数字化油库综合信息管理系统

“技术比武”论文

题目： 数字化油库综合信息管理系统

单 位： 山东石油青岛分公司 部 门： 信息系统管理分部 * 名： *** 完 成 日 期： 2007 年8月

数字化油库综合信息管理系统

赵立本 中石化山东青岛石油分公司 信息分部

摘 要：“数字化油库”是近几年来随着信息技术的飞速发展，石油需求的急剧增加以及经济信息全球化的逐步加深而出现的新趋势，可以利用地理信息系统技术、空间数据存储技术及Internet技术等对油库内设备及周围建筑物给予全方位的地理信息表示。这项技术可以极大地促进传统的油库信息管理系统的发展。本文在分析了当前国内油库信息化管理功能需求的基础上，对整个信息化管理系统进行了总体方案设计，构建了基于三维地理信息系统GIS、数据库、中间件模式的数据集成等先进技术的三维数字化油库综合信息管理系统。该数字化油库管理系统把油库的业务管理、环境监控、设备管理等业务子系统集成在一个地理信息平台上集中显示和管理。 关键词：数字化油库 数据集成 三维地理信息系统

Digital Integrated Information Management System for Oil Depot

Zhao Li-Ben

Department of Information Management, SINOPEC Shandong Qingdao Branch

Abstract: Digital Management System for Oil Depot is a kind of technology emerged out of rapid development of

IT(Information Theory), increasing need for oil and gradual globalization of economic Information. It includes the representation system of geography information by using GIS(Geography information system)、database memory technology for special data and Internet and the automatic manage system of the integrated information. The paper firstly analyzes the requirements of the domestic Oil Depot management function, then it makes an overall project design for the Information Management System which adopts a Internet structure of mixed mode including C/S and B/S to construct an Integrated Information Management System for Oil Depot based on 3DGIS、data integration based on middle ware、synch-copy and so on. The system is composed of database and GIS system. The database provides business and detection data from frontal ports for GIS, while as the core system of digital oil Depot business platform, GIS needs to display and manage following subsystems interestedly: the business management of the oil Depot, environment detection and device management.

Key words: Digital Oil Depot; Data Integration; 3D GIS 1 前言

经济全球化的影响、互联网技术的飞速发展，推动每个企业将信息化作为提升核心竞争力的重要手段。作为石油供应链中非常重要的一个环节的石化储运公司，更应该利用信息化管理来改善工作效率，提高竞争力。目前，已经研制开发出众多计算机辅助油库管理系统[1]，其中，“数字化油库”普遍被认为是油库特别是后方油库的发展方向。

数字化油库主要思想是：以对油库基本设备设施及作业方式的数字化改造为基础，依托油库控制网络和信息网络一体化构建，实现油库作业及安全监控自动化，业务管理及办公管理的信息化、网络化。数字化油库本质上就是油库信息化，是油库信息化建设到一定阶段的具体体现。通过数字化油库建设，可全面提高油库的油料及油料装备保障能力和保障效率、安全防卫效益、业务管理水平，并为更高一级、更大范围的信息化建设提供基础信息源。

本文提出基于数字化油库的油库综合管理系统，分析了国内外现状进行，并且进行了需求分析和系统设计，最后对数字化油库的关键技术进行了讨论。

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2 国内外油库管理系统的现状

自九十年代中期起，国内计算机辅助油库管理系统逐步得到开发应用，到目前为止，大部分油库主要应用在业务管理环节，包括自动开票、业务统计，计量帐务，桶装帐务等。部分油库正在应用设备管理、质量管理、安全管理、消防管理、经济分析、作业调度指挥、领导查询等子系统并实现网上运行。

由于市场竞争的需要，国外发达国家对石油储运自动化一直十分重视，技术进步很快。国外比较成熟的管理系统是霍尼韦尔的油库自动化系统(Terminal Automation System TAS)[2]。过去十年，TAS在世界各地得到了广泛应用，先后为Caltex、BP、壳牌等60多家各国主要石化仓储公司实施了全面的自动化系统。

在本文提出的数字化油库中，数据的三维可视化是其中一大优势。目前，数字化油库国内还只限于在军方油库的研究和使用[3,4]，本系统的提出为国内民用中小型油库的综合信息管理系统的改进开创了先河。

