邱 明

〔中國(guó)石化安徽石油分公司 安徽合肥 230009〕

1 集成設(shè)計(jì)的必要性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)加油站建設(shè)的安全和環(huán)保要求迅速提高[1，2]，促進(jìn)了對(duì)安全和環(huán)保設(shè)備的投入。近幾年，隨著雙層罐和雙層管線改造的推進(jìn)，滲泄漏檢測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。京津冀及周邊地區(qū)部分加油站率先使用了油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備[3]。這些設(shè)備的應(yīng)用，使加油站的安全水平大幅提高，環(huán)保也得到實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，但各類(lèi)設(shè)備的增多，給加油站的管理帶來(lái)一系列問(wèn)題。

加油站目前使用的安全與環(huán)保設(shè)備有液位儀及油氣回收、雙層油罐測(cè)漏和雙層管線測(cè)漏的設(shè)備，還有在部分區(qū)域投入運(yùn)行的油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備等。由于這些設(shè)備擁有獨(dú)立的顯示終端，導(dǎo)致布線浪費(fèi)和報(bào)警器數(shù)量冗余，并帶來(lái)施工時(shí)間和資金的浪費(fèi)。尤其是多個(gè)監(jiān)控設(shè)備的共存給加油站的管理帶來(lái)了許多困擾。因此，若能設(shè)計(jì)一套加油站安全與環(huán)保設(shè)備的集成系統(tǒng)，將會(huì)給石油公司和加油站設(shè)備的使用與管理帶來(lái)方便，也使工程的投資和時(shí)間得到節(jié)約，加油站的信息化管理更科學(xué)。

2 集成的設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述多個(gè)獨(dú)立監(jiān)控顯示的問(wèn)題，可以采取分段集成的解決方案：第一階段可將地罐液位儀、雙層罐(含防滲池和FF、SF油罐)、雙層管線、人孔井和加油機(jī)底盤(pán)等的測(cè)漏設(shè)備進(jìn)行集成設(shè)計(jì)?？紤]到油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在很多加油站還尚未安裝，在集成的方案中需為其安裝線路預(yù)留。第二階段將液位儀、測(cè)漏設(shè)備和油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行集成設(shè)計(jì)。第三階段將油氣回收、油氣回收在線監(jiān)測(cè)和加油機(jī)進(jìn)行有機(jī)集成。

2.1 第一階段：地罐監(jiān)控多合一集成設(shè)計(jì)

將地罐液位儀和多種測(cè)漏傳感器進(jìn)行集成，終端用于各類(lèi)傳感器的數(shù)據(jù)集成、處理、存儲(chǔ)、顯示、控制及數(shù)據(jù)上傳等。集成信息包括油液位、水液位、液位報(bào)警、油罐測(cè)漏報(bào)警以及雙層管線測(cè)漏報(bào)警，預(yù)留人孔井和加油機(jī)底盤(pán)測(cè)漏、可燃?xì)怏w濃度探測(cè)傳感器的接口，以滿足未來(lái)的拓展需求。

集成與未集成現(xiàn)狀的比較：

(1)顯示器終端一體化。減少了兩個(gè)獨(dú)立的油罐測(cè)漏和管線測(cè)漏的報(bào)警器，省去了當(dāng)前從室內(nèi)報(bào)警器到罐區(qū)傳感器的多條布線，地罐監(jiān)控多合一集成設(shè)計(jì)將節(jié)省約一半的投資。

(2)設(shè)備使用管理集約化。加油站通過(guò)一個(gè)終端對(duì)地罐計(jì)量信息和各種泄漏信息進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單直觀、方便易學(xué)；對(duì)于設(shè)備后期的運(yùn)行維護(hù)更加方便。

(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮未來(lái)。預(yù)留人孔井測(cè)漏、加油機(jī)底盤(pán)測(cè)漏可燃?xì)怏w濃度探測(cè)傳感器接口。同時(shí)應(yīng)預(yù)留油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的接口和軟件顯示方面升級(jí)的能力。

