油气储运设备在线监测系统设计

刘晓艳　杨波　贺联合　尹双全

摘 要：油气作为一种危险产品，燃点较低，如果储运过程中出现安全事故，会引起严重的伤害。因此，对油气储运设备实施在线监测，对于减少危险事故发生率具有重要的意义。以油气储运设备为对象，在分析传统管理系统存在的问题基础上，根据实际情况设计在线监测系统，在阐述系统设计原则、准备工作基础上，详细介绍系统各模块功能设计情况，包含：人员、数据管理等模块，以期为类似的研究提供一定的参考。

关键词：油气储运设备;设计;模块功能;在线监测系统

中图分类号：TQ437+.1 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2022）04-0193-04

Abstract： As a dangerous product， oil and gas has a low ignition point. If safety accidents occur during storage and transportation， serious injuries will be caused. Therefore， online monitoring of oil and gas storage and transportation equipment is of great significance to reduce the incidence of dangerous accidents. Taking oil and gas storage and transportation equipment as the object， and based on the analysis on the problems existing in the traditional management system， on-line monitoring system is designed according to actual condition. Based on expounding the system design principles and preparation work， the functional design of each module of the system is introduced in detail， including： personnel management， data management and other modules， so as to provide a certain reference for similar research.

Key words：  oil and gas storage and transportation equipment; design; module function; on-line monitoring system

油氣作为一种极易挥发且燃烧点比较低的产品，导致油气储运过程中容易发生燃烧、爆炸等事故，如果出现事故，会引起严重的连锁反应在此次基础上，做好油气储运设备的监测及其管理工作，对保证油气储运安全发挥着重要的作用。虽然油储企业所用监测设备比较多，但不同生产单位监测出来的数据无法及时进行挖掘及运用，使得监测得到数据利用率不高，引发数据资源浪费的状况。对于以上方面的问题，如何开展监测数据监测工作，充分挖掘具有独特价值的信息，确保油气储运的安全性，成为各油气储运企业重点关注的问题。在线监测系统是大数据智能监测分析的代表，有利于及时筛选出存在的危险问题，支持对早期危险源予以识别，便于及早给予修正处理，为企业制定合理的安全管理决策提供重要的参考。

1 油气储运设备在线监测系统与传统管理系统 对接

1.1 传统管理系统出现的问题

油气具有易燃、易爆等特点，对其储运过程要求比较严格，特别是油气储运设备，油气储运过程中必须实施加热、加压处理，这种情况下会导致火灾、爆炸的危险性增加[1]。如果出现事故，不仅容易产生严重的经济损失及人员伤害，也会对整个社会产生不良的影响。油气储运阶段，容易引起安全事故的因素较多，因油气储运设备出现故障引起的危害具体涉及以下方面的内容：如所用储运设备设计不合理、设备陈旧等问题，极易引发油气泄露或爆炸等事故;工作人员未及时对储运设备或电线进行检查，使用阶段引发一系列的故障，最终导致油气储运阶段遇到摩擦起火，增加爆炸事故发生的风险;油气实际储运阶段，由于未使用恰当的防静电措施，油气在管道和设备内进行流动因摩擦引起静电反应，若未及时处理，会引起火花放电，从而引起火灾爆炸事故[2-3]。通过调查分析，多数油气储运企业虽然配备完备的检测设备，且在监测方面投入一定的人力、物力，但对于每日获取的监测数据如何有效处理显得力不从心，导致无法及时由异常状况下发现问题。对突然发生的闪爆或者其他突发事故难以实施有效的干预，只是被动给予事后补救处理。且由于油气储运企业所用传统管理系统遵循较多的标准，包含：国家标准、行业标准、技术指南等，涉及多个领域的技术问题，其实用性并未达到油气储运设备日常管理标准。数量庞大、繁多的指标体系难以统一到企业日常生产中，使得企业在油气储运监测管理上施展不开，管理效率偏低。中国油气储运单位长期积累过程中无法形成一套标准的管理体系，导致企业管理实践效率低下。在传统管理系统尤其是中小规模的储运单元，对检测信息难以实施恰当的处理，导致许多具有独特价值的信息极易忽视。当油气储运设备出现事故，企业掌握相关情况后安排工作人员入场实施查验，随之，报告给主要领导使用恰当的对策，这段宝贵的救援时间会浪费在检查、尝试解决对策等环节。如果在事故发生前采用的措施比较恰当，可以有效防止事故发生，但如果采用处理方式不当，尤其是监测指标之间发生联动，所实施的应急预案需要考虑综合方面的影响，需要制定全面的组合预案进行处理，避免事故愈演愈烈。

