机场油库智慧化管控平台_颜云刚.pdf

工业控制计算机2023年第36卷第1期随着经济与交通的飞速发展，飞机是我们出行的必备交通工具之一，国家一方面加大了对新建扩建机场的力度，一方面通过新技术新管理提质增效。航油油库作为机场的重要配套设施，担负着保障飞机飞行的重要使命，也必须与时俱进，同步发展。如今5G技术、信息技术、数据库技术、VR技术、GIS等技术已经越来越成熟，在工业领域的应用已经全面铺开，机场油库的应用也开始了全面探索与实践。将新技术应用于机场油库，不仅可以提供工作效率，保证生产的流程化管理，而且可以保障生产更加可靠与稳定，从而使管理人员对全油库的作业有全方位的实时管控，并且可以通过管控平台多维度多视角地指导全油库的生产作业。管控平台的应用思路，不仅可以应用于机场油库，还可以推广到所有行业油库、储运、储罐等应用领域，对相关领域及行业也具有借鉴价值。1系统设计1.1系统构架管控平台是基于有线与5G网络相结合，打破独立运行子系统的数据孤岛，通过数据整理、清洗、存储、分析等，统一管理与调度各个系统、部门之间的协同管控，具有很高的可靠性、安全性、实时性，减少人工干预，起到减员增效的作用。管控平台根据系统框架（如图1所示），可以分4个层面：设备及传感器层、网络层、监控层以及应用层。图1机场油库智慧化管控平台结构示意图1）设备及传感器层：包含现场设备、环境、视频、人员等检测，这部分主要以数据以及人员的感知、检测为主。其中包含有工艺自控系统相关设备设施及仪表、消防系统相关设备设施及仪表、计量化验系统相关的仪器仪表、视频与安防系统相关的视频设备及门禁、车辆与访客管理系统的相关设备、管线测漏系统的光纤与仪表设备、ESD系统的按钮及检测设备、巡检机器人等。2）网络层：以有线网与无线5G网络为核心，全库区组建高效率高可靠性的网络，打通各个设备与中心服务器之间、设备与设备之间、服务器与服务器之间的数据交互。两个较远距离之间的通信，5G具有很明显的优越性。3）监控层：主要是人机界面以及人员操作设备为主，按照不同部门、不同岗位、不同职责分配不同功能的子系统。主要分为：工艺自控系统、消防系统、计量化验系统、视频与安防系统、车辆与访客管理系统、管线测漏系统、ESD系统、巡检系统等。4）应用层：是属于公司层面的核心应用，不仅对不同部门岗位之间监管，而且还可以协同管控部门，同时可以提供有效与科学的数据，供领导进行管理与决策。1.2网络设计原则上，设备设施比较集中的地方采用千兆以太网，采用有线方式通信；距离比较远，或者分散，或者位移变化的设备，采用5G网络通信。管控平台的网络采用有线与无线5G混合模式，组建系统网络，如图2所示。工艺自控、消防、计量化验、视频安防、电力、车辆与访客等系统，是相对独立并集中的系统，而且长期位置稳定极少变化，所以内部均是采用千兆的有线网络；巡检机器人、智能安全帽等经常位置变化，均在设备终端安装5G SIM卡，采用5G网络通信。1.3子系统整合机场油库，独立的系统包含但不仅限于以下系统：工艺自控系统、消防自控系统、计量与化验系统、视频安防系统、车辆与访客、管线侧漏系统、紧急停车（ESD）系统、巡检机器人系统、电力系统。以上系统主要是以现场检测与执行设备为核心的，独立的成套设备。子系统的整合，主要将底层的传感与执行数据汇总到机场油库智慧化管控平台颜云刚（万科思自动化（上海）有限公司，上海200122）Intelligent Management and Control Platform for Airport Oil Depot摘要：介绍机场油库采用5G、边缘计算、VR/AR、数据清洗与挖掘等技术，集成了油库独立的各个系统，开发出的一套机场油库智慧化管控平台，将各个部门内、部门间以及公司内的业务全面整合，不断探索新理念以有效提高管理手段，使用新技术新应用高效地保障生产，降低人工干预过程，实现无纸化管理、智能化执行系统，最终实现机场油库的智慧化运行与管理。关键词：5G；DCS；油库；智慧；管控平台；VRAbstract:This paper introduces that the airport oil depot adopts 5G,edge computing,VR/AR,data cleaning and miningtechnologies,integrates various independent systems of the oil depot,and develops a set of intelligent management andcontrol platform for the airport oil depot,which comprehensively integrates the business within,between and within the com-pany,constantly explores new ideas to effectively improve the management means,and uses new technologies and newapplications to efficiently ensure production.Reduce the manual intervention process,implement paperless management andintelligent execution system,and finally realize the intelligent operation and management of airport oil depot.Keywords:5G,DCS,oil depot,intelligent,management and control platform,VR121机场油库智慧化管控平台图2机场油库智慧化管控平台网络结构图中心数据库平台。根据子系统的数据结构及通信协议，将PLC、DCS、通信管理机等数据实时传送至数据库平台。