1、行業(yè)背景
1.1、現(xiàn)狀
中國石油西藏銷售分公司 725油庫位于西藏自治區(qū)拉薩市西郊，油庫于1972年5月建成，現(xiàn)油庫儲油總?cè)莘e達(dá)到86000 m3,屬二級油庫。油庫原有25個油罐、總庫容8萬6千噸。油庫經(jīng)營5種油品，主要油品均為部隊管道輸入，其它油品采用汽車運(yùn)輸，付油系統(tǒng)建有3平臺12鶴位自流付油設(shè)施，年進(jìn)出油品24萬噸。
隨著計算機(jī)和現(xiàn)場儀表技術(shù)的不斷發(fā)展，油庫自動化水平與90年代相比在各個方面都有了很大發(fā)展，多數(shù)油庫陸續(xù)安裝了諸如自動化付油系統(tǒng)，液位自動計量系統(tǒng)，安防監(jiān)控系統(tǒng)等，但這些系統(tǒng)往往相互獨立，沒有進(jìn)行有效的集成，相互間的信息沒有進(jìn)行有機(jī)整合，單方面的自動化水平的提升沒有形成油庫的整體自動化信息優(yōu)勢，自動化系統(tǒng)還存在一定缺陷。
1.2、需求分析
北京三維力控科技公司憑借多年在油庫自動化、信息化系統(tǒng)設(shè)計、集成的經(jīng)驗，以及對油庫生產(chǎn)作業(yè)流程和管理流程的了解，針對目前油庫自動化控制系統(tǒng)及管理系統(tǒng)的實際情況，采用力控監(jiān)控組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對各油庫的定量裝車系統(tǒng)、罐區(qū)自動化系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集、存儲、傳輸和有效管理，從而幫助企業(yè)提高工作效率，堵塞經(jīng)營管理漏洞，提高服務(wù)質(zhì)量，降低成本，增加收入，使企業(yè)在競爭中處于不敗之地。
此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業(yè)層自動化系統(tǒng)的同時，將建立油庫的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以成品油庫管理體系為標(biāo)準(zhǔn)，以油庫業(yè)務(wù)管理、設(shè)備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環(huán)節(jié)，為油庫提供一套完整的信息化解決方案。
2、油庫信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
油庫自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按業(yè)務(wù)功能分為管理決策層，業(yè)務(wù)管理層和生產(chǎn)作業(yè)層三個層面。
生產(chǎn)作業(yè)層位于油庫自動化系統(tǒng)的最底層，主要從計量，安全連鎖、安防監(jiān)測、自動控制及作業(yè)管理5個方面，為油庫運(yùn)行管理提供控制、安全、數(shù)據(jù)等方面的保證，完成油庫生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)采集和過程控制的同時，為業(yè)務(wù)管理和管理決策層提供給出生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
業(yè)務(wù)管理層是整個油庫生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心，對基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、加工、分析和發(fā)布的信息管理系統(tǒng)，主要處理油庫內(nèi)部日常的油品進(jìn)、銷、存等業(yè)務(wù)管理。
管理決策層數(shù)據(jù)終端是將生產(chǎn)作業(yè)層提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計圖形和報表，為管理層提供數(shù)據(jù)決策依據(jù)（如圖示）。
1） 以力控ForceControl 6.1 SCADA軟件為監(jiān)控中心，以力控實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace為核心，建立I/O Server實時數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)監(jiān)視、對油庫的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，為油庫的信息化系統(tǒng)提供安全、可靠、有效的數(shù)據(jù)平臺。
2） 采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)，建立分區(qū)域的冗余環(huán)網(wǎng)，環(huán)與環(huán)之間采用耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，從而建立高可靠專有的能源數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)絡(luò)。