(4)信息管理集中化。系統(tǒng)集成終端支持加油站各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)上傳功能，使測(cè)漏設(shè)備不再是信息管理的盲點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加油站各種數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理，為加油站減少管理人員打下了基礎(chǔ)。

地罐監(jiān)控設(shè)備集成設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 地罐監(jiān)控設(shè)備集成設(shè)計(jì)

2.2 第二階段：安全環(huán)保設(shè)備總集成設(shè)計(jì)

在第一階段基礎(chǔ)上，增加油氣回收在線監(jiān)測(cè)，構(gòu)成加油站安全與環(huán)保設(shè)備總集成的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案包括：液位儀、各種測(cè)漏傳感器、可燃?xì)怏w濃度傳感器以及油氣回收在線監(jiān)測(cè)所包含的壓力傳感器和氣體流量計(jì)等(圖2)。

圖2 安全環(huán)保設(shè)備總集成設(shè)計(jì)

在這個(gè)集成設(shè)計(jì)方案中，油氣回收在線監(jiān)測(cè)控制器與液位儀及測(cè)漏控制器采用級(jí)聯(lián)擴(kuò)展方式，各自管理其下的傳感器，并完成數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、存儲(chǔ)、邏輯處理和上傳。采用模塊化設(shè)計(jì)，各自滿足相關(guān)法規(guī)的要求。其中油氣回收在線監(jiān)測(cè)需要符合環(huán)保部門(mén)的要求，并為將來(lái)可能與環(huán)保部門(mén)的聯(lián)網(wǎng)做好準(zhǔn)備。

2.3 第三階段：環(huán)保系統(tǒng)和加油機(jī)的集成設(shè)計(jì)

在第二階段基礎(chǔ)上，油氣回收和油氣回收在線監(jiān)測(cè)可以成為加油機(jī)的一個(gè)固有部分與加油機(jī)集成設(shè)計(jì)(前提是國(guó)家加油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)得到更新)，從而省去加油機(jī)內(nèi)為油氣在線監(jiān)測(cè)而增加的控制板和輔助單元。加油機(jī)的控制包括了油氣回收系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整。油氣回收在線監(jiān)測(cè)的信息可以和目前加油機(jī)通往后臺(tái)的信息系統(tǒng)相集成，省去了為油氣回收而單獨(dú)增加的加油機(jī)至后臺(tái)的通訊。

由于油氣回收和油氣回收在線監(jiān)測(cè)的集成設(shè)計(jì)，使油氣回收系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整氣液比，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。如果由于系統(tǒng)硬件或者加油機(jī)外部原因，比如造成回收罐泄漏、回收管路泄漏或者堵塞等，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)送信息，通知維修人員及時(shí)維修。

3 加油站安全與環(huán)保設(shè)備集成設(shè)計(jì)的意義

當(dāng)前，正處于加油站防滲改造進(jìn)行之時(shí)，如若能夠在當(dāng)前階段對(duì)加油站的安全與環(huán)保設(shè)備進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，將會(huì)為企業(yè)帶來(lái)事半功倍的成效。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益好

目前加油站的安全與環(huán)保方面所包括的設(shè)備和應(yīng)用范圍如表1所示。

表1 安全環(huán)保方面的設(shè)備和應(yīng)用情況

由于目前防滲改造正在進(jìn)行當(dāng)中，油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝量不是很大。因此在當(dāng)前階段把安全與環(huán)保的設(shè)備進(jìn)行集成，是非常適時(shí)的。若待所有設(shè)備被大量安裝到加油站之后再做集成，將會(huì)導(dǎo)致大量的投資和工程浪費(fèi)。

3.2 解決設(shè)備使用與管理的實(shí)際問(wèn)題

實(shí)現(xiàn)加油站安全與環(huán)保設(shè)備的集成意味著統(tǒng)一顯示、統(tǒng)一報(bào)警、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一上傳，統(tǒng)一分析、相互聯(lián)動(dòng)，減少了設(shè)備數(shù)量、降低了加油站員工對(duì)使用系統(tǒng)的要求、也減少了設(shè)備安裝的空間和時(shí)間。這不僅解決了加油站操作和設(shè)備管理的實(shí)際問(wèn)題，也對(duì)企業(yè)管理成本的降低起到作用。

