大型石化企业系统管网微机监测系统概念模型设计.pdf
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1、设计技术石油化工设计()大型石化企业系统管网微机监测系统概念模型设计赵文杰(中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司 浙江 宁波)摘要:基于国内智能管道建设的发展趋势和某大型石化企业系统管网管理提升存在的痛点、难点阐述了管网微机监测系统()概念模型设计背景 采用分布式网络拓扑结构和“总线”复合技术引入面向服务架构理念和应用集成技术搭建基础开发和数据中心功能框架明确了数据采集站点布置原则制定了系统工作流程和数据采集处理制式给出了管道泄漏数学模型与逻辑算法 同时基于业务管理和决策需求开展系统管线普查和数据清洗建立数据库核心资产以应用和解决问题为价值导向构建系统管道监测信息化体系从根本上改变以经验为主
2、的传统模式探索更加安全可靠、智能高效的新型模式在提升管理体系能力、推进精细化管理、建立系统化思维等方面具有很强的实用性关键词:系统管网 系统 模型设计 智能管道 泄漏定位 优先级展示:./.石化企业的系统管网主要由各类系统管道(装置、罐区、公用工程系统之间使用公共管廊管架相连接的管道)组成系统管网是石化企业的生命线是保障企业安全运转的必要条件 石化企业的规模决定了系统管网的复杂性在生产建设过程中管道的空间关系与生产属性存在动态变化 以国内某大型石化企业为例管道数量超过两千条累加长度超过 管道分布凌乱、结构错杂、账物不清导致涉及系统管道的所有施工均为高风险作业成为管理痛点、难点亟需提升管理强化集
3、中调度指挥确保安全运行信息技术的快速发展使系统管网的信息化、智能化成为可能 可以实现对复杂数据进行动态采集、实时监测、智能分析、逻辑运算、动态展示、存储查询、回放再现等从而准确、量化地反映设备运行状态以实现应急预警、施工管理、泄漏定位等功能 据此针对系统管网的微机监测系统(简称 )顶层体系架构概念模型设计应运而生 系统拓扑设置 设计采用分布式网络拓扑结构和“总线”复合技术(如图 所示)适用于数据量大、实效性高、多终端监测的工况采集站由所覆盖采集点传感设施和工控站机单元构成每一采集站可独立工作负责对原始数据的采集、分类和预处理 站机单元的采集装置可采用模块化板式设计具有执行指令和自检功能按处理类
4、型可分为开关量、模拟量、综合量采集板每块采集板采用单独 设置以满足独立插拔和兼容性 所提供信号质量是精确的报警信息是可靠的运行状态记录是完整的以满足监测系统要求的各项技术条件和原则采集点与站机单元之间采用 总线其采用非破坏性总线优先级仲裁技术能有效支持分布式控制、实时控制、冗余纠错和多节点设置具有较高的传输速率、传输距离和抗磁干扰在降低模拟信号传输衰减和串扰减少采集点到现场机柜间的布线等方面更具优越性 采集站可就近收稿日期:作者简介:赵文杰男 年毕业于大连交通大学通信信号专业工程师主要从事专业技术和管理工作已发表论文 篇 联系电话:.石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)设置在装置或罐区已
5、有的工控机柜间独立机柜和 供电工控站机单元可根据采集点数量和信号制式的不同而增设与上位机之间采用 实现数据交互 系统采用时钟服务器自动检核时钟实现网络时间同步图 网络拓扑结构 系统功能实现 设计遵循运维管理、标准规范和安全共享原则引入面向服务架构理念搭建基础开发和数据中心功能框架以保障设计成果的应用前景(见图)感知层借助传感设备、智能终端等实现基础数据信号自助采集并以人工维护数据为辅传输层用以实现数据实时上传和在不同系统之间交互共享数据层为系统提供逻辑运算和程序环境支撑各功能应用的实现应用层面向终端用户为系统开发应用价值的人机交互体验窗口图 功能框架 系统设计满足以下特点:)监测设备重点突出、
6、功能独立能够实时记录管道运行状态)具备实时存储、逻辑分析、智能运算等能力)统一数据库标准化字段格式关键数据唯一 编码)接口设计友好兼容预留足够数据拓展接口)站机单元尽可能采用智能板式模块化设计)软硬件都应有较强的通用性、可扩展性和互换性)人机界面友好操作方便)管道管理模块围绕企业现行制度进行开发)系统所有展示功能应用的实现均以构建唯一数据地图框架为基础定位关键数据单元在地图中的坐标位置.监测展示功能 管道提取展示与管道智能展示在不同的菜单下进入功能定位和实现过程均有不 年第 期(第 卷)赵文杰.大型石化企业系统管网微机监测系统概念模型设计 同如图 所示窗口左侧设置不同功能的菜单栏窗口右侧显示对
