基于FCM理念的輸油生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)按需求自重構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張玉龍 (長(zhǎng)慶油田分公司第二輸油處,甘肅 慶陽 745000 )

盧東方 (長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,湖北 荊州 434020)

秦 峰 (荊州市悠狗網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,湖北 荊州 434000)

汪忠德 (中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇 南京 210014)

基于FCM理念的輸油生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)按需求自重構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張玉龍 (長(zhǎng)慶油田分公司第二輸油處,甘肅 慶陽 745000 )

盧東方 (長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,湖北 荊州 434020)

秦 峰 (荊州市悠狗網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,湖北 荊州 434000)

汪忠德 (中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇 南京 210014)

針對(duì)傳統(tǒng)電子報(bào)表依托Excel進(jìn)行報(bào)表數(shù)據(jù)展示和分析計(jì)算的不足，運(yùn)用“以設(shè)備為中心”(FCM)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，將動(dòng)態(tài)的管道、場(chǎng)站及設(shè)備關(guān)系管理作為系統(tǒng)的核心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)報(bào)表樣式按需求自重構(gòu)、場(chǎng)站設(shè)備結(jié)構(gòu)按需求自定義的全動(dòng)態(tài)管理模式。通過在長(zhǎng)慶油田第二輸油處生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)開發(fā)過程中的實(shí)踐應(yīng)用，驗(yàn)證了其合理性。

FCM；輸油管道；生產(chǎn)報(bào)表；數(shù)據(jù)庫；按需求自重構(gòu)；報(bào)表系統(tǒng)

目前，輸油企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)往往通過WEB界面進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SQL等數(shù)據(jù)庫中，再通過程序?qū)⒃紨?shù)據(jù)提取到Excel模板里，數(shù)據(jù)的分析處理通過Excel的公式編輯功能實(shí)現(xiàn)。其數(shù)據(jù)量大，報(bào)表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及公式較多，出現(xiàn)錯(cuò)誤不易識(shí)別，調(diào)度人員每天需要花費(fèi)3～5h的時(shí)間才能完成報(bào)表內(nèi)容的核查工作，工作效率低，重復(fù)勞動(dòng)，造成人力浪費(fèi)。同時(shí)，報(bào)表的結(jié)構(gòu)是固定的，當(dāng)輸油場(chǎng)站因改擴(kuò)建，增加管道、增加設(shè)備后，報(bào)表無法自由調(diào)整，尋求專業(yè)技術(shù)服務(wù)不利于節(jié)約成本，修改不及時(shí)。結(jié)構(gòu)變化后的模板數(shù)據(jù)無法與歷史數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，無法大批量的分析研究生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)。為了解決上述問題，運(yùn)用基于“FCM”(Facility Center Management，設(shè)施中心管理)[1]的輸油生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，筆者以動(dòng)態(tài)化設(shè)置輸油管道、輸油站、站間關(guān)系、輸油站從屬設(shè)備的種類和數(shù)量構(gòu)成為核心功能，實(shí)現(xiàn)了報(bào)表功能與結(jié)構(gòu)的按需求自重構(gòu)。

1 需求概述

設(shè)計(jì)基于FCM理念的輸油生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)，其目的在于提供一個(gè)可擴(kuò)展性強(qiáng)，集數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表展示、內(nèi)容動(dòng)態(tài)設(shè)定的報(bào)表管理系統(tǒng)[2-3]。主要滿足以下需求：①動(dòng)態(tài)設(shè)定管線及參數(shù)(上下站關(guān)系、長(zhǎng)度、管徑、壁厚、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)年輸量)；②動(dòng)態(tài)設(shè)定輸油站及參數(shù)(設(shè)備、流程關(guān)系、交接口與管線關(guān)聯(lián))，定義每個(gè)輸油站所需要展示的報(bào)表內(nèi)容；③定義罐、流程、設(shè)備的屬性參數(shù)(直徑，額定功率，額定排量，揚(yáng)程等),設(shè)定設(shè)備及其關(guān)聯(lián)的運(yùn)行參數(shù)(壓力、流量、溫度、液位、含水、密度、電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、耗電量、壓油量、耗油量、加劑量、地溫);④對(duì)一次數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、糾錯(cuò)、運(yùn)算處理、存儲(chǔ)和編輯,對(duì)二次數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算存儲(chǔ);⑤對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性進(jìn)行甄別，提示完善(不能缺項(xiàng)、漏項(xiàng)、多項(xiàng));⑥對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行按日、周、月、季度、年或特定時(shí)間段進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)匯總、計(jì)算分析和報(bào)表輸出,按設(shè)備、單站、管線統(tǒng)計(jì)，全處管網(wǎng)統(tǒng)計(jì)匯總。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