3.3 適應(yīng)未來(lái)智能型加油站建設(shè)的需要

互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊以及即將來(lái)臨的物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)改變了人們所處的環(huán)境。加油站作為現(xiàn)代生活的重要組成部分，使設(shè)備操作方便、安全和快捷，已經(jīng)成為社會(huì)的需要。智能型加油站除了為使用者提供現(xiàn)代化的與人機(jī)界面安全操作外，還可提供各類(lèi)傳統(tǒng)信息和大數(shù)據(jù)，包括運(yùn)用數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、使用者數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)公共數(shù)據(jù)等，幫助企業(yè)通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)分析、設(shè)備狀態(tài)分析，對(duì)加油站安全和環(huán)保、進(jìn)銷(xiāo)存和設(shè)備的智能化管理，從而提高銷(xiāo)售，減低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。萬(wàn)物互聯(lián)的本質(zhì)是基于數(shù)據(jù)的感知和傳輸，而它的基礎(chǔ)就是各種可靠的傳感器和最底層的通訊及信息處理。進(jìn)行加油站安全與環(huán)保設(shè)備的集成設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)約改造資金、促進(jìn)加油站美觀，同時(shí)也是適應(yīng)建設(shè)未來(lái)智能型加油站的需要。

4 總結(jié)和建議

目前部分設(shè)備廠家正在研發(fā)加油站設(shè)備集成的技術(shù)方案，但由于出發(fā)點(diǎn)不同，對(duì)最終目標(biāo)的理解也不相同。個(gè)別廠家的液位儀和測(cè)漏傳感器集成系統(tǒng)已在部分地區(qū)測(cè)試，取得了一定效果。在此基礎(chǔ)上中國(guó)石化如果能夠從需求方角度出發(fā)，整合各方技術(shù)力量，明確技術(shù)路線，規(guī)范加油站安全與環(huán)保系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)加油站安全與環(huán)保設(shè)備總集成的最佳技術(shù)方案。

(1)定義加油站安全環(huán)保設(shè)備接口。安全和環(huán)保系統(tǒng)可以作為加油站的子系統(tǒng)，單獨(dú)定義其結(jié)構(gòu)、內(nèi)部接口和通信協(xié)議。傳感器節(jié)點(diǎn)以上到控制臺(tái)的接口協(xié)議可以采用工業(yè)總線甚至以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并定義其通訊的信息層協(xié)議，這樣既保障系統(tǒng)的統(tǒng)一，又不限制科技的發(fā)展。其中傳感器節(jié)點(diǎn)，可以是一個(gè)智能單元帶一個(gè)或者多個(gè)傳感元件，構(gòu)成傳感系統(tǒng)的一次和二次同體，鼓勵(lì)專業(yè)廠商發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，發(fā)展新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的最優(yōu)化。

(2)將設(shè)備技術(shù)指標(biāo)寫(xiě)入采購(gòu)要求。召集有技術(shù)能力的廠家和行業(yè)專家，討論和制定系統(tǒng)接口和協(xié)議。將協(xié)議下發(fā)或者放入下一次招標(biāo)文件，并在招標(biāo)過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行。

(3)在加油站改造中做好設(shè)備線路與接口的預(yù)留。目前，油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只有少數(shù)區(qū)域或達(dá)到銷(xiāo)量要求的加油站應(yīng)用，仍然有很大部分的加油站尚未安裝，而人孔井測(cè)漏傳感器、加油機(jī)底盤(pán)測(cè)漏傳感器以及可燃?xì)怏w濃度傳感器的采用則只有在少數(shù)試點(diǎn)站進(jìn)行。因此，加油站在改造中超前預(yù)留油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備以及人孔井測(cè)漏和加油機(jī)底盤(pán)測(cè)漏等傳感器的線路可以省去未來(lái)重新布線的麻煩。