7、应目标管道的基础信息 管道的完整信息被提前写入数据库并与其存在关联的数据单元(如管架、管廊、装置、罐区等)建立映射关系和特征值以数据表的形式在窗口下隐藏图 运行监测窗口地图显示 管道提取展示以人的意识手动实现 管道的上下游一般会关联各个单元(如装置、罐区、公用工程等)按照这个基本原则和规律对系统模型嵌入管道的模糊查找功能通过鼠标右击地图上不同单元所框定位置设定起始点两个单元之间的所有管道以对话框在地图窗口前端列表显示此外系统设计还可通过鼠标点击进行管道信息的分类自定义查找结果同样以对话框在地图窗口前端列表显示 定义双击列表中任意一条管道信息该管道会以彩色凸显等特殊化方式依托管廊走向在地图中呈现
8、管道走行路径且关键阀件自动连带显示 功能的实现便于用户更加快速的查找管道工艺流程、走行路径、资产归属、关键阀件等信息满足不同的用户需求管道智能展示为自动化显示 当系统监测并判断某条管道处于运行状态时对应目标管道自动以彩色(非红色)凸显等特殊化方式依托管廊走向在地图中呈现管道走行路径和关键阀件位置在管道介质流入端以图框复示对应目标管道编号、介质、实时状态值等基本属性信息当监测并判断某条管道处于泄漏状态时对应目标管道以特殊化方式显示(以红色且伴随声光报警显示形式同上)同步以管架 快速定位告警泄漏点所在的位置范围鼠标点击泄漏点定位图标自动获取三维数字化工厂中该榀管架的剖面图和截面管道数据列表并在地图
9、前端泄漏定位点以小窗口弹出显示当系统采集的是气体泄漏检测信号且无法锁定泄漏管道时则以采集设备依托就近管架 快速定位泄漏位置并进行报警 除此之外用户也可根据需要自行设置有特定监测需求的管道展示窗口均以企业的“系统管网运行监测调度指挥中心”定位在调度集中大屏显示施工作业状态地图功能展示如下:对既有生产作业管控系统优化创建接口单元和数据库映射关系在生产作业管控提报环节限定对所有涉及系统管廊的施工范围为必填写项当同一生产管控作业涉及多条管廊施工可在作业提报环节进行创建叠加 施工范围为顺向管廊以具体施工内容所能够覆盖到最大范围边界点的管架号进行框定且管架号仅限在数据库下已有的单元目录中选择 以所申报的生
10、产作业管控审批为时间节点建立自动映射施工状态展示地图模式下已被框定的施工范围管廊会(不同管控以不同颜色加以区别)特殊化凸显同步相邻位置以小图框对目标管控作业中的类型、风险等级、特殊作业项目等内容复现鼠标点击图框任意位置可弹出作业内容的详细信息超出管控作业时间的施工在地图窗口的所有标记自动消失便于各级人员集中统筹进行系统管廊各项施工作业的安全管理.管道管理功能管道管理功能基于地图框架的监测展示窗口复显标题为“系统监测中心”主要包括管道账目管理、管道启/停用、管廊截面变更、施工状态维护、显示报警清除等管理维护功能和数据智能分析、参数曲线查询、记录展示回放、管道运行记录查询、综合统计查询等监测辅助查
11、询功能涉及的监测辅助查询功能可对所有用户开放以满足各类查询检索需求涉及的管理维护功能仅开放给指定业务单位并按照该企业对系统管道运行管理制度要求的相似性设置相应功能的业务审批流程(见表)以提升对系统管理的严肃性系统设计有实时记录和自动存储功能以内部专用格式文件备份至指定服务器数据库下任何程序都不能修改 存储的数据用以管道运行、管道停时、泄漏报警、关键阀件开关量(阀门变更 石 油 化 工 设 计 年第 期(第 卷)后记录可手动清零)、参数曲线等变化量监测预警和智能分析通过分析实时采集的模拟量值设定超限值报警和趋势变化预警对管道运行状态和存在的某种风险进行预判 经筛选处理的数据以状态报表、历史记录、
12、(日/月/年)曲线、图形再现等形式进行终端查询显示和打印下载表 业务审批流程项目管道账目管理管道启/停/运行管理管廊截面变更施工状态管理显示报警清除业务发起/业务确认业务审核业务审批业务处理业务验证/结果查询/注:生产主管单位 设备主管单位 管道资产单位 管网运维单位.综合管理功能模块主要面向管网运维单位用户配置权限可进行系统目录管理、用户角色管理、创建数据单元、身份编码、统一标准化字段等基础数据维护和班组日志交接、指令通知、巡检计划编制等无纸化办公提升管理执行力和工作效率 通过创建与该企业既有或规划实施的三维数字化工厂、视频监控、低空无人机、倾斜摄影、车载移动测量、探测雷达、机载激光、遥感卫
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