3 油库综合信息管理系统的功能需求

综合信息系统的功能需求包括：整合各个业务系统的技术数据构建综合业务管理平台；提高收发计量业务的安全、精度、效率和稳定性；实时准确了解油库的库存及空容情况；监控油库设备与业务运作的安全情况；全面监控油库作业制度的进程；及时全面了解油库信息以进行决策分析；保证油库消防系统的响应能力；加强能耗管理，改善系统运行质量；加强员工安全意识上的管理。 4 油库综合信息管理系统的总体设计

4.1 设计原则

系统设计选择方案必须具备足够的实用性、可靠性、安全性和可拓展性，而且还要有足够的竞争力和前瞻性。

在系统改造设计中，我们的基本思想是“管控一体化，整体规划，分步实施”。

4.2 系统结构描述

在我国众多的企业中，技术自动化、过程自动化和信息管理自动化出现相互断层是一种普遍现象；企业信息化必须把这三层自动化有机地联合起来，否则管理自动化就成为空中楼阁。解决断层需要统一平台、统一语言，统一通信协议，统一通信格式，这是最好最省钱的方法。而信息化平台越多，设备系统越复杂，那么解决这些断层的费用就越高，越复杂。

油品资源管理整体解决方案中应按照管控一体化的思路和解决方案来构建，在信息化系统建设过程中应充分考虑与油库自动付油系统、罐区检测系统、加油站管理系统的无缝集成。

基于以上的功能分析及设计准则。我们的系统构想如下[5,6]：

油库可以具有多个独立的、功能作用各不相同的系统，但他们共享同一个数据库服务器。 基于系统运行的安全性，在系统的规划中将系统划分成两个层：监控层，管理层。凡是对设备和业务流程进行监测、控制的系统，将其划分为监控层的系统；凡是不对设备和业务流程进行监测、控制的系统，将其划分为管理层的系统。

下面先介绍系统整体的结构，再分别介绍两层的结构。

4.3 油库自动化系统结构 4.3.1 油库自动化系统逻辑结构

图1所示为系统中各个子系统的逻辑关系以及与油库外部系统之间的逻辑关系图，并非系统之间

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连接的方式。从中我们可以了解到各个系统之间的逻辑关系和层级关系，以便理解管理需求的实现步骤。

油库自动化系统逻辑关系结构图作业控制子系统铁路收发子系统业务调度系统陆路自动发油子系统油罐液位监控计量子系统财务管理系统油库账务管理系统决策支持系统领导综合查询系统设备能耗管理系统中间层通信服务器消防自动控制系统巡更监测系统视频监控子系统油气浓度探测子系统安全监测子系统消防稳压供水子系统火灾监测子系统业务管理系统办公自动化油库管理层系统油库管理公司信息系统油库管理公司销售系统油库控制层系统 图1 油库自动化系统逻辑关系结构

4.3.2 油库自动化系统物理结构

从图2可以看到，管理层与监控层各个子系统之间数据的交换，是以各自连接共享数据库的方式来实现的；而管理层与监控层数据库之间的数据同步，是通过中间层通信服务器以单向同步复制的方式实现，油库系统与外部系统的连接必须经过管理层系统的通信服务器。

这样做的目的是为了保护油库系统向外部系统发送数据时的数据安全和防攻击；而且在系统的结构上通讯服务器处于管理层与监控层之间，全面保护监控层的各个子系统不会受到来自于网络外部的攻击和干扰，以确保监控层的硬件设备正常地工作。

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图2 油库自动化系统物理结构

4.3.3 监控层系统的描述

按上述方案设计的系统架构，我们在监控层中设置了基于油库业务和设备的多个监控点，分别监控：铁路收发计量、陆路发货计量、陆路发货业务流程、油库储罐液位、油库中多个位置的压力和温度、消防水池水位、消防供水管线的压力、油库关键地点的情况等。

