一、引言概述

1.1、建設的必要性及緊迫性

油氣儲運中心在接受大型油氣儲運基地安全風險評估工作時，將未建立“安全信息系統(tǒng)”列為整治項，急需建立一套安全信息系統(tǒng)以滿足需求。“王家溝油氣儲運中心安全信息管理系統(tǒng)”本方案設計依據(jù)《化工企業(yè)安全管理體系實施導則》、《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》，結合王家溝油氣儲運中心現(xiàn)有的業(yè)務及資料分布情況，建設 “王家溝油氣儲運中心安全信息管理系統(tǒng)”。其可靠性和準確性是系統(tǒng)建設追求的目標。因此本系統(tǒng)建設涉及的所有設計、施工、設備、材料和工藝均符合相關的國家標準和安全監(jiān)管部門的規(guī)定。

1.2、項目背景

XX油氣儲運中心作為“西油東送”的起點，是我國西北油氣戰(zhàn)略通道的重要樞紐。作為新疆重要的油氣儲運中心，其化工過程（chemical process）伴隨易燃易爆、有毒有害等物料和產(chǎn)品，涉及工藝、設備、儀表、電氣等多個專業(yè)和復雜的公用工程系統(tǒng)。

為積極響應XX市應急管理局的要求、落實《化工企業(yè)安全管理體系實施導則》，針對王家溝油庫的現(xiàn)狀情況，急需建立一套安全生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，構建該油庫儲運中心過程管理的信息數(shù)字化系統(tǒng)。實現(xiàn)共享聯(lián)動機制，提升綜合防控體系和應急決策指揮能力。

1.3、研究目標

針對石油化工高危行業(yè)，各個國家、企業(yè)、國際或地區(qū)性組織都在積極總結和探索企業(yè)安全管理的模式和辦法。本方案是在借鑒了《化工企業(yè)安全管理體系實施導則》的基礎上，結合XX油氣儲運中心現(xiàn)有的業(yè)務及資料分布情況，闡述了如何通過信息網(wǎng)絡及軟件技術，建設“XX油氣儲運中心安全信息管理系統(tǒng)”，完成導則中所列出的管理體系實施要求，達到強化工藝安全管理體系，提高整體安全績效的目的。

1.4、規(guī)范性引用文件

《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》

AQ/T 3012-2008 石油化工企業(yè)安全管理體系 導則

1.5、需求分析

利用信息網(wǎng)絡、軟件及物聯(lián)網(wǎng)技術，結合目前XX油氣儲運中心業(yè)務現(xiàn)狀，和對《石油化工企業(yè)安全管理體系實施導則》中所列出的要求進行分步梳理，整理主要概括為：生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)一體化呈現(xiàn)、安全信息維護、重大危險源數(shù)據(jù)推送。以下是詳細分析思路：

1.5.1、生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)一體化呈現(xiàn)

以物聯(lián)接入為核心， 以“端-邊-云”協(xié)同應用場景實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)在線實時動態(tài)一體化呈現(xiàn)展示。

自控數(shù)據(jù)接入：將園區(qū)已建設的系統(tǒng)及設備（如PLC、AI、DI、DO）等工控模塊，約200個數(shù)據(jù)點接入。

安防數(shù)據(jù)接入：通過視頻SDK獲取園區(qū)以建設的70路視頻監(jiān)控，實現(xiàn)在線監(jiān)測。

1.5.2、安全信息維護

導則中所規(guī)定的內(nèi)容共有12項，分別為：工藝安全信息、工藝危害分析、操作規(guī)程、培訓、承包商管理、試生產(chǎn)前安全檢查、機械完整性、作業(yè)許可、變更管理、應急管理工藝事故/事件管理、符合性審核。

工藝安全信息（4.1）中的化學品危害信息（4.1.1）、工藝技術信息（4.1.2）、工藝設備信息（4.1.3），此三項都有可以作為獨立的基礎數(shù)據(jù)維護管理，并基于此關聯(lián)衍生出其他數(shù)據(jù)。簡而言之，也就是對化學品、工藝流程、設備的資料管理，并體現(xiàn)出其他資料與這三項的對應關系，例如：設備除了自身的臺賬信息外，還有實時數(shù)據(jù)、安裝記錄、維護記錄、報廢記錄等等。與2中工藝安全信息三項具有同等地位的，還有操作規(guī)程（4.3）、培訓管理（4.4）、承包商管理（4.5）、作業(yè)許可（4.8）。此四項相對來說能夠關聯(lián)或者衍生的數(shù)據(jù)較少，但需要注意的是，操作規(guī)程、培訓管理并不完全按照導則中的內(nèi)容來設計，而是將其余規(guī)定中與此相關的部分要求也歸納了進來。如：操作規(guī)程中將應急管理（4.10）中的應急預案并入操作規(guī)程中，原因是它們都屬于公開的文檔資料范疇，知識內(nèi)容或者分類不同；而應急培訓和演練（4.10.4）則是歸入培訓管理之中。

