液化油品智慧平安储运管理系统

[摘 要]当前，面对绿色低碳、本质安全和智慧运营的现实需求，原油储运行业科学化、专业化、智能化、精细化管理势在必行。山东港源管道物流有限公司立足烟台港原油业务，借助数字化、智能化思维和工具，全面整合原油储运全业务链条数据资源，深度挖掘数据价值，通过搭建液化油品智慧平安储运管理系统，构建起涵盖设备管理、管道保护、重点设施管理、应急调度指挥、人员考核培训的综合性、一体化智慧管理体系，在消除管理盲区、保障安全生产的同时，进一步提升了原油储运管理质效，为烟台港建设世界一流港口提供了智慧方案。

[关键词]原油储运；港口原油管输业务；智慧管理运营系统

一、背景及意义

（一）实施背景

山东港源管道物流有限公司成立于2019年1月14日，为山东港口烟台港集团子公司，主要负责生产运营烟台港原油业务相关设施，为鲁中鲁北炼化企业提供原油接卸、仓储、运输服务。

自公司烟台港原油管输业务正式投产运行以来，已建成包含2座30万吨级在内的11座10万吨级以上的液体散货码头，港口库区总库容达565万立方米，同时运行烟淄一期和烟淄复线两条干线以及多条支线，管道总长1100千米，服务客户达60余家，累计管道输送量已突破亿吨大关。

然而，随着原油管输业务的不断拓展，复杂运行的“两干多支”管线使得公司生产运营管理愈发复杂，油品储运管理工作面临巨大挑战。

一是项目安全生产管控要求越来越高。烟台港原油长输管道总长目前已超过1100千米，工艺场站数量众多，运行过程安全难度加大，特别是外管道巡护和应急调度，亟须高效的信息化数据处理模式，达到信息顺畅精准传递。

二是随着服务客户进一步增多，公司“两干多支”的管道运输，以及汽车火车装船等其他转输手段，需要运销及生产管理更为紧密地配合，通过高效的信息互通共享，第一时间找到合理的输配方案。

三是设备设施运维工作量不断增大。生产运营满负荷运行，需要更合理的维护保养维修和更加完整的全过程数据管理，维持设备设施长期健康服役。

四是节能降耗等成本管理需求日益增长，需要在保证设备稳定运行的基础上，缩短因设备运维、应急抢修等带来的停输或者减量时间，实现降本增效。

五是企业自我加压下的安全管理需求。需要有效确保人员履职，更有针对性地按时、保质、保量完成安全管理工作，提升本质安全水平。

（二）重要意义

借助数字化、智能化的信息管控系统，有助于公司管理效能提升，进而减少内耗、降低成本，增加经济效益。

一是消除管理过程中的信息孤岛。各级管理人员通过系统间交互通道，进行信息交互，可保证各个系统之间信息畅通，避免各自为政、错误判断，从而提高组织机构运转效率。

二是为管理决策提供智慧方案。智慧系统利用大数据进行分析，能够向各子系统反馈重要信息，让各系统的重要生产信息指导员工开展各项管理工作。

三是大数据叠加相互验证。智慧系统全面覆盖生产运行、商务贸易、保养维护、检维抢修、安全管控，能使大量可采集、可分析、可利用、可升值的信息资源不再闲置浪费。

四是为管理者构建智慧生产驾驶舱。整合化的管理平台将给企业管理者提供更全面、更直观的企业生产运营现状信息，使管理者能更好地做出决策。

综上，公司需要以问题为导向，以需求为指引，借助数字化、智能化管理思维和工具，推进油品储运管理升级，实现提质增效。

二、主要做法

山东港源管道物流有限公司利用数字化技术，全面整合数据资源，深度挖掘数据价值，搭建智慧平安原油储运系统主平台，构建作业现场多重防护、公司远程全局把控的综合性管理模式。（如图1所示）