如图3所示。数据库采用实时数据库与关系型数据库相交互的方式。实时数据库数据定时推送至关系数据库，同时关系数据库的指令也可以下达实时数据库去执行。实时数据库主要以现场的实时数据为主，秒级刷新，具有强大的事务管理与处理功能，调度与并发控制、执行功能。支持多种工业通信协议，可以直接与西门子、施耐德、ABB等工业PLC或DCS通信，双向控制。高速的读写能力，可以弥补其他数据库的空缺。关系型数据库可以根据业务需求，灵活配置表结构或视图，便于应用开发，而且具有良好的查询、存储、事务处理等性能。1.4管理平台设计管理平台采用一套云计算平台，为数据存储与查询处理、三维系统、报警系统、仿真培训及VR系统、应急救援指挥系统、设备管理、能源管理、车辆与访客管理、计量化验管理以及移动应用等系统提供相应的IT基础设备设施。设备包括了虚拟化服务器、数据库服务器、硬盘存储阵列、网络与安全系统等。云计算平台采用计算和数据存储处理兼顾的综合云计算平台，包含了计算资源、存储资源、网络资源、应用程序及管理平台组成。根据云计算平台的优势，涉及的网络负载均衡技术、虚拟化技术使云端服务器更加稳定、可靠，云端服务器的访问速度与效率得到了很大的提升。管理平台部署在云计算平台中。统筹考虑不同应用系统对硬件资源的需求差异，云计算平台选用配置机2台冗余的实时数据库服务器台，2台关系型数据库服务器，1台应用系统服务区，1台移动应用服务器。服务器配置磁盘存储阵列，统一存储与管理数据。采用专线光纤，交换机冗余配置，构建负载均衡、可靠安全的网络系统。2系统功能2.1生产管理生产管理包含工艺监控、计划排程、统计报表等功能。工艺监控包含油罐、管线、泵、阀门以及相关辅助设备的当前运行状态、环境状态、安全状态，可以融合工艺、消防、电力、能源等数据及设备。计划排程根据往年的历史数据以及当前的油罐使用情况、航班信息、码头来船或者公路供油车的输送计划等，建立数学模型，合理科学地分配储油计划、加油计划。指挥协调相关部门、输送油单位、航加站之间的工作衔接，合理分配。有计划、有目的地管理与安排工作。统计报表主要用于统计收油、发油、倒油等起始时间、作业时间、油罐的状态及状态停留时间、油泵停止时间、运行时间、启停时间、累计运行时间等，最终形成年报、月报、日报等，通过图形、表格等方式展现给用户，为用户的决策与分析提供重要的数据支撑。2.2调度管理调度管理主要用于常规情况下各个业务部门之间的日常协调，以及抢维修阶段各部门、各小组之间的临时调度。如图4所示：图4调度管理流程图2.3应急指挥应急指挥主要是利用应急预案、已有的应急资源，配合三维场景显示系统和视频监控系统，结合现场语音指挥系统实现事故应急救援的指挥、模拟训练演练。系统包括应急信息管理、应急资源管理、应急指挥管理、应急预案管理和应急救援培训与演练。通过应急指挥系统，可以在三维场景下进行各类数据的浏览、查询和空间分析，并针对应急救援需求，提供应急资源数据的综合查询、统计分析功能，为应急指挥提供辅助决策。1）应急信息管理：组织与宣传应急管理的各项工作。定期发布应急信息、应急的法律法规及公司规章制度、应急演练的通知、突发事件的救援过程、事件的处理结果等。工作人员可以通过此功能，了解生产应急工作开展情况，起到监督与管理的作用。2）应急资源管理：建立完善的应急资源数据库，包含救援所需要的物资装备信息、指挥人员信息、救援措施及作业安全生产相关的技术资料等。整合成为一个便于检索、操作简便的管理平台，可以快速掌握所需要的信息。3）应急指挥管理：是根据应急预案的处置流程图、处置措施、重要设施分布图、作业区危险目标分布图、避难路线图等指导性资料，在预案启动时，通过应急处置预案配置表，提供给保障人员进行查阅并指导。4）应急预案管理：不同部门、不同单位根据公司情况编制应急预算，并得到相关领导及监管部门的审批；可以方便快捷地在线查看应急预案以及处理处置措施；也可以查阅历史应急预案图3数据流向图122工业控制计算机2023年第36卷第1期记录及修改记录。图5为油罐变形应急处理预案流程图。图5油罐变形应急处理预案流程图5）应急培训与演练管理：为了提高应急管理水平，需要建立应急管理培训与演练制度。定期通过培训与演练，熟悉应急处理措施，提高应变能力，加强应急处理意识。2.4设备管理设备管理用于油罐以及管道的主要核心设备全生命周期的管理，如油泵、阀门等。设备管理的数据来源于两方面：一方面是通过人工录入设备参数、设备说明书等资料；二是通过物联网方式自动获取设备的故障参数及故障率。通过系统自动分析判断与比对，提示用户设备的更换周期，以及设备的库存量情况，如果库存不足，会及时传到ERP系统提示采购备件；此外，还会根据保养维护说明书，定期推送需要养护的设备或者零部件等。2.5计量管理计量与化验管理主要通过获取罐群计量数据，对油库收发油料数量信息进行管理，提供信息化手段、按照库区计量管理规范进行功能规划和设置，确保收发油料计量数据及时、准确、完整有效。系统支持自动计量数据采集和人工计量数据录入功能，对所有计量数据进行存储，支持历史数据追溯，提供计量数据自动统计并按照固定格式生成报表。2.6质量管理根据航空油料质量管理作业规范，通过系统质量管理功能，加强公司油品质量管理工作。质量管理功能模块主要包括质量标准管理、化验中心、质量证书管理、油品质量追溯、放沉管理、统计数据。同时与自控系统协同联动，油罐收油结束，沉降时间到了，会自动提示化验人员。当化验后，将化验结果录入系统，如果化验合格，自动通知到油库，并推送到自控系统中，将待检的油罐自动切换为合格状态，或者可用状态。如图6所示。2.7能源管理油库的能源消耗主要包含电、水。通过对外部供电、供水的总体统计，以及对现场生产设备，生产单元的具体能源使用做统计分析。重点关注、大型设备、重点能耗设备的消耗量，提供管理思路与手段。通过历史数据、同行数据做对比分析，考核用能情况，并合理安排与计划用能，提高工作效率，避免能源浪费。2.8仿