數字信息系統(tǒng)在LNG接收站的應用

蘆丁豪(青寧天然氣管道分公司，江蘇 揚州 225000)

1 引言

2000年以來，各行業(yè)不斷深入應用的信息化系統(tǒng)工程已經成為行業(yè)生存與發(fā)展的重要因素[1]。自2015 年以來，更多的國內外企業(yè)以智能化優(yōu)化技術為核心，以提高企業(yè)效益和綜合競爭力為目標[2]。隨著國內沿海地區(qū)越來越多的LNG接收站項目建成投產，在各個LNG接收站中陸續(xù)開展LNG數字化信息系統(tǒng)的建設，將有助于提高LNG接收站日常生產管理水平及精細化程度。

2 建設內容

2.1 總體建設框架

本系統(tǒng)目標是建立 LNG 接收站智能化集成應用平臺。該平臺囊括 LNG 接收站所有業(yè)務過程，充分利用目前先進的信息化技術與工具，保證系統(tǒng)先進性與未來可維護性，總體從如下6個層面對系統(tǒng)進行規(guī)劃設計：(1)生產過程：主要確定 LNG 接收站的生產管理業(yè)務(采購、卸裝、加工處理、存儲與外輸)，并基于生產過程管理需要，確定上層功能設計。(2)感知控制：主要集成各專業(yè)系統(tǒng)，作為本系統(tǒng)的數據源。(3)平臺層：主要包括生產管理數據庫與共享服務平臺。生產管理數據庫用于存儲整個系統(tǒng)的全部數據，共享服務平臺主要為上層的應用提供數據服務、核心算法。(4)應用層：主要承載該系統(tǒng)的應用，包含物流與供應鏈管理、生產管控管理、資產全生命周期管理、站場可視化、綜合管理等核心應用。此外，系統(tǒng)的開發(fā)是開放的，未來也可以增加其他業(yè)務應用。(5)展現層：系統(tǒng)根據具體需求，提供 PC端、移動端、手持端、大屏幕等多種顯示模式。(6)用戶層：針對LNG 接收站組織機構中不同崗位職責與需求，開發(fā)實用便捷的功能、界面及操作方式。

2.2 數據框架

通過對LNG接收站生產運營期業(yè)務的調研與需求分析，匯總所需數據及流程，本著數據“源頭唯一，一次采集，全局共享”的設計理念進行數據架構開發(fā)。本系統(tǒng)數據架構按照“數據采集、數據存儲、數據服務”三個方面進行開發(fā)：(1)數據采集層：主要有兩個來源，一個數據源頭為已有專業(yè)系統(tǒng)(如：DCS、視頻監(jiān)控等生產監(jiān)控數據)；另一個為本系統(tǒng)采集數據(如：生產管理數據，能耗數據、設備管理數據等)。通過數據采集層將本系統(tǒng)需要的數據進行采集管理。(2)數據存儲層：數據采集后，通過統(tǒng)一的數據存儲結構進行持久化存儲，為應用提供數據支撐，數據存儲層既包含結構化和非結構數據的存儲。(3)數據服務層：通過數據檢索服務，數據共享服務，專業(yè)統(tǒng)計分析服務以及ETL 服務對上層應用提供數據服務支持。

2.3 應用系統(tǒng)框架

應用系統(tǒng)共包括7 大部分功能模塊，分別為站庫可視化模塊、物流與供應鏈管理模塊、生產管控模塊、資產全生命周期管理模塊、綜合管理模塊與系統(tǒng)管理模塊。

3 應用效果展望

3.1 實現站場可視化

站庫可視化模塊是基于虛擬現實信息展示技術，構建三維 LNG 接收站可視化應用平臺，建立詳細完整的 LNG 接收站三維模型，并掛接各實體的詳細信息，以及管線、設備之間的拓撲關系。(1)強化運行監(jiān)視與報警：對生產過程中的實時數據進行集成、統(tǒng)一管理，將 SCADA、DCS 等工控數據鏈接到三維站場可視化系統(tǒng)中，實現在可視化場景中實時監(jiān)控主要參數，如：溫度、壓力、流量等。(2)落實風險作業(yè)監(jiān)控與管理：根據施工作業(yè)計劃、維檢修計劃等，在可視化三維站場場景中定位需要現場監(jiān)控的設備和地點，調用周邊視頻監(jiān)控點，并在三維站場可視化平臺上對現場作業(yè)等過程進行監(jiān)控。

3.2 實現物流供應鏈管理

物流與供應鏈管理模塊支持 LNG 接收站各類物流計劃在線填報，并實現計劃線上審批、執(zhí)行跟蹤；通過船期跟蹤、計量管理、罐存管理、外輸管理等方式，還可以實現整個LNG供應鏈的監(jiān)控(如圖1所示)。

圖1 LNG物流供應鏈管控圖

3.3 實現生產運行管理

生產管控模塊可結合各LNG接收站運行模式，從調度指揮、智能巡檢、隱患治理等方面構建信息應用功能，完成對應管理，主要如下：

(1)調度令管理。LNG 接收站生產運行調度以調度令為載體，將作業(yè)命令下達給各個生產部門，各業(yè)務部門通過編輯、變更、終止功能來更新調度令的執(zhí)行情況，系統(tǒng)隨時顯示當前執(zhí)行狀態(tài)。