平台基于管理维度和业务管理维度，下设多个子系统模块，通过识别各模块企业核心指标（KPI）与关键事项（GS），面向企业高层管理岗位，设计专项管理驾驶舱，依托大屏、看板、移动App等终端场景，全面、准确、智能地辅助企业管理层掌控生产运营态势，制定发展战略决策。

（一）企业管理子系统模块

1.生产组织系统

（1）通过开发生产作业安全监管系统，实现管道生产作业过程全面信息化管理，提升管道生产作业信息交互和安全生产水平，规范生产作业工作流程。

（2）将船舶计划、商务计划、作业流程确认、作业票签批四个业务工作结合，实现从商务到生产排查全过程电子化、流程化，提高各业务信息流转和执行效率。

（3）通过选择工艺主要节点，软件按照工艺设备状态和连通性规则，自动生成该时间段最优工艺流程及所需要的开关的阀门，并进行安全风险分析（包含工艺流程冲突报警、阀门冲突报警等），生成工艺流程计划书。同时，与生产运行SCADA系统互联，基于实际运行状态实现防误识别，减轻计划制定人员工作强度，降低人为因素安全生产风险可能性。通过开发生产作业安全监管系统，实现管道生产作业过程全面信息化管理，提升管道生产作业信息交互和安全生产水平，规范生产作业工作流程。（如图2所示）

（4）通过“一步一确认”“操作留痕迹”生产作业方式，实现作业过程动态化、可视化交互，并与生产运行SCADA系统互联，基于实际运行状态实现防误闭锁，避免发生人员误操作。同时，可结合二/三维场景和人员定位数据，进一步提高对现场作业过程管控能力。

（5）以二/三维可视化场景为基础，通过集成已建成的生产运行SCADA系统数据、运销管理与计量结算系统，结合生产作业过程信息，分层实时、动态反映管道公司整体生产作业情况，实时模拟现场的作业工艺状态，实现管理端和移动端数据联动。通过构建三维可视化平台，夯实输油管道工程的二/三维数字底座，实现数据的三维可视化展示和数据的聚合分析。

（6）通过系统建设，完善企业日常生产作业过程的电子档案体系，逐步取消纸质记录。

2.成本管控系统

构建能源管理平台，丰富成本管理相关内容，将能源消耗成本、材料消耗成本、维修配件成本等数据实现信息化集成对接，按照经营管理要求，形成数据业务报表，为工期成本管控提供支撑。（如图3所示）

3.运销系统

对卸船入罐计划、管输计划等生产计划进行识别和管控，将产生的计量凭证、输油日报、月报管理细粒度体现批次等，作为公司与各货主企业计量交接的直接凭证依据，并进一步完成对现有业务流程的全覆盖。

同时，对接生产运行调度管理系统，通过管输计划与实时输送数据的在线监测、比对，实现基于实时数据的运销数据管理，减轻人员劳动强度、提高工作效率。

4.人员培训系统

系统通过演练、培训、评估、改进等手段，提高企业员工应对安全生产的能力。验证应急预案对可能出现的各种应急情况的适应性，找出管理工作中可能要改善的地方，建立和保持可靠的通讯渠道及应急人员的协同性，确保所有应急组织都熟悉并能够高效履行职责。建设“学-练-考”三大组件，强化培训效果。

（1）学习组件。将文本形式的预案全文用CHM电子文档形式、树状结构显示出来，以便于学习者对应急预案体系有一个全面的了解，特别是了解自己所处部门的职责，增强学习的目的性。同时，也可以将其它有关的书籍、法律法规、辅助资料（包括影像、图片）等资料用此结构化的知识管理系统管理起来，以便于查阅和检索。（如图4所示）