这些监控点使整个油库的业务过程和设备状态被统一监控，可以自动、及时地采集信息。

4.3.4 管理层系统的描述

管控一体化的系统中，控制是机械化的，但管理却是人性化的，我们在管理层的系统当中需要体现的是以人为本的管理模式。

当各个监控系统将油库业务流程的信息和数据准确及时地汇集上来之后，管理系统便能够对这些信息进行过滤和汇总，可以以令管理者最为直观的容易判读的数字三维模型方式进行表述，也可以是表格的形式；既有汇总信息，也有明细信息；既有历史的查询，也有实时的查询，为管理者提供有效的决策依据。在系统规划中设计有领导综合查询系统和设备能耗管理系统，通过这些子系统，管理者能够实现以下管理目的：

◆ 实时清晰地了解油库的库存情况和空容情况以及它们的曲线变化趋势，以便进行油品的采购计划；

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◆ 实时了解到油库各项收发业务流程的实时进行情况； ◆ 实时了解到油库各种油品的进销存状况； ◆ 实时了解到油库设备运作状况和维修保养计划；

◆ 实时了解到油库的安全状况和安全报警记录，及时排除安全隐患； ◆ 由管理者对发货密度进行集中管理； ◆ 统一调度油库的收发业务和工艺流程； ◆ 随时掌控设备能耗状况，并加以分析、优化。 5 子系统设计

控制层的子系统主要有：陆路自动发油子系统、油罐液位监控计量子系统等业务调度系统，消防自动控制子系统，油气浓度探测子系统，油库正气回收子系统，视频监控、火灾自动报警及消防联动控制子系统，油库巡更监测子系统，用电管理系统等子系统。

管理层的子系统主要有：帐务管理、领导综合查询、设备能耗管理等子系统。 限于篇幅，下面仅介绍油罐液位监控子系统。

5.1 油罐液位监控子系统功能需求

油罐液位监控计量系统主要实现对库区油罐存储油品状态的监测，提供实时的存储油品的状态参数，同时对油罐存储环境状态进行安全监测和报警，计量油品收发及存储中的产品数量；这些数据作为油罐作业中计量和帐务管理的依据，为领导决策提供及时准确的信息，从而杜绝库区跑、冒、滴、漏情况的出现。

5.1.1 油罐监控

图形显示油罐，以及其它油品存储状态的相关数据信息，并提供异常告警提示信息。油罐信息包括：油水高度、水位、产品质量、产品温度、油气温度、油气压力、罐容、空容。油罐监控可以分为以下几个方面：

5.1.1.1 常规监控

群罐存储状态数据的显示（图形、列表）；

油罐存储状态告警输出（警铃、警灯、界面告警灯、弹出提示框）； 单罐存储状态数据的显示（图形、存储状态数据、油罐数据）。

5.1.1.2 作业监控

单罐作业状态修改； 单罐临时告警数据设置； 单罐存储状态数据的测量； 测量设备控制。

5.1.1.3 作业计量

手工计量数据输入；

各种作业计量（收发油前后尺、复尺、日结、盘点、清罐）。

5.1.1.4 基础数据配置

基础数据包括：维护油库分区信息，油罐信息，设备信息，油品信息等。

5.1.1.5 作业管理

主要包括油罐计量相关的操作，如：日结计量、收发油计量、盘点计量、中间计量、油品密度录

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入等。

5.1.2 告警信息管理

查询系统产生当前告警和历史告警信息，并可以根据情况进行相应处理。

5.2 系统部署

在每个罐顶部上安装一台高精度的磁致伸缩液位计，在罐底部装一台高精度的智能压力变送器和一台温度传感器。磁致伸缩液位计可测量得到高精度的体积计量结果。而智能压力变送器可精确测出总的储液压强，从而得到高精确度的平均密度。以此计算出较准确的储液质量。

基于“整体设计、分步实施”的指导思想，在系统设计上需要以HIMS（混合法）计量作为设计标准，但在实施上支持先上HTG或ATG的做法。

系统需要提供与ERP、油库帐务处理系统、业务处理系统等多个数据接口和函数库并实现与其它相关系统的无缝连接。系统需要兼容多种主流品牌一次仪表的接入。系统软件需要兼容不同形式液位仪(伺服、雷达、磁致伸缩)测得数据的运用计算和补偿。系统结构如图3所示：

