设备层、现场自控层、过程集控层、应用管理层，把多套独立系统和视频监控引入到过程集控层，形成一体化智能集控系统，构建内操驾驶舱，突破信息壁垒和管理壁垒。一体化智能集控系统架构见图1。

图1 一体化智能集控系统架构

一体化智能集控系统定位于工控网，面向内操岗人员，负责油库生产业务的实时监测、日常运行操作以及异常连锁管控。通过多系统的数据汇聚和连锁控制，实现油库生产运行业务对多个子系统顺控联控的需求，并将油库生产运行数据推送综合管控系统，利用可视化、数据分析技术实现对油库的全方位监控和管理。

3.2 油库数字孪生体

目前数字孪生体在油气行业逐步得到应用，可以助力油气企业数字化建造和智能化运营管理水平的不断提升和发展。油库在自动化和智能化系统的基础上可以建设数字孪生体，实现智能化管理数据底座的快速搭建。应用三维模型轻量化算法、模型渲染、空间三维识别等技术，整合数字化交付数据，加载自控系统实时数据，建成动态数字孪生体。建设数字孪生体可以实现油库数据的全面采集、集中管理，为虚拟巡检、仿真培训、安全应急演练、智能运营提供数据支撑。

数字孪生体可以结合VR眼镜实现动态漫游及虚拟现实（VR）交互实现库区的虚拟巡检，减少现场人员巡检工作量，提高巡检频次。使用VR技术，可以将管路和仪表流程图（PID）和三维场景结合，三维动态展示生产工艺的过程和教学培训过程。

总之，以前端自动化建设和数字孪生体为基础，建设智能运营系统，可实现油库的全面监控、整体分析、信息共享和协同管控。

4 结束语

提升油库的自动化和智能化水平，可以提高油库管理的工作效率，促进油库的稳定运营和安全保障，从而提高油库的安全水平和管理水平。提升油库智能化水平的措施很多，各油库建设可根据自己的现状分步进行，先对保证生产运行必需的自动化系统进行改造提升，再建立1套一体化智能集控系统提升油库的整体智能化水平。