（2）练习组件。建立题库，以问答的方式将预案的内容分部门按要求列出，供学员学习、掌握自己所在部门在应急预案中的不同阶段的相关职责和必要的处置。

（3）考核组件。系统可将题库内容（可选答案中混有干扰答案）按指定部门、指定题类等随机组合在一起形成试卷，以供学员选答。

5.设备运维模块

在SCADA系统设备运维保障模块基础上，以现有的场站级设备管理台账信息数据库、场站站控SCADA系统工况数据库为支撑，面向输油场站设备运检维护的检查、巡视、润滑、清洁、紧固、调整等作业场景，建设场站级设备状态现场校核站端管理平台。（如图5所示）

（1）点/巡检保养计划管理

点检及保养工作计划的制定与分类管理，可进行计划的修改、删除、导出和打印等。

（2）点/巡检保养日常管理

以日历台方式对点检保养进行直观管理，可按月、周、日三种格式显示日历；在日历中用不同颜色区别显示已完成、未执行、逾期执行、提醒执行、待执行等不同状态的工作任务；通过点检日历中的任务项可查看任务详情或直接执行任务；在执行任务或查看任务详情时，可方便地直接调看任务相关设备的信息；点检保养计划中能支持备品备件的更换要求。

（3）点/巡检保养信息管理

通过点检保养记录，使既定的点检保养计划得到可靠的贯彻和实施。按时段和不同的筛选条件查看点检保养记录；用特殊颜色标识含有异常项的点检保养记录；直接查看点检保养记录详情；点检保养记录中能同时记录备品备件的实际更换情况；记录的导出和打印。

（4）点/巡检保养模型化管理

在场站日常巡检中，往往会出现某一类或一组设备的点/巡检工作内容相同或相似，对这样的内容予以预定义就可以复用，方便点/巡检工作的计划和执行。

主要功能包括：可对巡检标准进行分组管理；已有标准的分类查询；新建一个标准或根据既有标准克隆一个标准；对既有标准进行修改；标准的打印和导出。

6.应急调度指挥系统

应急调度指挥系统设有安全态势总览、应急联合作战、应急指挥协同、事件追忆评估等模块。（如图6所示）

（1）安全态势总览

通过“安全态势总览”模块，基于生产SCADA数据、管道保护数据、视频监控数据、设备运维数据等，实时查看各单位运行状态、关键位置的运行工况、实时视频、巡检状态、安全隐患及处置情况，SCADA系统高级别告警、火灾报警、可燃气体泄漏告警、站场ESD系统动作、站场消防系统告警、管道泄漏智能化判断数据等将与应急平台联动，使值守人员及时掌握重大危险源空间分布和现场设备运行状态信息，分析风险隐患，对可能发生的危险进行预测预警。

（2）应急联合作战

值守人员通过“应急联合作战”模块，可以与保障资源（抢险人员与车辆、抢险设备协调与物资配件保障等）迅速对报警情况作出初步判断，判明警情级别并启动相应的应急处置预案。必要时，可以通过本系统迅速找到与告警点最近的巡检人员或车辆，指挥其立即赶赴告警点对警情进行落实和初步处置，既能加快应急处置速度，又能减少误报险情的发生。

（3）应急指挥协同

“应急指挥协同”模块，主要辅助重大突发事件的指挥调度和救援等，主要具备应急启动/解除、应急信息上报、联动与救援、决策与指挥等功能。针对应急情况，利用相应的监控数据、GIS数据、应急设备数据、应急资源数据等，通过汇总分析事故进展情况，结合相关预测结果，对事故影响范围、影响方式、持续时间和危害程度等进行综合研究判断和评估，并结合应急预案，制订相应的措施和处置方案，在无线集群系统、移动通信系统、通信网络系统等现代通信技术手段的支持下，高效完成应急响应，将事故影响范围降至最小，同时对响应过程进行记录，以便于事后分析和评估。主要板块包括：

