基于FCM理念的输油生产报表系统按需求自重构的设计与实现

张玉龙 (长庆油田分公司第二输油处,甘肃 庆阳 745000 )

卢东方 (长江大学工程技术学院,湖北 荆州 434020)

秦 峰 (荆州市悠狗网络科技有限公司,湖北 荆州 434000)

汪忠德 (中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏 南京 210014)

基于FCM理念的输油生产报表系统按需求自重构的设计与实现

张玉龙 (长庆油田分公司第二输油处,甘肃 庆阳 745000 )

卢东方 (长江大学工程技术学院,湖北 荆州 434020)

秦 峰 (荆州市悠狗网络科技有限公司,湖北 荆州 434000)

汪忠德 (中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏 南京 210014)

针对传统电子报表依托Excel进行报表数据展示和分析计算的不足，运用“以设备为中心”(FCM)的数据库结构设计理念，将动态的管道、场站及设备关系管理作为系统的核心平台，实现了生产报表样式按需求自重构、场站设备结构按需求自定义的全动态管理模式。通过在长庆油田第二输油处生产报表系统开发过程中的实践应用，验证了其合理性。

FCM；输油管道；生产报表；数据库；按需求自重构；报表系统

目前，输油企业现有生产报表系统往往通过WEB界面进行数据录入，数据存储到SQL等数据库中，再通过程序将原始数据提取到Excel模板里，数据的分析处理通过Excel的公式编辑功能实现。其数据量大，报表结构复杂，涉及公式较多，出现错误不易识别，调度人员每天需要花费3～5h的时间才能完成报表内容的核查工作，工作效率低，重复劳动，造成人力浪费。同时，报表的结构是固定的，当输油场站因改扩建，增加管道、增加设备后，报表无法自由调整，寻求专业技术服务不利于节约成本，修改不及时。结构变化后的模板数据无法与历史数据对应，无法大批量的分析研究生产过程的历史数据。为了解决上述问题，运用基于“FCM”(Facility Center Management，设施中心管理)[1]的输油生产报表系统数据库结构设计理念，笔者以动态化设置输油管道、输油站、站间关系、输油站从属设备的种类和数量构成为核心功能，实现了报表功能与结构的按需求自重构。

1 需求概述

设计基于FCM理念的输油生产报表系统，其目的在于提供一个可扩展性强，集数据录入、数据统计分析、报表展示、内容动态设定的报表管理系统[2-3]。主要满足以下需求：①动态设定管线及参数(上下站关系、长度、管径、壁厚、设计压力、设计年输量)；②动态设定输油站及参数(设备、流程关系、交接口与管线关联)，定义每个输油站所需要展示的报表内容；③定义罐、流程、设备的属性参数(直径，额定功率，额定排量，扬程等),设定设备及其关联的运行参数(压力、流量、温度、液位、含水、密度、电流、电压、频率、转速、耗电量、压油量、耗油量、加剂量、地温);④对一次数据进行录入、纠错、运算处理、存储和编辑,对二次数据进行运算存储;⑤对数据的真实性、完整性进行甄别，提示完善(不能缺项、漏项、多项);⑥对存储的数据进行按日、周、月、季度、年或特定时间段进行查询、统计汇总、计算分析和报表输出,按设备、单站、管线统计，全处管网统计汇总。

2 系统模块设计

基于需求分析，可以将系统的主要功能大致分为信息管理、统计分析、报表输出、系统管理等几大部分，系统框图如图1所示。

3 系统实现

3.1数据结构设计

图1 系统框图

1)输油管道表 一个输油企业中有若干条输油管道。输油管道表用于存放管线名称、状态和管道路线参数。设计时为每条管线分配独立的管线编号。

2)输油站表 输油站是输油管道中的节点，若干个输油站通过输油管道连接起来就构成了输油管道。输油站表只存放输油站的基本信息，如名称、海拔、状态、管道类型等。每个输油站都有唯一的编号标识。

3)站间关系表 一条管线中包含有若干输油站，输油站与输油站之间相互连通，站间关系表专门用于描述输油管道与输油站、输油站与输油站之间的关系。输油线路中，根据输油的流向，一个输油站收到上游的输入，并把原油输往下游的输油站，这组关系中前一个输油站称为交油站，后一个输油站被称为接油站。如果原油在下一个输油站中仍然要继续传输，它在另一组关系中就变为交油站。根据以上关系，站间关系表由输油管道、交油站、接油站、站间管道参数、站间状态等组成，并设置输油管道、交油站、接油站为主键。此外，由于实际生产中的管线存在交叉，交差的节点就视为输油站。这样的结构设计能比较好地解决这种交差的问题[4]。

4)设备信息表 一个输油站包含有若干流量计、输油泵、加热炉、换热器、储油罐等设备。每种设备建立独立的表来存放设备相关的数据。各设备依靠输油站编号与输油站表进行关联。

5)输油数据表 各输油站在整点采集输油数据，每天24组，每组包含收到上游站的输送的接油数据和输出给下游站的交油数据，主要是记录油品交接过程中的计量化验信息，以及油品物性。

6)设备数据表 设备运行数据也是每个整点采集一次，分别存放到对应的设备数据表中。

3.2数据配置

在对数据表设置后，将参数数据、运行数据、关系等进行了分离，这种设计降低了数据间的耦合度，使得对各种关系的配置灵活度大大增强，能够比较好地实现下述配置功能，解决运行中工艺流程变更所造成的不便：①动态设定管线及参数，如长度、管径、壁厚、设计压力、设计年输量等；②动态设定输油站及参数，如设备、流程关系、交接口与管线关联；③动态设定设备的属性参数，如直径、额定功率、额定排量、扬程等；④动态设定设备及其关联的运行参数，如压力、流量、温度、液位、含水、密度、电流、电压、频率、转速、耗电量、压油量、耗油量、加剂量、地温等。

