油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳浩 劉珊 沈博臣

摘要：隨著人們對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施安全性能的不斷提高，使用在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)將能夠降低安全事故的發(fā)生，防患于未然。于是文章將設(shè)計(jì)一種油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。首先對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行分析，然后再研究系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。通過對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的問題，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，有利于油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：油氣儲(chǔ)運(yùn);監(jiān)測(cè)預(yù)警;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE97

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）08-0032-05

Design of Online Monitoring and Early Warning System for Oiland Gas Storage and Transportation Facilities

CHEN Hao.LIU Shan.SHEN Bo-chen

（Hangzhou Manufature Security Science and Technology Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310007.China）

Abstract ： As people continue to improve the safety performance of oil and gas storage and transportation facilities.the use of online monitoring and early warning systems will reduce the occurrence of safety accidents.Therefore.the paper will design an online monitoring and early waming system for oil and gas storage and transportation facili-ties.First analyze the preparations before the system design，and then study the system design process.By monitor-ing relevant indicators of oil and gas storage and transportation facilities.relevant data is stored.and the data isscreened and analyzed，so that problems in oil and gas storage and transportation facilities can be discovered intime and early wamings are issued.which is conducive to the safe operation of oil and gas storage and transporta-tion facilities .

Key words ： oil and gas storage and transportation;monitoring and early warning; system design

油氣在運(yùn)輸過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橛蜌鈱儆谝环N危險(xiǎn)產(chǎn)品，燃點(diǎn)低，且容易產(chǎn)生靜電，于是就會(huì)發(fā)生燃燒爆炸等危險(xiǎn)事故[1]。油氣在運(yùn)輸過程中發(fā)生安全事故將會(huì)造成極大的傷害。所以對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)變動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出預(yù)警，從而可以降低危險(xiǎn)事故的發(fā)生[2]。于是文章將設(shè)計(jì)一種油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的分析階段

1.1設(shè)計(jì)方法

一般情況下，管理信息具有信息量大、處理復(fù)雜、來源廣泛、處理方式較多等特征，而且在各行各業(yè)中都會(huì)存在信息管理，且這些信息管理會(huì)直接影響著各種決策[3]。而且只要涉及到信息處理方面的問題，其效率和質(zhì)量將會(huì)對(duì)其結(jié)果造成直接的影響。信息處理大致經(jīng)歷了收集、傳輸、加工、存儲(chǔ)、維護(hù)和使用等幾個(gè)階段，在油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)涉及中也會(huì)設(shè)計(jì)到信息管理，其在線檢測(cè)預(yù)警也是需要對(duì)信息進(jìn)行分析之后，然后做出預(yù)警處理。于是在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)信息的處理過程包含著監(jiān)測(cè)識(shí)別信息數(shù)據(jù)，將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞和接收，然后對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加工，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并且將正常數(shù)據(jù)與異常數(shù)據(jù)區(qū)別，存儲(chǔ)或剔除，從而達(dá)到簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的目的，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，從而提高數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性，最后就是利用數(shù)據(jù)做出相關(guān)決策，且提高決策效率，該過程即為在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)信息處理和利用的過程。

通過對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的具體了解，且基于系統(tǒng)的生命周期，對(duì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)使用的開發(fā)方式為結(jié)構(gòu)化方式，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)存在一個(gè)先后順序，在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中存在以下特點(diǎn)：對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)工作階段進(jìn)行劃分，然后依據(jù)每個(gè)階段的特點(diǎn)，需要提出相關(guān)的審核標(biāo)準(zhǔn)和各種要求;規(guī)范協(xié)作和分工，相互之間配合良好;系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要自上而下的一步步進(jìn)行，最后對(duì)其進(jìn)行整合，從而達(dá)到集成的目的;選擇合適的制作工具，并對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化處理，其中文檔也需要符合規(guī)范化。

