LNG運(yùn)輸船舶船岸兼容數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)開發(fā)

鄭 坤，時(shí)光志，周 毅

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

0 引言

近年來全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG作為重要的清潔能源已成為世界油氣工業(yè)新的熱點(diǎn)。全球LNG產(chǎn)業(yè)包括天然氣液化、LNG海運(yùn)、LNG接收站、LNG運(yùn)輸和利用等各個(gè)環(huán)節(jié)。

2004年6月，國(guó)家發(fā)改委制定了《關(guān)于我國(guó)液化天然氣進(jìn)口方案的建議》，提出在廣東、福建、山東、浙江、上海、江蘇、遼寧、河北、天津、廣西等沿海地區(qū)建設(shè)若干LNG接收碼頭。我國(guó)已經(jīng)規(guī)劃的LNG接收站目前一共有13個(gè)陸地岸站，至今已有廣東、福建、上海、青島、如東、唐山、珠海、海南等LNG項(xiàng)目建設(shè)完成[1]。

為確保LNG船舶安全靠離LNG接收站碼頭和LNG的輸送操作安全，在LNG船舶進(jìn)入LNG接收站碼頭之前，必須開展靠離泊及船岸匹配研究[2]。然而，由于船岸兼容所涉及到的信息空間跨度大，致使研究所需數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，格式類型眾多且難于共享。因此，建立LNG運(yùn)輸船舶船岸兼容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)顯得尤為重要[3]。

盛蘇建等[4]提出的船岸兼容研究?jī)?nèi)容包括航行兼容性、靠離泊兼容性、卸料臂兼容性、儲(chǔ)存能力兼容性和人員兼容性等方面。在流程上，包括船舶準(zhǔn)入程序、托運(yùn)人提交信息、LNG終端提交文件、初次船岸界面會(huì)議等。通過研究，建立和完善安全作業(yè)程序,確保了安全生產(chǎn)。

本文通過對(duì)船岸兼容分析方法進(jìn)行研究，構(gòu)建船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫，將其分為終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容性分析、統(tǒng)計(jì)分析、系泊分析、靠離泊分析、文檔自動(dòng)化功能，從而可以高效地完成LNG運(yùn)輸船舶與碼頭兼容性的快速分析。

1 數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)庫訪問

不同的用戶對(duì)于數(shù)據(jù)庫的使用權(quán)限是不同的。用戶一共可以分成四類，分別是:系統(tǒng)管理員、船岸兼容分析用戶、船公司、終端公司。數(shù)據(jù)庫則可分為船型數(shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)管理員能夠?qū)Υ蛿?shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和架構(gòu)進(jìn)行讀寫；船岸兼容分析用戶能夠讀取船型數(shù)據(jù)庫、終端數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，讀寫船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)；船公司能夠讀寫船型數(shù)據(jù)庫，讀取終端數(shù)據(jù)庫；終端公司能夠讀取船型數(shù)據(jù)庫，讀寫終端數(shù)據(jù)庫。用戶及權(quán)限關(guān)系圖如圖1所示。

1.2 終端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

終端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)圖共分為7個(gè)部分：聯(lián)系方式、碼頭主要參數(shù)、系泊、靠離泊、裝卸、安全性、環(huán)境，共由32張表構(gòu)成。

(1)在聯(lián)系方式這項(xiàng)上，由TA_Contact、TA_Agent等表組成,里面含有終端聯(lián)系人與代理人等的地址、電話、郵箱、網(wǎng)站等信息。

圖1 用戶及權(quán)限關(guān)系圖

(2)在碼頭主要參數(shù)這項(xiàng)上，由TA_Sum、TA_Fit、TA_StorCapa、TA_Unit等表組成,里面含有碼頭的基本設(shè)施信息、主尺度限制、具體參數(shù)、各項(xiàng)規(guī)范要求、儲(chǔ)存能力等信息。

(3)在系泊這項(xiàng)上，由TA_Fender、TA_BreaDolph、TA_HookBall等表組成,里面含有系纜墩和靠船墩的設(shè)備信息以及用于OPTIMOOR軟件計(jì)算所需要的信息。

(4)在靠離泊這項(xiàng)上，由TA_TugReq、TA_ApprRada、TA_OtheSpec、TA_gangway等表組成,里面含有終端登船梯信息、雷達(dá)設(shè)備信息和登船梯設(shè)備等信息。

(5)在裝卸這項(xiàng)上，由TA_LoadDiscArms、TA_DOA、TA_FOA、TA_Frew、TA_LN2等表組成,里面含有卸料臂、燃油臂、淡水連接裝置等設(shè)備信息。