应急预案库建设：应急预案规范化、电子化、流程化，并对各预案进行系统建库建模，实现体系化支撑，并保证未来预案库的扩展与变化的全适应。

应急资源库建设：建立应急保障资源数据库，包括种类数量、时空定位等信息数据，以及进、消、转、存、废、补等业务协同驱动引擎。

应急调度指挥：应急预案全自动流程化逐级推进与指引；信息可交互，现场可组态；实时在线指挥部，人机交互，调度指挥。

应急资源调度：应急信息资源一图总揽；应急物资台帐可查询，缺库补库；应急事故常用物资汇总指引。

（4）事件追忆评估

“事件追忆评估”模块针对应急事件的接警、预判、应急启动、应急处置和事后恢复全过程，通过音视频方式，对指挥决策过程、抢险车辆/人员的运动轨迹和处置过程、管网状态等各方面进行全方位记录。

同时，利用系统保存的事故全过程全方位的信息，对应急事件进行追忆、重构和反演，对事件原因进行分析，对事件应急处置的效率进行评价，对应急预案和应急机制的有效性进行评估，对应急决策的合理性进行检验，对事故的责任进行认定，对相关人员和部门进行奖励与问责。

通过对系统储存的应急事件处置过程历史数据进行统计分析，可以形成包括重大危险源、应急资源及资产、事故原因、告警项、处置时间等多种统计分析报告，为组织提高应急处置能力提供帮助和指导。

通过搭建公司应急指挥驾驶舱，对安全态势总览、应急联合作战、应急指挥协同、事件追忆评估等模块进行升级和接口对接，统筹监控数据、GIS数据、应急设备数据、应急资源数据等，能够高效完成应急响应，将事件影响范围降至最小。

（二）业务管理子系统模块

1.码头“五重”主动防护

通过建立海洋气象水文观测系统、激光叠加雷达靠泊系统、船舶姿态监测系统、全方位码头结构检测系统和输油臂自动对接及智能巡检，构建码头“五重”主动防护体系，动态生成各海况和载度下的作业条件，实现超前预警、主动避险。（如图7所示）

（1）通过海洋气象水文观测系统，实现72小时的波浪、涌浪、风力等要素的预报，对码头的风力、涌浪、潮位、海温、盐度等水文全要素进行解析，预报船舶靠离时间窗口。

（2）建立激光叠加雷达靠泊系统，监测、显示、记录船舶靠离岸时的全过程，并可分别测量、计算和显示出实时船舶与岸的船头距离、船尾距离，靠船速度和角度，实现全天候靠泊安全作业。

（3）搭建船舶姿态监测系统，通过安装数据采集设备，构建先进的数据处理算法、建立科学合理的船舶实时运动数据库，实现船舶运动姿态（六种自由度：纵荡、横荡、垂荡、横、摇、纵摇、艏摇）的智能实时监测。

（4）通过输油臂自动对接及智能巡检，构建高效简洁的自动检测和控制系统，智能实时监测船舶六种自由度运动姿态，继而实现在卸油过程中通过船舶姿态自动调整输油臂，保持整体稳定性，实现本质安全。

（5）全方位码头结构检测系统，实时监测码头结构状态，保障码头长期服役能力。此系统已成为国家水运基础设施观测网建设的第一批示范应用。

2.储罐“六重”预警防护

通过建立雷电预警系统、储罐安全巡检智能系统、可视化智能巡检系统、罐区全域叠加罐顶AI智能感知预警系统、动火作业全程视频监控系统、储罐风险预警监测系统，形成储罐“六重”预警防护体系。（如图8所示）

（1）通过雷电预警系统，测量电场频率变化，精准感知10公里范围内雷暴气象，实现雷暴云预计到达位置和时间的预警，提高雷电监测和应急响应能力。

（2）通过储罐安全巡检智能系统，实现“机械化减人”“自动化换人”的安全管理目标，有效解决频繁进入受限空间巡检所带来的中毒窒息风险，大大减轻人工进入浮舱爬行巡检的工作强度，提高巡检效率和隐患排查准确率。