1.2設(shè)計(jì)思想

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前需要對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃，該過程屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始階段，需要對(duì)系統(tǒng)的功能和應(yīng)用目的有一個(gè)初始化的規(guī)劃，然后自上而下進(jìn)行規(guī)劃，最后使得系統(tǒng)具有良好的整體性[4-5]。油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的主要目標(biāo)是對(duì)儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，儲(chǔ)罐中會(huì)存在某些因素影響其正常工作，比如臂厚度和儲(chǔ)罐腐蝕程度等，所以需要監(jiān)測(cè)其中各種指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，需要作出預(yù)警處理[6]。于是在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施會(huì)受到哪些因素的影響，然后系統(tǒng)要能夠?qū)@些影響因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且對(duì)這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和分析等，從而能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的問題。

1.3系統(tǒng)分析

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，其主要工作為對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析和初步調(diào)查，主要目的在于明確系統(tǒng)的主要工作和其能否具有可設(shè)計(jì)性。當(dāng)前，我國(guó)存在一些大型儲(chǔ)運(yùn)檢測(cè)系統(tǒng)需要消耗大量的人工物力財(cái)力，不僅需要高額成本，而且其處理數(shù)據(jù)的效率比較低，為了解決這種現(xiàn)象，需要對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[7-8]。于是文章設(shè)計(jì)一種智能化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施中進(jìn)行預(yù)警非常有必要。然后對(duì)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)所需要的技術(shù)、管理和經(jīng)濟(jì)是否能夠符合要求。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)變得愈發(fā)的完善，計(jì)算機(jī)相關(guān)的硬件軟件等也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，由于技術(shù)的增強(qiáng)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為可能，且由于技術(shù)的成熟發(fā)展，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本降低，還能夠提高管理的效率，所以設(shè)計(jì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)具有可行性，并且還會(huì)提高油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的管理水平。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1模塊設(shè)計(jì)

文章在設(shè)計(jì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)時(shí)采用的模塊化思想，通過系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，從而建立各個(gè)功能模塊和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。首先進(jìn)行登錄界面設(shè)計(jì)，再對(duì)人員管理進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中人員全部是對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)相關(guān)工作的負(fù)責(zé)人。還需要設(shè)計(jì)相關(guān)功能模塊界面總覽圖。通過對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，不僅有利于提高設(shè)計(jì)的效率，而且還能夠有利于維護(hù)子模塊。文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。接下來將對(duì)各個(gè)模塊功能進(jìn)行介紹。

2.1.1登陸界面

系統(tǒng)的登陸界面比較清晰易懂，其主要作用就是對(duì)登陸人員進(jìn)行管控。界面上僅僅只需要包含四個(gè)部分，分別為身份、用戶名、密碼和登陸，其中身份主要設(shè)置兩個(gè)類別，即管理員和游客，其中管理員就是企業(yè)的負(fù)責(zé)人，而游客就是管理人員工。用戶只需要按照要求填寫相關(guān)信息即可登錄。

2.1.2人員管理

人員管理主要作用是建立人員管理通訊錄，該功能模塊只能是有權(quán)限的管理人員進(jìn)行操作。其界面主要顯示狀況如圖2所示。在該數(shù)據(jù)中需要將所有與監(jiān)測(cè)預(yù)警相關(guān)的人員納入其中。在建立人員管理數(shù)據(jù)時(shí)，將每個(gè)部分的主要負(fù)責(zé)人作為緊急聯(lián)系人，當(dāng)發(fā)生預(yù)警之后可以及時(shí)的找到相關(guān)負(fù)責(zé)人。

2.1.3指標(biāo)管理

系統(tǒng)在對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要檢測(cè)影響設(shè)施正常工作的因素，但是由于油氣儲(chǔ)罐的種類比較多，不同種類的儲(chǔ)罐受到的影響因素將會(huì)存在差異，文中以靜態(tài)儲(chǔ)罐為例，該儲(chǔ)罐主要會(huì)受到壓力、介質(zhì)濃度、溫度和液位的影響，當(dāng)然還會(huì)存在其他方面的影響，當(dāng)這些因素發(fā)生問題時(shí)，就會(huì)影響到油氣儲(chǔ)罐的正常工作，于是系統(tǒng)需要對(duì)這四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)中需要對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行描述，如圖3所示，主要以溫度指標(biāo)進(jìn)行舉例，其他指標(biāo)設(shè)置同理。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中就會(huì)對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