基于需求分析，可以將系統(tǒng)的主要功能大致分為信息管理、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出、系統(tǒng)管理等幾大部分，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)框圖

1)輸油管道表 一個(gè)輸油企業(yè)中有若干條輸油管道。輸油管道表用于存放管線名稱、狀態(tài)和管道路線參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)為每條管線分配獨(dú)立的管線編號(hào)。

2)輸油站表 輸油站是輸油管道中的節(jié)點(diǎn)，若干個(gè)輸油站通過輸油管道連接起來就構(gòu)成了輸油管道。輸油站表只存放輸油站的基本信息，如名稱、海拔、狀態(tài)、管道類型等。每個(gè)輸油站都有唯一的編號(hào)標(biāo)識(shí)。

3)站間關(guān)系表 一條管線中包含有若干輸油站，輸油站與輸油站之間相互連通，站間關(guān)系表專門用于描述輸油管道與輸油站、輸油站與輸油站之間的關(guān)系。輸油線路中，根據(jù)輸油的流向，一個(gè)輸油站收到上游的輸入，并把原油輸往下游的輸油站，這組關(guān)系中前一個(gè)輸油站稱為交油站，后一個(gè)輸油站被稱為接油站。如果原油在下一個(gè)輸油站中仍然要繼續(xù)傳輸，它在另一組關(guān)系中就變?yōu)榻挥驼尽８鶕?jù)以上關(guān)系，站間關(guān)系表由輸油管道、交油站、接油站、站間管道參數(shù)、站間狀態(tài)等組成，并設(shè)置輸油管道、交油站、接油站為主鍵。此外，由于實(shí)際生產(chǎn)中的管線存在交叉，交差的節(jié)點(diǎn)就視為輸油站。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能比較好地解決這種交差的問題[4]。

4)設(shè)備信息表 一個(gè)輸油站包含有若干流量計(jì)、輸油泵、加熱爐、換熱器、儲(chǔ)油罐等設(shè)備。每種設(shè)備建立獨(dú)立的表來存放設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。各設(shè)備依靠輸油站編號(hào)與輸油站表進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

5)輸油數(shù)據(jù)表 各輸油站在整點(diǎn)采集輸油數(shù)據(jù)，每天24組，每組包含收到上游站的輸送的接油數(shù)據(jù)和輸出給下游站的交油數(shù)據(jù)，主要是記錄油品交接過程中的計(jì)量化驗(yàn)信息，以及油品物性。

6)設(shè)備數(shù)據(jù)表 設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)也是每個(gè)整點(diǎn)采集一次，分別存放到對(duì)應(yīng)的設(shè)備數(shù)據(jù)表中。

3.2數(shù)據(jù)配置

在對(duì)數(shù)據(jù)表設(shè)置后，將參數(shù)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、關(guān)系等進(jìn)行了分離，這種設(shè)計(jì)降低了數(shù)據(jù)間的耦合度，使得對(duì)各種關(guān)系的配置靈活度大大增強(qiáng)，能夠比較好地實(shí)現(xiàn)下述配置功能，解決運(yùn)行中工藝流程變更所造成的不便：①動(dòng)態(tài)設(shè)定管線及參數(shù)，如長(zhǎng)度、管徑、壁厚、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)年輸量等；②動(dòng)態(tài)設(shè)定輸油站及參數(shù)，如設(shè)備、流程關(guān)系、交接口與管線關(guān)聯(lián)；③動(dòng)態(tài)設(shè)定設(shè)備的屬性參數(shù)，如直徑、額定功率、額定排量、揚(yáng)程等；④動(dòng)態(tài)設(shè)定設(shè)備及其關(guān)聯(lián)的運(yùn)行參數(shù)，如壓力、流量、溫度、液位、含水、密度、電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、耗電量、壓油量、耗油量、加劑量、地溫等。