3）采用力控隔離網(wǎng)關(guān)服務(wù)器pSafetylink產(chǎn)品將油庫各參數(shù)的采集與生產(chǎn)控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。pSafetyLink是種專為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計的防護(hù)設(shè)施，用于解決工業(yè)SCADA控制網(wǎng)絡(luò)如何安全接入信息網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）的問題。它與防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備本質(zhì)不同的地方是它阻斷網(wǎng)絡(luò)的直接連接，只完成特定工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的交換。由于沒有了網(wǎng)絡(luò)的連接，攻擊就沒有了載體，如同網(wǎng)絡(luò)的“物理隔離”。由于目前的安全技術(shù)，無論防火墻、UTM等防護(hù)系統(tǒng)都不能保證攻擊的一定阻斷，入侵檢測等監(jiān)控系統(tǒng)也不能保證入侵行為完全捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。
3、油庫信息化系統(tǒng)的設(shè)計及開發(fā)
3.1、方案設(shè)計簡介
本方案根據(jù)油庫現(xiàn)狀及用戶需求，新上和完善油庫生產(chǎn)作業(yè)層的各個子系統(tǒng)，通過當(dāng)今流行的數(shù)據(jù)庫對各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成、網(wǎng)絡(luò)通訊、INTERNET等新技術(shù)建立油庫自動化信息平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制自動化和數(shù)據(jù)管理信息化。
目標(biāo)
1）庫區(qū)建立局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋全面化；
2）生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源集中、共享；
3）公路發(fā)油定量裝車過程自動化和數(shù)據(jù)管理信息化
4）罐區(qū)液位動態(tài)監(jiān)測和計量自動化；
5）罐區(qū)工藝流程控制自動化；
6）油庫設(shè)備管理電腦化；
7）安防監(jiān)控智能化；
8）生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程程序化和痕跡化；
9）油庫管理層對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理透明化；
10）為省市公司上傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)接口；
4、作業(yè)層自動化系統(tǒng)
油庫生產(chǎn)作業(yè)層系統(tǒng)包括：自動付油子系統(tǒng)，罐區(qū)監(jiān)控子系統(tǒng)，綜合計量子系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)和安防監(jiān)控子系統(tǒng)五個部分，其中安防監(jiān)控子系統(tǒng)又包括可燃?xì)怏w監(jiān)測、視頻監(jiān)測和電子巡檢3個部分。
5 自動付油子系統(tǒng)
系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：
1) 操作管理功能
a.設(shè)置三級口令：系統(tǒng)管理員口令、管理員口令和操作員口令，系統(tǒng)管理員是最高級別。
b.所有重要操作均需通過口令確認(rèn)后才能進(jìn)行。操作員代號、操作內(nèi)容和操作時間均存盤記錄。只有通過管理員口令才有權(quán)調(diào)出顯示或打印操作記錄的內(nèi)容。這是為查找事故發(fā)生原因而設(shè)置的，任何人不能修改記錄內(nèi)容。
c.各種重要事件（包括報警）發(fā)生，均自動把事件內(nèi)容、事件發(fā)生的時間存盤記錄。只要通過操作員口令，隨時可以調(diào)出顯示或打印，但任何人不得修改記錄內(nèi)容。
d.修改用戶權(quán)限、控制參數(shù)、流量系數(shù)、報表生成時間、打印操作記錄等系統(tǒng)操作均需經(jīng)系統(tǒng)管理員口令才能進(jìn)行。
2)付油監(jiān)控站與付油PLC控制站通過MPI實時通訊，實現(xiàn)定量裝車的集中監(jiān)測與管理；
3)PLC控制站實現(xiàn)定量裝車過程控制自動化，具有自動測量裝車時管道中油品流速，實現(xiàn)自適用控制功能，保證高精度裝車控制；
4)系統(tǒng)可按升或公斤兩種計量方式控制付油，具有溫度動態(tài)補(bǔ)償功能，實現(xiàn)二種付油計量功能；
5)系統(tǒng)具有控制室/現(xiàn)場自動、手動二種付油操作形式，方便用戶任意使用；
6)實現(xiàn)溢油保護(hù)，靜電保護(hù)，超速保護(hù)，超溫保護(hù)，現(xiàn)場、控制室雙重保護(hù)等功能，保證系統(tǒng)安全可靠；
7)事件記錄和權(quán)限管理功能；操作站對付油現(xiàn)場發(fā)生的異常報警事件進(jìn)行記錄，對系統(tǒng)操作員登陸以及對系統(tǒng)重要參數(shù)的修改都會進(jìn)行記錄，而且該記錄是不可修改的。
8)設(shè)置現(xiàn)場數(shù)顯屏，同步顯示付油裝車值，方便現(xiàn)場查看；
9)利用專用組態(tài)軟件實現(xiàn)多種模擬畫面動態(tài)、直觀顯示監(jiān)測功能；
10)系統(tǒng)具有完善的管理功能，可實現(xiàn)班報、日報、月報、年報、綜合報表、誤差報表的自動生成，任意查詢及輸出，并具有各級密鑰管理功能；