（3）通过可视化智能巡检系统，将“一人一卡”的定位芯片与“智能安全帽”合二为一，并应用GPS差分定位的管理模式，增加定位精度，除实现人员实时定位功能外，具备高清视频采集、语音通讯、灯光照明、气体检测等功能，既能实现对生产现场远程指导及可视化管理，也能实现对动火作业全过程实时视频监控。

（4）通过罐区全域叠加罐顶AI智能感知预警系统，将红外热成像探测与高温热源识别相结合，动态监测易燃易爆区域危险源，自主感知风险隐患。

（5）通过动火作业全程视频监控系统，对动火作业过程中的风险隐患进行全程监测、智能分析、科学评估，并及时发出预警信息，实现极早期的隐患预警与排查，真正实现防患于未然，帮助企业提高安全管理水平和安全监管质效。

（6）通过储罐风险预警监测系统，对储罐的位移、倾斜、沉降、形状变化等安全指标进行7×24小时自动监控，并将各系统气体数据、温度、液位数据统一集成，进行三维模型数据可视化展示和风险智能预警分析，实现储罐全生命周期安全管控。

3.管道“七重”监测防护

通过创新开展工业物联与地理信息融合的管道防护模式、系统采用负压波+流量平衡相结合的检测方法、搭建智能阴保系统、打通管道上方巡护通道、对管道沿线进行高清热感视频监控、无人机鹰眼自动巡航、AI智能分析，构建起管道“七重”监测防护体系，智能化、多维度综合研判，精准锁定风险位置，实现应急联动。（如图9所示）

（1）创新开展工业物联与地理信息融合的管道防护模式。利用管道同沟敷设的光纤检测振动信号，第一时间对机械动土、第三方施工等震动信号报警并进行定位。当传感光缆周边有人员活动、机械操作等事件时，事件产生的振动信号会引起光缆中传输光的相位以及偏振态发生变化，系统捕捉分析变化后的光信号特征，进行报警和定位，防范危害管道安全行为。

（2）系统采用负压波+流量平衡相结合的检测方法，通过读取SCADA系统中心服务器，采集各管段两个端点的实时运行数据（压力、流量、温度、泵状态等），在必要时发出管道泄漏状态和泄漏位置报警，精准定位泄漏位置。

（3）通过智能阴保系统，对存在高压输电线路、高铁等动态干扰源的管段进行全天候监控，第一时间发现并监控杂散电流的持续时间、强度等信息，保障管道免受腐蚀。

（4）依托打通的管道上方巡护通道，管道巡检系统动态派发巡检指令，对全线巡线人员进行巡检在线管理。利用GIS技术，对全线巡线人员巡线实时位置管理，并通过AI智能判断人员巡检质量，辅助管理人员对巡线人员进行督导，实时查看巡线人员到位情况，并利用终端记录巡线轨迹。

（5）对管道沿线进行高清热感视频监控全覆盖，实现管道上方驻留报警、监控图像实时传输和全天候监控，能直接观察管道上方实际情况，提高管道巡检效率。

（6）无人机鹰眼自动巡航对管道沿线进行拍摄、记录，经可视化处理中心处理后，可进行远程查看，实时掌握管道沿线地形变化，提高巡检效率，震慑盗油分子。

（7）利用AI智能分析管道上方地貌变化，预判潜在风险。

三、主要创新点

液化油品智慧平安储运管理系统是覆盖设备管理、管道保护、重点设施管理、应急调度指挥、人员考核培训的综合性、一体化智慧管理体系，能够有效消除管理盲区，保障安全生产，增强企业竞争力。

（一）实现对设备智慧化管理

依托SCADA系统所采集的基础运行数据，开发运行监测数据对比、全过程异常分析、故障预测等功能，可实现对设备全过程连续动态跟踪和运维管理，对应急事件原因进行智慧化分析和效率评价。同时，管理人员可通过系统有针对性地进行控制管理，降低企业成本。