(6)在安全性這項(xiàng)上，由TA_ESDLink、TA_FireCon、TA_Bondcabl、TA_FireFigh、TA_Comu等表組成,里面含有ESD系統(tǒng)信息、電纜通訊信息、消防信息等。

(7)在環(huán)境這項(xiàng)上，由TA_Tidal、TA_WeaLimi、TA_OtheEnviInfo等表組成,里面含有終端的潮汐信息、環(huán)境信息、其他條件限制信息等。

1.3 船型數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

船端數(shù)據(jù)庫架構(gòu)圖主要包括6個(gè)部分：聯(lián)系方式、主要參數(shù)、系泊、裝卸、安全性、靠離泊，共由22張表構(gòu)成。

(1)在聯(lián)系方式這項(xiàng)上，主要由V_Contact、V_Agent等組成,里面含有船端聯(lián)系人與代理人等的地址、電話、郵箱、網(wǎng)站等信息。

(2)在主要參數(shù)這項(xiàng)上，主要由V_MainChar、V_ManiFold、V_Crane等表組成,里面含有船型主尺度、船端管匯的位置和船端吊機(jī)的位置、起吊能力等信息。

(3)在系泊這項(xiàng)上，主要由V_MoorLine、V_LineType、V_Winch、V_Fender等表組成,里面含有船型導(dǎo)纜孔信息、纜繩類型、導(dǎo)纜器、護(hù)舷等信息。

(4)在裝卸這項(xiàng)上，主要由V_Pump、V_OtheArm等表組成,里面含有液貨泵信息、船端其他管匯等信息。

(5)在安全性這項(xiàng)上，主要由V_ESDLink、V_TensMoniSys、V_FireConne、V_FireFigh等表組成,里面含有船端ESD系統(tǒng)、纜繩拉力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、消防等信息。

(6)在靠離泊這項(xiàng)上，主要由V_Thruster、V_ApprRAda、V_OtheSpec等表組成,里面含有側(cè)推器信息、雷達(dá)信息、其他參數(shù)等信息。

1.4 船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫

在船岸兼容分析中，一共包含了41項(xiàng)兼容分析，其中，包括了對(duì)船舶主尺度兼容性分析、卸料臂工作范圍兼容性分析、管匯布置兼容性分析、登船梯工作范圍兼容性分析、ESD系統(tǒng)兼容性分析等。當(dāng)對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船舶和接收站碼頭進(jìn)行分析時(shí)，就會(huì)將分析結(jié)果儲(chǔ)存到船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫中。今后如果還要使用這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，就可以在數(shù)據(jù)庫中直接調(diào)用此數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

船岸兼容系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。船岸兼容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要包括終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容性分析數(shù)據(jù)庫，本研究通過Access實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。系統(tǒng)共有6大功能模塊：數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊、兼容性分析模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、系泊分析模塊、靠離泊分析模塊、文檔自動(dòng)化模塊，本研究通過VB.net實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)。此外，還需要使用OPTIMOOR軟件對(duì)系泊時(shí)的纜繩拉力和系纜墩的受力進(jìn)行計(jì)算。

圖2 船岸兼容系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

2.1 兼容性分析模塊

兼容性分析模塊是通過讀取終端數(shù)據(jù)庫和船型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并對(duì)2組數(shù)據(jù)的邏輯計(jì)算，得出是否能夠兼容的結(jié)論，同時(shí)將各項(xiàng)的兼容性分析結(jié)果存儲(chǔ)到船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫中。其中，要進(jìn)行兼容性邏輯計(jì)算的主要有：船舶主尺度是否能滿足終端碼頭的要求，卸料臂能否在安全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，管匯布置是否滿足要求，ESD系統(tǒng)是否兼容。

2.2 統(tǒng)計(jì)分析模塊

統(tǒng)計(jì)分析模塊用于查看液化天然氣運(yùn)輸船舶數(shù)量和終端碼頭數(shù)量，在選定指定碼頭和LNG運(yùn)輸船舶進(jìn)行兼容性分析時(shí)，能夠在功能模塊里對(duì)缺失的信息進(jìn)行添加或?qū)σ延械男畔⑦M(jìn)行修正，保證了兼容性分析的完整性和正確性。

2.3 系泊分析模塊

系泊分析模塊通過使用OPTIMOOR軟件，在選擇好系泊方案和工況之后，進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果[5]。該模塊主要根據(jù)以下3個(gè)參數(shù)進(jìn)行判別：纜繩拉力是否超過極限破斷應(yīng)力，護(hù)舷受力是否滿足要求，系纜墩受力是否超過極限值。只有當(dāng)3個(gè)參數(shù)同時(shí)滿足要求時(shí)，才能夠通過系泊分析。