11)PLC控制站可將裝車生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過庫區(qū)以太網(wǎng)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器；
12)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的控制規(guī)模與功能擴(kuò)展能力，可任意擴(kuò)展付油鶴位數(shù)量，增加控制和管理功能；
13)系統(tǒng)具有故障自診斷功能和運(yùn)行報警功能；
罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)
罐區(qū)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與付油控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，都是采用操作站與控制站通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到油庫局域網(wǎng)，以局域網(wǎng)為載體完成操作站與控制站間的數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)采用力控ForceControl6.1監(jiān)控組態(tài)軟件。
主要實現(xiàn)的功能如下：
?。?） 操作管理功能：同裝車系統(tǒng)
?。?）界面顯示功能：
a.操作站顯示器實時顯示罐區(qū)監(jiān)測畫面、操作提示和報警信息。
b.任何時候發(fā)生的報警信息均立即在醒目區(qū)以漢字報道，同時產(chǎn)生警聲。
c.任何操作均以漢字或圖形提示，采用菜單和按鈕選擇方式，方便簡捷，操作人員無須特別培訓(xùn)即可進(jìn)行操作。
d.系統(tǒng)提供的顯示區(qū)畫面有如下一些內(nèi)容：
液位全貌：罐區(qū)內(nèi)所有儲罐的液位模擬條，并以數(shù)字標(biāo)出各罐的液位、溫度、容積、重量的值以及液位到設(shè)定限的時間估算。
流程：按區(qū)域、油品劃區(qū)，顯示儲罐、管線、閥門、機(jī)泵，罐內(nèi)液位模擬顯示，并標(biāo)注液位、溫度，閥門、機(jī)泵以顏色標(biāo)注開關(guān)狀態(tài)。
儲罐參數(shù)：每罐一幅，包括罐的幾何尺寸、安全高度、液位、溫度、液位和溫度的設(shè)定限值、到限時間、體積、比重、重量，存放物料的名稱，該罐的模擬液位、溫度棒圖等。
e.事件記錄：彈出顯示已登錄的某日發(fā)生的生產(chǎn)事件，如報警、開關(guān)機(jī)器時間、通訊故障、設(shè)備故障等。
f.操作記錄：通過專門口令彈出顯示已登錄的某日發(fā)生的重要操作。
g.實時時間：一直在畫面上顯示。
（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：生產(chǎn)操作人員在罐區(qū)操作站上，對罐區(qū)電動球閥可以進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。
（4）動態(tài)監(jiān)視：貯罐的液位、單點溫度、油品泄漏、質(zhì)量、存量、進(jìn)油量、出油量、總?cè)莘e、實際容積、空容積。
?。?）罐區(qū)作業(yè)操作功能
a.收付作業(yè)
收付作業(yè)主要完成儲罐收發(fā)油作業(yè)，根據(jù)每筆作業(yè)對應(yīng)罐前、罐后關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，得到這筆作業(yè)的罐量及其對應(yīng)表量，完成作業(yè)記錄的存儲、打印及其查詢功能。
根據(jù)提單號、收/付作業(yè)類別及其方向、檢罐人、時間等完成罐作業(yè)基本信息。
自動/手動獲取罐的液位、溫度、密度、水尺高度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合罐的物料性質(zhì)自動計算罐容、罐量。另外，手/自動完成對應(yīng)流量計的表號、表量數(shù)據(jù)。將以上內(nèi)容錄入數(shù)據(jù)庫。
b.盤庫作業(yè)
盤庫是每天在固定時刻（用戶確定）完成手/自動提取罐的油高、水高、溫度、密度等數(shù)據(jù)、動/靜罐，自動計算罐容、罐量，完成數(shù)據(jù)的存儲、打印及其查詢功能
c.作業(yè)數(shù)據(jù)比對
作業(yè)數(shù)據(jù)比對指本操作站對應(yīng)的罐量與流量計的表量、汽車衡量、槽車量進(jìn)行比對，得出作業(yè)的量差，比對結(jié)果能存儲、打印、查詢及其溯源。
（6）局域網(wǎng)內(nèi)整個罐區(qū)液位、庫存網(wǎng)上發(fā)布和實時監(jiān)控
?。?）報警和事件：系統(tǒng)可對液位和溫度進(jìn)行高低限報警；在出現(xiàn)報警信息時進(jìn)行聲光提示，并提供報警確認(rèn)功能；系統(tǒng)自動記錄報警內(nèi)容、發(fā)生時間、當(dāng)班操作員等信息；系統(tǒng)允許高級用戶對報警和事件進(jìn)行定義和修改；消防水池報警時，水池供水開關(guān)自動打開進(jìn)行補(bǔ)水。
?。?）報表功能，每個罐的動態(tài)登記表/單罐動態(tài)登記表/單罐工況記錄/油品計量班報/日報/月報/年報查詢及報告、打印、輸出；
?。?）根據(jù)油品的銷售數(shù)據(jù)形成每日油品罐區(qū)的銷售/庫存日報表和盈虧數(shù)據(jù)分析。
?。?0）數(shù)據(jù)存儲和歸檔：系統(tǒng)可對儲罐的過程數(shù)據(jù)（液位、溫度、油品體積、質(zhì)量、剩余罐容等）進(jìn)行周期性采樣存儲（可定義采樣周期）或定時（日、月、年）盤點歸檔；