1.2 在线监测系统与传统管理系统的对接

企业开展任何一项活动均要根据企业的标准体系实施，在对系统进行设计开发阶段，需要结合企业技术、管理等工作人员的意见，把上述规范性文件、标准体系逐步细化，重组成达到企业实际要求的管理预案。参考欧美等国家标准手册制定经验，自上而下开展讨论，企业全员纷纷参与其中贡献计策，必要状况下询问专家的意见，融合企业内部工作者的经验及其智慧，保证所设计系统满足企业生产管理及其业务需求。在线监测系统不仅要对监测的数据实施处理，也支持把监测数据实施分类定级，促使其与企业已有管理预案相衔接，依据数据反映危险情况，有效扼杀潜在的风险因素，确保能够在事故发生初期消灭危险因素，进而弥补传统管理系统存在的问题[4-5]。此外，所设计的在线监测系统能够及时得到准确、持续性的信息，展现出良好的实用性，有利于及早发现危险源，通过恰当的对策进行修正处理，维护工作人员及其资源的安全，保证油气储运工作顺利展开。在线监测系统选取静态固定储罐作为对象，每一个监测指标对应多个分级配套预案，遵循油气储运企业已有标准体系、规范文件等开展设计。系统实际用于生产作业内必须进一步细化各项操作步骤，即：以上标准难以直接用到实际工作中。如：温度指标，当油气储运设备的温度丧失控制，传统管理系统各项注意事项分散到不同的规范文件中，若发现问题不利于快速找出可供参考的规范进行处理，导致实际应用效率不高。所设计的在线监测系统结合企业工作者的经验及各项标准体系文件，逐步细化企业繁杂的标准体系，有利于企业主管人员或者责任人员在出现问题后及时给予处理，避免产生更大的事故。

2 在线监测系统设计思想

系统规划作为在线监测系统形成初期，企业高层重视开展相关工作，自上而下进行合理的规划，确保所设计系统整体性有良好的规划。从实际层面分析，设计的系统要方便油气储运设备监测工作顺利展开。深入分析油气储运设备监测工作发现，明确一些影响油气储运设备安全的各项因素，如腐蚀程度定性指标，这些指标无法根据监测设备进行定量分析，进而确定系统的实际需求。对在线监测系统进行设计时，必须将定性指标所用监测方式考虑在内，例如：视频监控。有些指标是开展监测工作的关键性指标，可以进行定量监测，如温度、液位，确定系统必须增设哪些关键指标开展监测，了解数据采集、保存等过程。系统分析旨在明确系统“做什么”问题，对系统进行初步调查及其可行性分析之后，明确所设计的在线监测系统是否可行，特别是我国大型的储运监测系统投资较大、成本偏高，系统投入大量的人力和财力，难以高效率处理海量数据，安全管理方面也问题重重。从可行性方面来说，包括技术、经济等可行性研究。由技术层面来说，国内外油气储运企业的技术及其通信网络平台更加完善，计算机软件、网络更加成熟。从管理方面分析，为提升管理效率，设计合理的在线监测系统有利于提升油气储运企业管理水平，确保油气储运工作安全进行。由经济视角分析，所设计的系统局部优化日益完善，且投资成本较小。

3 系统设计原则

油气储运设备在线监测系统进行设计时，先要明确系统设计目标及其功能要求，从技术、经济方面分析其可行性，随之，设计系统总体结构及功能模块。系统设计遵循原则如下：可靠性，所设计的在线监测系统要求性能稳定，安全可靠，能够在恶劣的条件下长时间工作[6];经济性，在线监测系统设计时要求经济合理，性价比高;通用性，对在线监测系统进行设计时，要将其应用对象共性考虑在内，确保系统拥有较强的通用性，能够在油库推广使用;操作维护方便;系统软件设计时，要求配置友好的人机互动界面，从硬件方面来说，则应便于检修、维护;兼容性，在线监测系统支持不同类型的传感器，从而获得多种的参数信息[7]。

4 系统各模块设计

在线监测系统采用模块化思想开展设计，自登录界面开始，创建合理的数据库，设计功能模块界面，每个模块均细化至下层子模块，把复杂目标分解成多个便于维护、操作的子模块，为油气储运设备使用中在线监测工作提供设计思路。油气储运设备在线监测管理系统结构如图1所示。

4.1 登录管理界面设计

在线监测系统配置的登录界面简单易懂，主要功能是有效管控系统登录人员。登录界面包含账号、密码，用户登入时应选择登录人员的身份，例如：管理员、游客，管理员作为企业的负责人，游客则是企业的员工[8]。用户选择相应的身份后，输入正确的账号及密码方可顺利进入系统。先要对用户输入的信息展开初步验证，判定输入的信息是否正确。如果无效，提醒用户账号或者密码错误，跳出“输入信息有误”的提示。如果输入正确的信息，支持用户调用数据库，查看输入数据是否与数据库内存储的信息相符，如果符合，则成功调转至登录成功界面。