（二）实现对管道、储罐、罐区等安全智慧化保障

系统融合高后果区识别、风险评价、隐患管理、应急管理、效能评价等功能，实现管理过程程序化及设施全生命周期信息化。建立完整性管理数据库及可视化的管理信息展示平台，构建基于高后果区识别、风险评价方法的自动评价数字模型，实现以管道里程为标准的检测结果的数据对比展示和罐区风险智能监测及完整性管理，切实降低安全管控风险，减少管理资源消耗。

（三）建立了智慧高效可靠的应急调度指挥机制

系统以一体化平台为基础，以管道“立体化”智能技术为核心，进一步融合生产调控、多媒体支撑、内部保障、外部协同、辅助决策等信息资源，搭建原油长输管道应急抢险指挥“云”平台，面向应急管理的资源规划、预案设计、模拟演练、快速反应、灾后恢复、事后追忆等多个方面提供全方位技术支持，实现更全面的安全态势监控、更快速的应急联合作战、更高效的应急指挥协同、更智能的进行事件追忆评估。

四、实施成效

山东港源管道物流有限公司通过构建液化油品智慧平安储运管理系统，实现了原油储运科学化、专业化、智能化、精细化管理，并取得了一系列创新成果和良好的社会效益及经济效益。

（一）创新成果

公司先后获得“一种原油样品储存装置及其使用方法”“一种输油管道巡检升降机”“原油长输管道长距离定向钻的定位检测系统及检测方法”“一种原油输送用管道球阀及其使用方法”4项发明专利；获得“一种具备耐腐蚀性能的输油管”“一种原油输送管道的阀门”“原油储存混输系统”“原油管道输送用输油管线泵”“一种港口原油贮存罐”“一种高粘稠原油混输泵”6项实用新型专利；获得“原有结算系统”“长输管道立体化巡检系统”2项计算机软件著作权；创造的“管道智脑系统”成果荣获2020年度山东港口科技创新类一等奖、2021年度国企管理创新成果第二等级、2022年度中国航海学会科技进步三等奖；创造的“立体化管道保护系统”成果荣获2021年度山东港口科技创新成果二等奖。

（二）社会效益

1.通过系统建设，打通了公司间和系统间交互关节，使大量可采集、可分析、可利用、可升值的信息资源不再闲置浪费，进一步夯实信息化基础，消除信息孤岛，加速信息流转，实现跨系统数据交互与业务流程驱动，开创山东港口烟台港原油管道协同共管新局面。

2.系统化提升管理水平。公司以更为高效可靠的服务，获得客户的充分信赖，不断增强企业市场竞争力。

3.为同行业企业管理提供典型示范。通过打造科学化、专业化、智能化、精细化的原油一体化港口，为打造大宗液体散货智慧示范港探路先行。

（三）经济效益

1.通过全流程智慧生产系统建设，提高年度原油作业量90万吨，增收约3000万元。

2.通过成本系统进行精细化控制，降低能源消耗量，每年单位吞吐量综合能耗下降3%，节约成本约300万元。

3.通过建成多重验证的码头、罐区、管道防护系统，形成全面智慧运营管控体系。按照目前设施运行状态测算，每年维修工时为800小时，约减少20%，可节约维护成本约280万元。

经测算统计，液化油品智慧平安储运管理系统建设完毕后，相较于建设之前，每年约增加经济效益4000万元。

五、下步思路

下一步，山东港口烟台港将继续坚持创新驱动、科技引领、智慧赋能，在智慧运营、本质安全、绿色低碳等方面持续深耕细作，不断完善液化油品智慧平安储运管理系统功能，为建设大宗液体散货智慧绿色示范港探路先行！

一是持续围绕优化生产各环节，打通供应链上下游，跨域进行数据收集并进行协同处理，使得管理决策不仅惠及企业自身，也惠及客户。

二是持续做好信息互通、一体协同，推动点多面广的原油运输业务加快实现整体联通、协同高效。

三是持续更新系统管理思维，以全方位数字化、智能化推进管理水平不断提升。

编辑/王盈 统筹/苏晓