新一代信息技术助推油库企业数字化转型升级

2021-03-29田娜

当代石油石化 2021年9期

关键词：油库库区储罐

田娜

（石化盈科信息技术有限责任公司，北京 100007）

关键字：智能油库监控预警智能化巡检物联网平台

油库是协调原油生产加工、储存运输的纽带，也是国家原油及成品油的储备和供应基地，在石化供应链上发挥着举足轻重的作用，关乎国民经济命脉。

近年来，油库泄漏、火灾爆炸事故屡见不鲜，造成重大人民生命和财产损失，暴露出库区在监测监控、设备设施管理、日常运行、特殊作业管理、承包商管理、安全设计等方面存在的显著问题[1]。保障油库生产运行安全至关重要，安全是企业运营管理者的第一要务。

依据国家政策要求[2]和企业业务需要，以零事故、零伤害、零污染为目标，使油库建设与5G通信、大数据、云计算、人工智能、区块链等信息技术创新融合，具备全面感知、共享协同、安全预警、绿色低碳的智能化能力，是未来油库建设的必然趋势，亦是油库数字化转型升级的必然要求。

1 国外油库建设领先实践

美国马拉松石油公司和康菲石油公司率先利用物联网、无线技术、集成技术、基础设施升级改造等技术提升油库管理水平，为智能油库建设提供参考依据。美国马拉松石油公司为了保障现场作业人员的生命安全，实施了基于无线技术的人员实时定位和气体监测系统。员工佩带便携式气体监测器进入作业区，气体监测器与门禁系统的进门卡关联，系统自动记录人员进入厂区信息，实时监测作业现场员工周围环境气体浓度。中控室操作员能够实时看到每一位现场员工所处的位置及相关信息，当出现紧急状况时，系统自动发出警报，操作员进行紧急处理。康菲石油公司为了解决信息化建设和业务管理方面存在的问题，如基础设施老旧、信息系统功能冗余、多业务汇总信息无法按时按需提供等，实施油库智能化建设。具体表现为建立企业应用服务标准，统一服务策略；统一数据标准，提供及时准确的数据；降低集成复杂度，提高系统可靠性；集成信息系统，降低30%新系统开发时间，减少冗余服务约75%；建立可视化运输应用，有效减少因逾期交货造成的损失。

2 国内油库领先实践

中化兴中石油转运（舟山）有限公司（简称“中化兴中”）岙山油库和绍兴东湖油库是国内利用物联网、人工智能等新一代信息技术建设智能油库的典范。中化兴中岙山库区是集储存原油、柴油、汽油、航煤、燃料油等油品和石化产品功能于一体的大型石油储运企业和全国最大保税油库[3]。随着企业信息系统增加，各系统间存在功能相对独立、业务流程脱节或交叠、信息共享程度较低的现象，数据一致性及安全性得不到保证，形成信息孤岛，造成企业业务不能顺畅运行和有效控制，给安全生产带来隐患。为解决上述信息化发展瓶颈，中化兴中采用先进信息技术手段着手建设数字库区信息系统。通过系统可实现设备和HSE数据的信息共享模式，减少信息不对称现象的发生，实现业务数据实时共享，在保证信息安全的前提下，最大限度提高跨部门、跨专业的信息交流效率。

绍兴东湖油库于2011年建成，具备管输进油、管输加压中转、内部输转、管输发油和公路发油五大功能。该库配有自助发油系统、油气回收装置、消防自动化系统等先进设备，是浙江省智慧油库试点库。在智能化建设方面，企业借助“作业现场自动化值守”系统，将传统的油库公路发货流程进行优化整合，缩短了油罐车排队等候时间；对装有电子铅封设备的油罐车实行自动化铅封状态监控和自动解锁功能，消除了人员上下罐操作带来的安全隐患；实行终端机自助过账发油，集装车安全连锁装置、语音引导、自助换票、语音对讲、声光报警于一体，并辅助语音和声光报警，消除了跑冒滴漏、油品混装等安全隐患，切实降低环保风险，提高工作实效。企业通过智能化升级实现安全、环保重大风险全流程监控，有效降低了员工的劳动强度和生产事故发生率。