3.3數(shù)據(jù)錄入

①由輸油企業(yè)調(diào)控中心配置好數(shù)據(jù)參數(shù)后，數(shù)據(jù)錄入由各站按統(tǒng)一按整點(diǎn)通過應(yīng)用程序錄入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上報(bào)的及時(shí)性得到加強(qiáng)。②通過在系統(tǒng)存儲(chǔ)的服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)精度和數(shù)據(jù)上下限有效性驗(yàn)證，使得運(yùn)行報(bào)表更加真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠。③另外為了解決網(wǎng)絡(luò)中斷狀態(tài)下的數(shù)據(jù)錄入與上傳問題，特別開發(fā)了離線報(bào)表模板自動(dòng)生成，批量上傳功能。在因網(wǎng)絡(luò)故障等原因，無法訪問報(bào)表系統(tǒng)時(shí)，可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)在本地計(jì)算機(jī)填寫，然后通過外部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)控中心，進(jìn)行批量導(dǎo)入，此項(xiàng)功能保證了數(shù)據(jù)的整體完整性。

3.4報(bào)表生成

在保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下，報(bào)表的生成是整個(gè)系統(tǒng)中的核心。所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都會(huì)在報(bào)表中匯總、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)。輸油企業(yè)的報(bào)表一般分為輸油站報(bào)表、輸差報(bào)表、日運(yùn)行報(bào)表和日盤庫報(bào)表。

1)輸油站報(bào)表 輸油站報(bào)表包含有接油(來油)信息、外輸信息、各種設(shè)備(流量計(jì)、輸油泵、加熱爐、換熱器、儲(chǔ)油罐等)信息。輸油數(shù)據(jù)需先明確站間關(guān)系，通過站及其所在線路在站間關(guān)系表中查詢到與之關(guān)聯(lián)的站點(diǎn)，明確對(duì)應(yīng)的接油、交油站點(diǎn)。輸油數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)為每個(gè)整點(diǎn)一條數(shù)據(jù)，而報(bào)表中的一條數(shù)據(jù)包含一個(gè)工作日的24組數(shù)據(jù)，因而需要對(duì)原始數(shù)據(jù)按工作日和站進(jìn)行獲取，并行列互換。針對(duì)這種復(fù)雜的轉(zhuǎn)換操作采用了游標(biāo)和臨時(shí)表的機(jī)制來解決數(shù)據(jù)組織的問題。

輸油數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)處理完畢后都分別使用不同的臨時(shí)表存儲(chǔ)最終的報(bào)表數(shù)據(jù)，盡管各臨時(shí)表的結(jié)構(gòu)相同，但數(shù)據(jù)的格式(精度)并不統(tǒng)一，不能機(jī)械地整合到一個(gè)單獨(dú)的表整體輸出。輸油站報(bào)表存儲(chǔ)過程輸出結(jié)果時(shí)按既定的格式分別輸出輸油數(shù)據(jù)表和各設(shè)備數(shù)據(jù)表。再由應(yīng)用程序進(jìn)行簡(jiǎn)單地整合即可生成完整的輸油站報(bào)表。

2)輸差報(bào)表 輸差報(bào)表是對(duì)輸油過程中原油損耗的直觀描述，解決輸差問題首先要處理的是站間關(guān)系，找準(zhǔn)站間關(guān)系后，計(jì)算相鄰站點(diǎn)的收到量與外輸量的差值即可得到某個(gè)時(shí)刻的輸差。關(guān)系的確定也采用游標(biāo)機(jī)制逐項(xiàng)查找相關(guān)站點(diǎn)。需要注意的是，對(duì)線路中的首、末站需要特殊處理，首站只接收其他輸油單位的輸入，末站只對(duì)其他輸油單位輸出，與首站或末站相關(guān)聯(lián)的外部站點(diǎn)不屬于本單位，不參與輸差計(jì)算。