?。?1）儲罐液位連鎖報警
每座油罐設(shè)置液位超高、超低報警，液位超低報警時聯(lián)鎖輸油泵，停止向外輸油；液位超高報警時連鎖卸油泵，停止向儲罐卸油；電動控制閥門故障報警；任何報警發(fā)生時在控制室都有聲光提示，并提供報警確認(rèn)功能，系統(tǒng)自動記錄報警內(nèi)容、發(fā)生時間、當(dāng)班操作員等信息；允許高級用戶對報警和事件進(jìn)行定義和修改；
（12）事件查詢功能：對過程報警狀態(tài)進(jìn)行查詢，對進(jìn)罐出罐輸轉(zhuǎn)事件進(jìn)行查詢；
?。?3）數(shù)據(jù)管理及操作密鑰設(shè)置；
綜合計量系統(tǒng)
725油庫油品計量從業(yè)務(wù)上分為進(jìn)油計量、出庫計量和庫存計量三個部分，三個計量環(huán)節(jié)現(xiàn)在都是采用人工計量，人工數(shù)據(jù)管理的工作狀態(tài)。通過本次改造，新上油庫綜合計量系統(tǒng)，采用基于力控監(jiān)控組態(tài)軟件的C/S和B/S相結(jié)合的方式，對油庫內(nèi)部現(xiàn)有生產(chǎn)作業(yè)層系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動采集和人工計量數(shù)據(jù)的錄入，實現(xiàn)油庫實物計量賬目化計算機(jī)管理。
綜合計量管理系統(tǒng)為油庫提供計量數(shù)據(jù)人工錄入和自動提取2種方式，滿足油庫現(xiàn)階段使用和未來發(fā)展的使用要求。
安防監(jiān)測系統(tǒng)
燃?xì)鈾z測
由于油庫經(jīng)營的產(chǎn)品易燃易爆，為保證庫區(qū)安全，可燃?xì)怏w常濃度檢測極為重要，油庫現(xiàn)有可燃?xì)怏w報警檢測系統(tǒng)1套，1-17#儲罐設(shè)置34點，泵房設(shè)置1點，共35個監(jiān)測點。本次設(shè)計擬在新建的汽車發(fā)油平臺設(shè)置2臺燃?xì)鈭缶?，在新建?座儲罐上設(shè)置2臺燃?xì)鈭缶?。燃?xì)鈭缶鬟x擇與現(xiàn)有燃?xì)鈭缶魍吞柕漠a(chǎn)品。上位監(jiān)控軟件采用力控ForceControl6.1。
主要實現(xiàn)以下功能:
1）可燃?xì)怏w濃度時時檢測和動態(tài)模擬監(jiān)測功能；
2）燃?xì)鉂舛瘸瑯?biāo)報警功能；
3）報警記錄存儲和追溯功能；
4）燃?xì)鈾z測報警與生產(chǎn)安全連鎖功能；
視頻監(jiān)視
系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，使得圖像質(zhì)量更高，更易于保存，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，實現(xiàn)圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制等功能。
系統(tǒng)軟件可以提供強(qiáng)大的圖像處理功能，調(diào)節(jié)圖像的亮度和對比度等，即使是在很低的照明度的情況下，也能得到高質(zhì)量的被監(jiān)控對像的圖像，并且可以將圖像保存了通用格式，在專業(yè)圖像處理軟件中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的IT技術(shù)，基于SOA架構(gòu)、結(jié)合. NET平臺技術(shù)的力控ForceCtrol6.1監(jiān)控組態(tài)軟件支持B/S和C/S混合模式，實現(xiàn)了與視頻監(jiān)控、多媒體無縫集成，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和視頻的有機(jī)結(jié)合。
5、油庫進(jìn)、銷、存業(yè)務(wù)管理及決策管理功能
油庫綜合信息管理主要是指對油庫生產(chǎn)過程中進(jìn)、銷、存三個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、整合、利用，生成有利于生產(chǎn)管理的各種業(yè)務(wù)報表。
在總監(jiān)控中心備有冗余的力控實時數(shù)據(jù)庫pSace服務(wù)器，負(fù)責(zé)實時匯集油庫各子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)管理層、管理決策層提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計圖形和報表，為管理層提供數(shù)據(jù)決策依據(jù)。監(jiān)控中心通過過力控安全隔離網(wǎng)關(guān)pSafetylink以C/S或B/S的形式向上級部門提供安全、有效的數(shù)據(jù)。
6．應(yīng)用效果
該此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業(yè)層自動化系統(tǒng)的同時，以成品油庫管理體系為標(biāo)準(zhǔn)，以油庫業(yè)務(wù)管理、設(shè)備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環(huán)節(jié)，建立了油庫的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。有效的幫助企業(yè)提高工作效率，堵塞經(jīng)營管理漏洞，提高服務(wù)質(zhì)量，降低成本，增加收入，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。