3 智能油库建设方案思路

3.1 业务问题及痛点分析

与国内外先进油库管理企业相比，国内大部分油库企业存在六大薄弱环节，具体包括：

1）基础资料缺失。当前油库建设年代较长、老旧严重、基础资料缺失、数字化交付程度不足，后期数据采集较为困难。

2）存在安全环保风险。随着城市的发展，油库与城市的边界正在消失，油库的安全与环保给日常运营管理带来了风险和压力。

3）缺少油库信息化统一标准。当前油库的建设没有统一的数字化交付标准，油库日常运行基础设施标准、技术支撑体系标准等不统一。

4）感知手段不足。自动化设备设施未能实现库区全覆盖，底层控制系统感知手段严重不足，自动化数据采集能力欠缺，生产、设备、安环等指标监测手段缺失。

5）依赖经验式管理。安全管控依赖于人，重点流程人工参与较多，自动化检测、分析、报警等主动安全水平不足，人工依靠经验管理现状严重，难以实现预防预警。

6）缺少对辅助决策支撑。中心监控手段单一，集成度不足，模型化、可视化等程度不够，难以有效支撑企业生产决策、应急指挥等。

3.2 智能油库管理系统功能设计

智能油库管理系统以实现本质安全环保为方向，以零事故、零伤害、零污染为目标，以识别大风险、消除大隐患、杜绝大事故为核心，面向原油、成品油等各类独立油库，以生产管控、安全管控、环保管控为主线，深度融合现代油库管理业务与云计算、物联网、大数据等新一代信息技术，构建业务、数据一体化的智能油库管理系统。该系统实现油库各类业务管控模式由被动向主动转变，使油库具备全面感知、共享协同、安全预警、绿色低碳的智能化能力。

3.2.1 安全管理

围绕安全生产活动，将体系建设贯穿始终。企业通过加强作业安全管控、隐患闭环治理，形成现场作业、人员、环境三位一体的闭环监控模式，利用人工智能等手段，集成各类监测监控数据，形成安全“活地图”，实现安全隐患事前预警，提升企业安全生产顶层统筹能力及管控能力。安全管理建设内容包括综合监控预警、人员定位管理、智能化巡检、雷电预警、应急管理、施工作业管理等功能模块。

综合监控预警，主要包括红外危化气体监测、一二次密封油气浓度预警、消防稳高压监测分析、视频智能识别和智能联动预警等功能。通过对危化气体遥测成像报警系统、离线式有毒气体检测仪、消防稳高压压力在线监测技术及工控实时数据进行分析，展示实时预警信息；结合现有系统报警数据，使用大数据分析预测报警信息，提高安全综合监控管理水平和预警监测效率。

人员定位管理，主要包括实时监控、访客管理、轨迹回放、标签管理和报警管理功能。通过可视化信息平台和人员定位卡片、标签对进入码头、库区工作人员以及外来人员进行定位跟踪，快速掌握厂区人员的区域分布情况，分析预警信息，提供厂区人员监测信息和报警分析。

智能化巡检，主要包含基础信息采集、人员定位管理、巡检路线管理、巡检设备标识、巡检记录管理等功能。根据巡检计划对重点生产设备进行日常巡检，将移动终端发现的问题回传给生产运行管理系统和设备管理系统，打通生产与设备、安全、三基等各专业管理的问题处理过程，实现全过程跟踪反馈。

雷电预警，主要包括雷电实时预警、站点轮播、历史监测统计分析三大功能模块。通过给定库区地理位置信息，接入国家气象局预警数据，实现针对雷电天气的实时监控。雷电预警分为蓝色、橙色、红色3个等级，预警信息内容包括预警级别、预警的空间范围、雷电发生的方位以及发生概率。