3)日運(yùn)行報(bào)表 日運(yùn)行報(bào)表分別對(duì)輸油站輸油、庫存、消耗數(shù)據(jù)匯總，對(duì)站間進(jìn)出站數(shù)據(jù)匯總，對(duì)全單位交接油匯總。匯總時(shí)同時(shí)展示當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的統(tǒng)計(jì)對(duì)比。該報(bào)表同樣相當(dāng)復(fù)雜，使用存儲(chǔ)過程也能比較好地解決這種復(fù)雜的報(bào)表。

4)日盤庫報(bào)表 日盤庫報(bào)表涉及的內(nèi)容較雜，包含庫存、燃耗、交接油及與前日的環(huán)比。

4 應(yīng)用效果

該系統(tǒng)在長(zhǎng)慶油田分公司第二輸油處進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，投運(yùn)一年多以來，在各輸油站以及調(diào)度控制中心用戶中得到了充分的肯定，取得了良好的效果。

(1)基于FCM理念的生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)報(bào)表的開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)了以“4個(gè)自主、2個(gè)集中”為特色的全動(dòng)態(tài)報(bào)表管理功能，即在報(bào)表管理后臺(tái)實(shí)現(xiàn)了新建管道自主添加、上下站關(guān)系自主調(diào)整、新建設(shè)備自主錄入、報(bào)表內(nèi)容自主設(shè)置；生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中錄入，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，離線填報(bào)、集中上傳等功能。此系統(tǒng)把日常生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)與管道設(shè)備基礎(chǔ)信息動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)的海量存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)提取、精確驗(yàn)證、高效分析，確保了生產(chǎn)第一手資料的真實(shí)準(zhǔn)確，為進(jìn)一步針對(duì)特定設(shè)備、特定工況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析提供了信息基礎(chǔ)和平臺(tái)支持。

(2)基于FCM理念的生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面表現(xiàn)卓越。調(diào)度人員使用傳統(tǒng)報(bào)表，需要3～5h才能檢查核對(duì)完成的工作，新系統(tǒng)只需要15min即能完成。新系統(tǒng)的應(yīng)用將每天發(fā)布生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表信息的時(shí)間由傳統(tǒng)的10∶00左右提前到了8∶40分之前。

(3)FCM理念所帶來的良好的按需求自重構(gòu)功能，確保了報(bào)表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高自由度和可擴(kuò)展性。在長(zhǎng)慶油田第二輸油處，自新報(bào)表系統(tǒng)投運(yùn)以后，該單位先后投產(chǎn)了2條新建輸油管道，投運(yùn)了1條輸油管道反輸流程，改擴(kuò)建了3座輸油站工藝流程，有4處交接口站點(diǎn)關(guān)系發(fā)生變化。按照傳統(tǒng)思路，每一次的變更都尋求外部技術(shù)服務(wù)，將至少發(fā)生技術(shù)服務(wù)費(fèi)用80萬元。并且服務(wù)未完成之前，還直接影響生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄取的真實(shí)性和統(tǒng)計(jì)分析的準(zhǔn)確性，影響全年數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)匯總。正是因?yàn)樵撎庨_發(fā)了基于FCM理念的輸油生產(chǎn)報(bào)表系統(tǒng)，其良好的按需求自重構(gòu)功能確保了所有報(bào)表結(jié)構(gòu)有關(guān)的變更設(shè)置都能通過簡(jiǎn)單的系統(tǒng)后臺(tái)操作自動(dòng)完成，無需外部技術(shù)服務(wù)，熟練的調(diào)度人員就能進(jìn)行設(shè)置，大大提高了系統(tǒng)的靈活度和可移殖性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

致謝:對(duì)長(zhǎng)慶油田第二輸油處各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和員工的大力支持和幫助表示感謝！

[1]張斌,王俏文.生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2000(14): 55-58.

[2]盧琳生.管理信息系統(tǒng)需求調(diào)研分析指南[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/f14932e819e8b8f67c1cb9d6.html,2011-09-16.

[3]王澤秋,張志鋒,王學(xué)林.基于UML 的企業(yè)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].企業(yè)信息化,2005(增):24-26.

[4]科學(xué)數(shù)據(jù)庫需求說明書參考模板[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

張玉龍(1985-)，男， 2007年大學(xué)畢業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事地面建設(shè)和油氣儲(chǔ)運(yùn)科研管理等方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