图3 油罐液位监测系统结构

6 三维数据展示系统及其实现技术

数字化油库综合信息管理系统是以系统集成、信息共享、分布式网络、安全稳定的数据为宗旨，以信息技术为支撑，油库业务信息为数据源，以互联网为传输媒介的三维可视化综合管理平台。

6.1 三维数据展示系统简介

三维数据展示系统是基于地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）搭建的。地

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理信息系统是多学科集成的基础平台，可用于地理相关信息的搜集、存储、管理和分析，与传统的分析方法相比较，它将过去的手工、单一、静态、以定性为主的分析技术推进到多时相、多数据源、时空结合、定性与定量相结合的综合分析技术，是一个有空间信息的决策支持系统。GIS是融计算机图形和数据库于一体，储存和处理空间信息的高新技术，它把地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂地将现场业务数据展示处理，满足油库生产、管理对空间信息的要求，同时借助其独有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。

6.2 三维GIS的发展状况

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三维地理信息系统（3D GIS：3D Geographic Information System）是最近二十年发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理有关的视图结合，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体。可根据用户的需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于使用。

目前，关于地面建筑物的三维可视化主要有两种方法：一种是基于数学描述的直接建模；另一种是基于虚拟现实建模语言VRML的建模。本文采用的是第一种，先用3DSMAX建摸，输出.3DS格式文件，然后用OpenGL对其进行处理。

6.3 三维可视化流程

如图4所示，三维可视化包括以下三大模块：数据提取与准备、建筑物及地表的三维建模和三维景观应用。

数据提取与准备：从基础库读取数据，通过分析、整理、组合，为下一步三维建模做基础。 三维建模：处理从基础库中提取的数据，生成油罐、地表及周围其它建筑物的三维模型。 三维景观应用：VC++编程读入上一步生成的三维文件，利用OpenGL对于进行处理，使用户可浏览、查询各模型的属性。

三维模型与数据库的连接，利用模型的唯一标识ID号。

基础库 影像库 数据提取、数据整理、数据分发 符号模型制作 生成三维模型 纹理编辑 纹理采集 三维景观生成、地理属性挂接 景观漫游 规划应用 数据输出 属性管理

图4 三维可视化流程

图5、图6是数字化油库综合管理系统效果图。

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图5 客户端登录界面

图6 液位计量查询界面

本项目具体设计参数如下：

◆ 周边区域采用高分辨率卫星影象数据：面积约100平方公里，分辨率1米

◆ 库区3D产品生成：面积不小于10平方公里；基础数据比例尺：1：500，1：1000两种 ◆ 三维模型制作：基础数据比例尺：1：100，1：500两种 7 总结与展望

本文首先介绍了国内外油库管理的现状，结合管理系统的发展趋势及重点技术研究，设计了以三维可视化展示系统为平台的综合信息化管理系统；该平台在“管控一体化”的设计原则下，将整个系统分为管理层、控制层两大子系统。

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数字化综合信息管理系统是IT行业的热点，信息化管理、异构数据库互操作也是当前人们研究的焦点。论文涉及的知识领域甚多，研究背景也很复杂。由于掌握的资料和自身水平、学识有限，还存在很多的不足之处，很多问题的探讨还不是很充分，还有待在今后的学习和工作中进一步的探讨和研究。

参考文献:

[1] 沈尔诚. 油库综合自动化系统[J].工业控制计算机2005,18(11): 40-41 [2] 戴乐. 霍尼韦尔的油库自动化系统（TAS）[J].国际化工信息. 2004,10:16 [3] 吴立颖 油罐信息自动化管理系统[J].工业科技.2006,35(4): 60-61

[4] 韩飞,刘信阳,李生林,刘兴长 军队数字化油库研究[J].后勤工程学院学报.2004,2: 8-11 [5] 李照杰,姜金锁. 数据集成中的建模技术[J]. 石油化工自动化. 2006,5:25-27

[6] 何涛,刘君强,张学斌. 异构数据源数据集成的研究[J]. 计算机工程与科学. 2006, 28(9):132-135 [7] 赵启升,李存华. 基于OpenGL三维物体建模方法的研究与实现. 中国科技论文在线.

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