应急管理，主要包括应急物资管理、应急预案管理和事故案例等功能。借助移动终端、单兵视频等现场监控手段，远程实时了解现场信息和集成库区生产、安全、设备等各业务数据，自动提取应急预案，辅助应急决策，提高响应速度，规范油库安全管理措施，提高应急处置水平。

施工作业管理，主要包括作业申请、作业安全分析（JSA)、入场、气体分析、措施落实、票证签发、作业过程等功能。以现场高风险作业为管控重点，实现“7＋N”类电子作业许可证办理，涵盖8个环节的过程管控，实现作业开票流程化、作业监控立体化。

3.2.2 环保管理

为更进一步提升风险预测的能力，对监控库区雨污水、空气污染物的排量进行全面的环境监测，通过库区的污水、雨水管网全面摸清管道及相关附属设施走向及分布；全面监控排放口的排量与指标数据；提升风险预测的能力，实现污水和雨水管网管理的数字化、可视化、协同化、智能化。

搭建油库区污水在线监测预警系统，通过物联网、云技术、大数据等新技术，建立基础信息管理、编制监测计划和监测任务，以地下水水质监测、外排污水水质监测、污雨水产排管理、围油栏使用记录、有毒有害气体监测等指标，对各类监测数据进行数据趋势分析和异常波动提醒，生成监测报表，实现水质实时数据监测上报。

3.2.3 生产管理

生产管理基于“充分利旧”的原则，建设损耗管理、智能调度、库存管理、商储作业管理、计量管理功能，满足库区计划跟踪、调度运行、自动盘库、损耗计算、生产运营、计量交接等智能化管理的需要。

损耗管理，主要包括入库损耗、储存损耗、付油损耗管理功能。综合分析油品收、储、发全过程消耗情况，分析全过程损耗率，优化各环节消耗量，提出优化策略，实现油库损耗最小化管理。

商储作业管理，主要包括商储作业、商储统计、采购销售管理、借还油管理等功能。根据商储公司业务模式和管理方式，重塑商储作业业务流程、完善基础数据、重构升级系统，完善商储作业及商储统计已有系统功能，实现采购、销售、借（还）油、借油转销售、短期（长期）借罐、短期还罐、尾量处理、倒库及盘点等业务运作情况的统筹管理及统计分析。

智能调度，包括智能工艺流程、接卸管理、班组管理、调度标表4项子功能。智能工艺流程利用现代人工智能、机器学习技术，自动规划最优工艺路径，辅助制定生产调度计划，自动生成调度操作指令。接卸管理即对码头接卸量、作业周期、原油接卸损耗等数据进行统计分析，为生产运行提供相关数据。班组管理利用值班台账管理、交接班记录、月度交接班记录等数据，规范商储库交接班管理，实现在线交接，并对异常情况提供短信提醒服务。调度报表利用调度运行模型，自动采集储备库数据采集系统（SCADA系统）生产数据，减轻基层员工工作负荷，提高精细化管理水平。

库存管理，主要包括智能盘库、库存统计分析等功能。通过了解公司、分公司的库容情况，掌握储罐库存量、油种、液位、温度、作业状态（收、输、静止），实现库区实时库存、账面库存的全环节管理，提高储罐的周转效率。

计量管理，主要包括原油化验、计量报表等功能。根据商储公司新的业务管理模式，对原油化验、计量报表等功能进行重构升级，完成储罐日运行数据维护、储罐鉴定、原油化验、储罐交接计量情况等日常生产业务，提升完善已有系统功能。

3.2.4 设备管理

搭建油库设备专业管理平台，建设阴保数据管理、基于风险（RBI）分析检测、“一罐一案”管理等功能，通过梳理设备主数据、建立油库基础设备台账等核心数据，记录设备历史检测信息，建立诊断及机理分析模型，并借助工业大数据分析工具，对设备运行状态进行监控，分析设备运行趋势，为设备的安稳运行提供保障。