3.3数据录入

①由输油企业调控中心配置好数据参数后，数据录入由各站按统一按整点通过应用程序录入数据，数据上报的及时性得到加强。②通过在系统存储的服务端进行数据精度和数据上下限有效性验证，使得运行报表更加真实、准确、可靠。③另外为了解决网络中断状态下的数据录入与上传问题，特别开发了离线报表模板自动生成，批量上传功能。在因网络故障等原因，无法访问报表系统时，可以将生产数据在本地计算机填写，然后通过外部网络传输到调控中心，进行批量导入，此项功能保证了数据的整体完整性。

3.4报表生成

在保证基础数据准确的情况下，报表的生成是整个系统中的核心。所有的生产数据都会在报表中汇总、运算、统计。输油企业的报表一般分为输油站报表、输差报表、日运行报表和日盘库报表。

1)输油站报表 输油站报表包含有接油(来油)信息、外输信息、各种设备(流量计、输油泵、加热炉、换热器、储油罐等)信息。输油数据需先明确站间关系，通过站及其所在线路在站间关系表中查询到与之关联的站点，明确对应的接油、交油站点。输油数据表中的数据为每个整点一条数据，而报表中的一条数据包含一个工作日的24组数据，因而需要对原始数据按工作日和站进行获取，并行列互换。针对这种复杂的转换操作采用了游标和临时表的机制来解决数据组织的问题。

输油数据和设备数据处理完毕后都分别使用不同的临时表存储最终的报表数据，尽管各临时表的结构相同，但数据的格式(精度)并不统一，不能机械地整合到一个单独的表整体输出。输油站报表存储过程输出结果时按既定的格式分别输出输油数据表和各设备数据表。再由应用程序进行简单地整合即可生成完整的输油站报表。

2)输差报表 输差报表是对输油过程中原油损耗的直观描述，解决输差问题首先要处理的是站间关系，找准站间关系后，计算相邻站点的收到量与外输量的差值即可得到某个时刻的输差。关系的确定也采用游标机制逐项查找相关站点。需要注意的是，对线路中的首、末站需要特殊处理，首站只接收其他输油单位的输入，末站只对其他输油单位输出，与首站或末站相关联的外部站点不属于本单位，不参与输差计算。

3)日运行报表 日运行报表分别对输油站输油、库存、消耗数据汇总，对站间进出站数据汇总，对全单位交接油汇总。汇总时同时展示当日、当月、当年的统计对比。该报表同样相当复杂，使用存储过程也能比较好地解决这种复杂的报表。

4)日盘库报表 日盘库报表涉及的内容较杂，包含库存、燃耗、交接油及与前日的环比。

4 应用效果

该系统在长庆油田分公司第二输油处进行了实际应用，投运一年多以来，在各输油站以及调度控制中心用户中得到了充分的肯定，取得了良好的效果。

(1)基于FCM理念的生产报表系统打破了传统报表的开发模式，实现了以“4个自主、2个集中”为特色的全动态报表管理功能，即在报表管理后台实现了新建管道自主添加、上下站关系自主调整、新建设备自主录入、报表内容自主设置；生产数据集中录入，网络故障时，离线填报、集中上传等功能。此系统把日常生产运行参数与管道设备基础信息动态关联，实现了生产参数的海量存储、动态提取、精确验证、高效分析，确保了生产第一手资料的真实准确，为进一步针对特定设备、特定工况进行实时分析提供了信息基础和平台支持。

(2)基于FCM理念的生产报表系统在数据统计方面表现卓越。调度人员使用传统报表，需要3～5h才能检查核对完成的工作，新系统只需要15min即能完成。新系统的应用将每天发布生产日报表信息的时间由传统的10∶00左右提前到了8∶40分之前。

(3)FCM理念所带来的良好的按需求自重构功能，确保了报表系统结构的高自由度和可扩展性。在长庆油田第二输油处，自新报表系统投运以后，该单位先后投产了2条新建输油管道，投运了1条输油管道反输流程，改扩建了3座输油站工艺流程，有4处交接口站点关系发生变化。按照传统思路，每一次的变更都寻求外部技术服务，将至少发生技术服务费用80万元。并且服务未完成之前，还直接影响生产数据录取的真实性和统计分析的准确性，影响全年数据的准确统计汇总。正是因为该处开发了基于FCM理念的输油生产报表系统，其良好的按需求自重构功能确保了所有报表结构有关的变更设置都能通过简单的系统后台操作自动完成，无需外部技术服务，熟练的调度人员就能进行设置，大大提高了系统的灵活度和可移殖性，具有良好的经济和社会效益。

致谢:对长庆油田第二输油处各级领导和员工的大力支持和帮助表示感谢！

[1]张斌,王俏文.生产管理信息系统的设计思想和技术策略[J].电力系统自动化,2000(14): 55-58.

[2]卢琳生.管理信息系统需求调研分析指南[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/f14932e819e8b8f67c1cb9d6.html,2011-09-16.

[3]王泽秋,张志锋,王学林.基于UML 的企业生产管理信息系统分析与设计[J].企业信息化,2005(增):24-26.

[4]科学数据库需求说明书参考模板[EB/OL].http://www.docin.com/p-33369490.html,2009-09-21.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.042

TE973；TP311

A

1673-1409(2012)08-N128-03

2012-05-23

张玉龙(1985-)，男， 2007年大学毕业，助理工程师，现主要从事地面建设和油气储运科研管理等方面的研究工作。

[编辑] 洪云飞