2.4 靠離泊分析模塊

靠離泊分析模塊主要用于生成航線圖以供液化天然氣運(yùn)輸船舶在進(jìn)出港口時(shí)提供參考。在通過讀取數(shù)據(jù)庫中的港口岸線信息后，在軟件中選取初始點(diǎn)、初始航向角，然后在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)通過調(diào)整主機(jī)功率和舵角參數(shù)對(duì)航線進(jìn)行調(diào)整，最終模擬出液化天然氣運(yùn)輸船舶從初始點(diǎn)到碼頭停靠點(diǎn)的航線。

2.5 文檔自動(dòng)化模塊

文檔自動(dòng)化模塊通過對(duì)兼容性分析、系泊分析、靠離泊分析、統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，自動(dòng)生成一份船岸兼容的文檔，可以直觀地體現(xiàn)出終端數(shù)據(jù)和船型數(shù)據(jù)以及其中的兼容結(jié)果。

2.6 數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊

通過數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊，能夠使得船岸兼容數(shù)據(jù)庫和各個(gè)模塊之間能夠相互調(diào)用。此外，通過數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊，也能夠?qū)?shù)據(jù)庫的終端數(shù)據(jù)和船型數(shù)據(jù)進(jìn)行增添、刪除與修改。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

船岸兼容系統(tǒng)可用于不同類型的LNG運(yùn)輸船與不同類型的LNG接收端兼容性快速匹配，并給出兼容性分析報(bào)告與分析結(jié)論。船岸兼容系統(tǒng)的應(yīng)用過程主要包括數(shù)據(jù)庫的建立、船岸兼容分析項(xiàng)目的建立、兼容性評(píng)估等。

(1)數(shù)據(jù)庫的建立。由系統(tǒng)管理員根據(jù)接收端提供的數(shù)據(jù)，將接收端相關(guān)信息錄入至數(shù)據(jù)庫中。由系統(tǒng)管理員根據(jù)LNG運(yùn)輸船公司提供的資料，將LNG運(yùn)輸船的信息錄入至數(shù)據(jù)庫中。

(2)船岸兼容分析項(xiàng)目的建立。當(dāng)有船岸兼容性分析請(qǐng)求，且相關(guān)的LNG運(yùn)輸船、LNG接收端均在數(shù)據(jù)庫中時(shí)，首先由LNG運(yùn)輸船方提供待評(píng)估LNG運(yùn)輸船的狀態(tài)，包括LNG貨物的體積、船舶的艏艉吃水等；然后由LNG接收端提供預(yù)訂靠泊時(shí)間段內(nèi)，碼頭的潮高、流速、浪高及風(fēng)速等信息；最后用戶根據(jù)上述信息建立船岸兼容分析任務(wù)。

(3)兼容性評(píng)估。采用船岸兼容分析系統(tǒng)，可以評(píng)估指定LNG運(yùn)輸船與指定LNG接收端，在對(duì)應(yīng)的環(huán)境載荷下的兼容性，生成評(píng)估報(bào)告并給出評(píng)估結(jié)論。

船岸兼容性分析系統(tǒng)已在“海洋石油301”LNG運(yùn)輸船與海南LNG終端、廣西防城港LNG終端及大連LNG終端等多個(gè)LNG接收站的兼容性分析實(shí)際工程中得到應(yīng)用。船岸兼容分析系統(tǒng)的應(yīng)用，有效提高了上述工程項(xiàng)目中船岸兼容分析的效率，對(duì)提高LNG運(yùn)輸船及LNG接受端的經(jīng)濟(jì)性與安全性均有較重要意義。

4 結(jié)論

本研究針對(duì)LNG運(yùn)輸船舶與LNG接收終端的兼容性分析，通過集成Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)、OPTIMOOR系泊計(jì)算、VB.NET軟件開發(fā)等技術(shù)，構(gòu)建了船岸兼容分析系統(tǒng)。船岸兼容數(shù)據(jù)庫由三個(gè)子數(shù)據(jù)庫組成：終端數(shù)據(jù)庫、船型數(shù)據(jù)庫、船岸兼容分析數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)具有六大模塊，所對(duì)應(yīng)的有六大功能：兼容性分析、統(tǒng)計(jì)分析、系泊分析、靠離泊分析、文檔自動(dòng)生成功能、數(shù)據(jù)維護(hù)功能。本系統(tǒng)為船岸兼容研究提供數(shù)據(jù)支撐和結(jié)果可視化，提高了工作效率，為在實(shí)際操作中的科學(xué)決策提供可靠的信息支持。

目前，船岸兼容數(shù)據(jù)庫中收錄有2條LNG運(yùn)輸船和114個(gè)接收碼頭信息。隨著該系統(tǒng)的使用，可使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量進(jìn)一步增加，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步挖掘，以滿足不同船方和岸方對(duì)系統(tǒng)的使用需求。

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