油库基础设备台账，主要包括储罐基础信息、输油泵基础信息、阀门基础信息、工艺管线基础信息、电气仪表基础信息等信息管理功能，实现库区设备位置、本体双维度管理，健全位号台账和设备本体台账，积累设备运行和维护数据，为后续基于大数据分析技术的设备健康管理提供数据积累。

“一罐一案”管理，对库区储罐实施“一罐一案”定制化管理，集中展示储罐核心设备属性及运行参数，描绘储罐画像，直观查看储罐性能参数、RBI分析检测、阴保数据等关键数据。对“一罐一案”数据维护形成储罐个性化专业档案，优化“一罐一案”数据规范管理。

阴保数据管理，包含阴保数据记录和阴保数据统计分析两个子功能。通过对油罐罐底、油罐内壁、油罐底板、管道电位差等阴保数据进行记录、分析展示及动态监测，查明保护装置发生故障或产生缺陷的类型及原因，并采取必要的纠正措施，确保阴极保护系统安全运行。

RBI分析检测，主要包括综合展示、罐区沉降管理、接地电阻、防雷监测数据管理、动态监控、风险查询、历史追溯等功能。建立罐区储罐RBI分析检测档案，根据储罐检验策略，对中高风险、高风险的设备检验情况进行持续追踪管理，并集成现有系统预警数据，保障储罐安全运行，延长设备运行周期，有效避免安全事故的发生。

3.2.5 综合展示分析

基于GIS地图，展示和应用建设油库地图，包含业务信息模型、工艺流程模型，实现库区各类信息整合展示，为油库管理人员的日常和应急工作提供支持。在GIS地图上建立油库的厂区模型，展示厂区的罐区、罐等各等级模型及其基本信息，以及油库主要管道的位置和走向。静态地理信息主要应用于油库的预警、报警监测点、应急物资、消防信息、周边信息等。动态地理信息主要应用于巡检线路、人员实时监控、轨迹回放等。

4 智能油库管理系统建设成效

截至目前，石化盈科智能油库方案已经在中国石化商储公司、中国石化（香港）洋浦、中化集团兴中油库、中国石化储运公司等单位得到应用。该方案利用物联网、可视化、自动化等技术，提升油库感知能力和油库智能安全防范能力，提高可视化、自动化、智能化水平，从而实现对油库安全风险的有效管控。

1）基于油库物联网平台，提升库区全面感知能力。利用数据采集系统（SCADA）、射频识别（RFID）、红外感应器、视频监控系统、一卡通系统、多媒体技术、现代通信等高科技手段，构建油库物联网，采集油库全生命周期、多维度数据，实现视频监控、进出厂车辆识别、人员识别、周界报警、人员定位、现场传感设备状态一图查看、全面联动，提升油库全面感知能力，实现油库内设备、运行、能耗、计量、分析、人员、周界安防等方面实时、全方位监控，为油库安全运行管理决策提供数据支持。

2）利用综合展示功能，实现库区可视化与业务一体化管理利用二维、三维可视化技术，实现库区可视化和数字化、业务流程的规范化和无纸化建设，提升使用者对库区动态的整体掌控能力；建立安全管理、环保管理、生产管理、设备管理等多专业的综合数据体系，实现了专业数据和应用系统的高度融合，保障了油库统一协同业务处理，实现了业务管理流程一体化。

3）基于智能化生产管理，提升业务管理水平和效率通过实时数据采集、全库物联网传感设备应用，自动采集与流转计量数据，实现了贸易数据的自动过账，降低人工劳动强度的同时保证了数据的客观性和准确性；自动跟踪和记录各岗位作业的完成进度，依据采集作业节点的数据自动核算生产作业的单位成本，减轻运销人员作业压力，提升工作效率。