(2)智能巡檢應用。在三維場景中對需要巡檢的路線進行規(guī)劃，對巡檢項進行定義，通過巡檢項與自動化儀器儀表、視頻監(jiān)控的數據進行綁定，實現在線實時巡檢；對于在線巡檢中發(fā)現的問題，進行線下確認與處置。

(3)隱患管理?？啥ㄆ诨虿欢ㄆ诎踩珯z查，建立異?，F象管理功能，并結合標準管理、任務管理、檢查考核等方式，實現對LNG接收站內所有隱患點的識別、評估、應對與治理跟蹤，避免因隱患引起事故。

(4)應急演練。針對不同事故開展應急模擬演練。通過三維應急模擬演練系統(tǒng)，實現線上應急流程全模擬，所有參演人員登錄系統(tǒng)，進行角色扮演與操作演練；并建立應急預案庫，組織學習與分析。此外，系統(tǒng)還提供預案制作模板，支持符合實際需要的可視化預案制作。

(5)能耗管理。建立能耗數據與生產數據大量數據的管理功能，運用大數據分析技術，分析出新技術使用對能耗的影響、新技術投入與能耗成本以及環(huán)境成本的關系。

(6)計量結算。通過集成接收站內 DCS系統(tǒng)，定時提取 BOG 外輸、NG 外輸、槽車外運等數據參數，自動生成計量交接單，提交給相關業(yè)務部門與用戶，由業(yè)務部門與客戶線上簽署，實現高效貿易交接。

(7)模擬仿真應用。對LNG接收站的“進”“銷”“存”生產過程和工藝進行模擬仿真，模擬某個過程參數變化對整個生產過程的影響，如：采購量對卸船、加工處理、庫存以及外輸各環(huán)節(jié)的影響。通過模擬仿真來驗證“進”“銷”“存”計劃的合理性。

3.4 實現資產全生命周期管理

資產全生命周期管理模塊實現對 LNG 接收站所有動、靜設備從采購、安裝、調試、運行、維保到最終報廢的全生命周期管理。主要包括以下兩方面：

(1)設備資產管理。設備檔案管理：實現設備主數據(基本信息、管理組織、廠家信息、資產信息等)、設備類別、設備特性、設備內部結構、圖紙資料等信息的維護與查詢，并將設備與相關資料、維修工具進行集成，可隨時瀏覽說明書、安裝手冊等資料，實時查詢工具庫存情況。庫存管理：所有物品通過二維碼掃描入庫、出庫、退庫、借用、暫存，自動形成盤點信息及各類統(tǒng)計表；系統(tǒng)根據上述各類統(tǒng)計表，還可自動更新庫存情況，對每種物品設置庫存量紅線，當低于設定下限時，系統(tǒng)自動提示補庫存。

(2)設備運行管理。設備運行參數監(jiān)控：與DCS系統(tǒng)集成，對核心設備關鍵指標進行在線查詢，如：BOG 壓縮機、高壓泵等?？稍诰€監(jiān)測運行時間、設置備機切換預警。檢維修計劃制定：各業(yè)務部門需要機修或維修電氣、儀表設備時，在本功能中發(fā)出申請，由調度部門發(fā)送給檢維修部門，檢維修部門可根據工作的緊急性、重要性等因素制定計劃。在線派工與方案審批：根據維檢修計劃表自動生成檢維修工單，并掛接方案、庫存等信息，通過移動終端的照相和視頻進行確認，保證作業(yè)過程的安全。維檢修后上報完成情況、現場圖片等信息。此外，對每項維檢修，由設備工程師、技術員設計方案，包括小修、項修、大修、加注潤滑油(脂)、技術改造等，可附上相應的材料、工具及當前庫存信息；方案編制后實現在線審批方可發(fā)布公示。

3.5 實現綜合管理

通過對LNG接收站全產業(yè)鏈進行抽象整合，綜合管理模塊能夠可視化表達LNG接收站全產業(yè)鏈實時運行狀態(tài)，直觀展現供應鏈物流。針對LNG接收站管理層與上級公司管理層分別建立領導駕駛艙，實現生產動態(tài)關鍵指標的集中分類展示，使管理層可以清晰直觀的關注到整個LNG接收站的生產動態(tài)。

3.6 實現系統(tǒng)管理

為了保證整個平臺安全運行，系統(tǒng)管理模塊可建立統(tǒng)一的組織機構管理，實現組織機構及人員的新增、注銷、修改、調整等功能；并可根據用戶所在的崗位自動分配相應角色，從而自動獲得相應的權限，包括：指定界面、指定功能、指定流程、指定數據范圍、指定時間段、指定角色等。系統(tǒng)管理模塊與其他功能模塊協(xié)同完成本系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一管理與運行監(jiān)控。

4 結語

隨著國務院國資委正式下發(fā)《關于加快推進國有企業(yè)數字化轉型工作的通知》，數字信息系統(tǒng)在今后生產制造業(yè)中將應用更加廣泛。其中，LNG 接收站數字信息化平臺的建成，將實現各業(yè)務部門間無紙化辦公、統(tǒng)一平臺上信息共享和功能調用，為LNG接收站高效運營打下基礎。