4.2 人员管理模块

根据油气储运企业组织机构设计状况，所有与监测对象有关部门均纳入人员管理方面。先创建人员管理数据库，把各个部门主管工作人员设置成紧急联络人，当发现监测的信息存在异常状况，通过数据库快速发出监测报告让有关负责人及时阅读，做好预案部署及其执行工作。后续管理人员可通过点击创建新联系人，直接添加一系列的信息，通过添加Outlook或利用电子邮件收集各项数据，操作完成后点击关闭按钮。管理员管理数据时，要把每一部分的负责人当做紧急联系人，如果出现预警信息，要及时告知相关负责人。

4.3 设备管理功能

因油气储罐的分类不同，其规格有一定的差别，对油气储运设备開展管理阶段，储罐主要分成固定、浮顶储罐。先要创建设备管理数据库，企业拥有的监测对象所有信息均输送到数据库内，包括设备名称、购买时间。此外，支持新增加储罐，用鼠标单击新增设备这一选项，点击设备管理库，完成新增设备的添加、修改、删减等操作。设备管理过程中支持对信息进行维护。用户通过鼠标对资产管理选项进行操作，可以及时增加、查询资产状况。

4.4 数据管理功能

油气储运部门使用的监测设备将各项信息上传到监控平台，管理者依据监测对象将数据导出为excel形式保存起来。例如：油罐1在2020年5月11日-5月12日监测信息如表1所示。由系统监测获取的信息导出到excel表格，随之，上传至监测系统内。日常工作时依据储罐编号存储每天得到的监测数据，每天监测获取的数据也可追加至数据库内。为准确开展分类，根据单指标展开PNN自动分类，储罐1相应的监测指标主要划分温度、介质浓度等数据库，每一个数据库根据监测对象（储罐1、储罐2……）分组根据时间顺序完成保存。

4.5 指标管理

由于储罐具有较多的分类，根据其位置划分，包含半地下、海底储罐、地上储罐、海上储罐等;依据油品划分，包含原油、润滑油罐等;依据形式划分成球形、立式等;从温度方面划分，包含高、低、常温储罐。由于储罐的属性存在差异，会在一定程度上影响监测指标选取。以静态储罐为依据，暂时选取温度、液位、压力以及介质浓度这4个指标，如果上述因素出现问题，直接影响油气储运设备正常工作。在线监测系统实际运行中会对油气储运设备进行监控，从而获取一系列的数据信息。设计恰当的在线监测系统能对上述指标进行监测，若温度指标出现异常，系统会发出预警提示信息，便于工作人员及时开展恰当的处理。

4.6 预案数据库

本研究所用预案来源于油气储运企业所用的技术指导手册，但并不是照搬手册相关内容，对在线监测系统进行设计与开发过程中，通过企业技术人员、工作人员制定与系统相关的监测指标，并对企业标准体系进行重塑修订处理，变更成行之有效的措施，预案数据库设计的界面如图2所示。根据监测设备对话框选取储罐1，自相关指标对话框中选定温度这一指标。用鼠标点击第三类，能够及时调用异常温度状态下的三级预案。所选预案会根据具体情况进行分析，可以开展“增加/修改预案”操作，随后，将“ word 版报告”导出，可采用邮件方法发送至有关负责人阅览。

5 结语

总之，在线监测系统用于油气储运企业实际工作中，有利于降低油气储运过程中安全事故发生率，及时扼杀潜在的危险。因此，设计一款支持油气储运设备实际监测的在线监测系统。对系统进行设计前，先分析传统管理系统面临的问题，然后研究系统设计思想及原则。对油气储运设备各项指标实施检测，完成数据存储工作，支持对数据展开筛选和分析，便于及时发现油气储运设备存在的问题，确保其安全的运行。

【参考文献】

[1] 李红明，谭其勇，陈战，等. 基于激光光声光谱技术的变压器绝缘油故障气体在线监测系统研究[J]. 电气应用，2020，39（4）：67-70，88.

[2] 褚佳欢，占南，韩毓旺. 基于TeflonAF/陶瓷复合膜和电化学传感器的变压器油中溶解气体的在线监测系统[J]. 理化检验（化学分册），2019，55（5）：530-535.

[3] 陈浩，刘珊，沈博臣. 油气储运设施在线监测预警系统设计[J]. 粘接，2020，43（8）：32-36.

[4] 饶永超，才政，陈磊，等. 伴管式天然气管道泄漏在线监测系统[J]. 常州大学学报（自然科学版），2017，29（4）：73-79.

[5] 于兰梅，张玉路. 加油机油气回收在线监测系统应用研究[J]. 技术与市场，2021，28（2）：133-134.

[6] 陈秀玲. 加油站油气回收在线监测智能系统应用研究[J]. 科技创新与应用，2020（36）：156-158.

[7] 付勃昌，李季，邓锐，等. 海上油气田能耗在线監测系统的设计与探讨[J]. 仪器仪表用户，2021，28（8）：8-10，75.

[8] 张志财，刘保双，王忠杰，等. 钻井液性能在线监测系统的研制与现场应用[J]. 钻井液与完井液，2020，37（5）：597-601，607.