2.1.4設(shè)備管理

系統(tǒng)中必然需要包含設(shè)備管理，而且儲(chǔ)罐的種類比較多，每種儲(chǔ)罐其規(guī)格將會(huì)存在差別，文章將儲(chǔ)罐分成兩類，即浮頂儲(chǔ)罐和固定儲(chǔ)罐。需要建立一個(gè)設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，其中包含每種設(shè)備的各種信息，并且相關(guān)管理人員還能夠在系統(tǒng)中添加新的設(shè)備信息，其信息包含設(shè)備名稱、購買時(shí)間、編號(hào)等。不僅能夠添加新的設(shè)備，還能夠刪減設(shè)備和修改設(shè)備信息等功能。

2.1.5數(shù)據(jù)管理

對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備將會(huì)把監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控系統(tǒng)中，管理人員可以通過平臺(tái)將數(shù)據(jù)導(dǎo)人到表格中進(jìn)行存儲(chǔ)，于是可以將該數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，導(dǎo)入到實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中。其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一目了然，可監(jiān)測(cè)分析，如圖4所示。其中只是儲(chǔ)罐1的數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)中存在很多的數(shù)據(jù)，需要對(duì)其進(jìn)行分類，為了提高其分類準(zhǔn)確性，本文采用單指標(biāo)進(jìn)行PNN自動(dòng)分類。數(shù)據(jù)管理模塊如圖5所示，其中選擇的是液壓指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過對(duì)設(shè)備名稱進(jìn)行選擇，然后下面有不同的影響因素，通過點(diǎn)擊不同的因素，即可出現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

2.1.6控制圖數(shù)據(jù)篩選

通過完成上述工作之后，即可建立好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫，于是再運(yùn)用控制圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。如圖6所示，為控制圖篩選數(shù)據(jù)總界面。通過對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行選擇，可以觀測(cè)到不同時(shí)間內(nèi)指標(biāo)的變化情況，當(dāng)波動(dòng)變化比較小時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)判斷油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施屬于正常工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些數(shù)據(jù)比較突出時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析，從而判斷問題，發(fā)生預(yù)警。

2.1.7PNN自動(dòng)分類

經(jīng)過上述控制圖篩選數(shù)據(jù)之后，能夠?qū)惓５臄?shù)據(jù)識(shí)別出來，并且保存到數(shù)據(jù)庫中，于是就可以將所有不同指標(biāo)的異常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。再通過PNN白動(dòng)分類功能界面，如圖7所示，其中通過選擇不同的指標(biāo)名稱和設(shè)備名稱，即可得到相關(guān)的異常數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊PNN分類之后，系統(tǒng)就會(huì)白動(dòng)完成分類程序，分析結(jié)果如圖8所示。

2.1.8預(yù)案數(shù)據(jù)庫管理

完成上述工作之后，圖8中輸出的結(jié)果為第3級(jí)。然后再進(jìn)行預(yù)案數(shù)據(jù)庫管理，圖9即為其總覽界面，其中包含儲(chǔ)罐的類型和各種指標(biāo)名稱，然后點(diǎn)擊第3類，即可得到如圖10所示的三級(jí)預(yù)案，并且還能夠?qū)︻A(yù)案進(jìn)行修改和增加，從而使其更加的完善。于是可以將預(yù)警結(jié)果通過郵件發(fā)送給相關(guān)負(fù)責(zé)人。系統(tǒng)的正常工作即完成了。

2.2系統(tǒng)功能模塊

油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的功能界面如圖11所示，該圖中將前面所研究的各個(gè)功能模塊進(jìn)行概述，能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行管理，對(duì)人員進(jìn)行管理，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分類，能夠通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確分析，找到異常數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的問題所在，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警，從而可以及時(shí)解決問題，降低油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的事故發(fā)生。

3結(jié)語

文章通過對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)包含兩個(gè)階段，一個(gè)是設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備階段，另一個(gè)是設(shè)計(jì)階段，其中設(shè)計(jì)階段主要分析了系統(tǒng)的各個(gè)功能。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有成本低作用大，并且能夠?yàn)橛蜌鈨?chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，給管理者提供相關(guān)的決策思路。所以所研究的該系統(tǒng)具有一定的價(jià)值和意義。

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收稿日期：2020-03-06

作者簡(jiǎn)介：陳浩（1990-），男，漢族，浙江溫州人，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：油氣管道安全。