導則中剩余項均按照與這六類基礎數(shù)據(jù)的關聯(lián)關系，并入相對應的模塊中。如：工藝流程除其基礎資料和參數(shù)外，還需關聯(lián)工藝危害分析記錄、圖紙、指南、說明、檢驗報告、變更記錄、異常評估記錄等等；設備除臺賬信息和參數(shù)外，還包括：當前狀態(tài)、安裝指南、規(guī)格要求、適用范圍、安裝記錄、維修記錄、報廢記錄等等。

依據(jù)以上導則的要求并結合王家溝儲運中心的業(yè)務需求，大致分為以下七個部分功能模塊：

體系文件和操作規(guī)程：對不同類型的企業(yè)內(nèi)部可公開的體系文件和操作規(guī)范文檔資料進行分類匯總管理，便于文檔資料統(tǒng)一管理，方便使用時快速查詢，可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

設備臺賬和基礎資料：設備臺賬是對使用設備的全生命周期臺賬進行匯編、整理。用戶可在Excel表格中自行編輯，如記錄設備的出廠時間、制造廠家、型號、規(guī)格等設備信息數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)新建、編輯、刪除、上傳和下載�；�礎資料主要包括：設備工藝信息、設備說明書、操作說明書、安裝說明書等相關資料。實現(xiàn)對設備基礎資料的匯總管理，便于文檔資料統(tǒng)一管理，方便使用時快速查詢，基礎數(shù)據(jù)和文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

安全管理：①許可,對具有明顯風險的作業(yè)實施許可管理，管理作業(yè)許可證及相關資料。②隱患,通過監(jiān)管部門檢查發(fā)現(xiàn)的隱患，通告和整改等相關資料。③事件，對工藝過程中出現(xiàn)的事故/事件的發(fā)生原因、處理過程、結果及相關文件資料，如證據(jù)、事故報告等的記錄管理。

項目管理：主要對于在建的項目進度情況匯總表進行編輯和上傳�？芍谱饕粋�甘特圖，相關人員可以在系統(tǒng)里在線編輯進度，管理人員能夠直觀的掌握項目的進展情況。對于項目建設的重要文件可可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

應急管理：主要包括值班人員信息表、應急預案文件、應急反應手冊、應急救援等方面的相關人員、緊急聯(lián)系電話等資料文件，還包括政府或其他應急監(jiān)管部門公告等文件。文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

變更：對于項目實施和生產(chǎn)過程中的變更審批文件的資料匯總。文件可實現(xiàn)、上傳、下載和檢索。

檢維修管理：對工藝中所使用設備的檢查、維修、故障分析、更換到報廢，實現(xiàn)整個周期的檢維修信息的匯總管理，文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

1.5.3、重大危險源數(shù)據(jù)推送

針對園區(qū)重大危險源數(shù)據(jù)需提供第三方數(shù)據(jù)接口，供監(jiān)管機構、大數(shù)據(jù)平臺等需求系統(tǒng)采集收集到的的數(shù)據(jù)。

二、設計原則

2.1、易用性原則

為了保證整個系統(tǒng)從設備配置到系統(tǒng)構成的合理性，根據(jù)系統(tǒng)設計實際狀況具體要求，充分滿足使用中的各項功能要求。為了保證系統(tǒng)的順利使用，本系統(tǒng)的建設所使用的SDK軟件接口可以提供給特定的開發(fā)人員，從而為將來開發(fā)出實用而簡易的集成軟件，完成系統(tǒng)集成打好基礎。

2.2、先進性原則

在系統(tǒng)的設計中，對所有設備和相應軟件的設計中，應該選用國內(nèi)先進的視頻設備和數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，從而既保持傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)圖像質量高的特點，同時能夠徹底解決監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡化過程中的瓶頸問題，真正實現(xiàn)國內(nèi)先進水平的目標。系統(tǒng)的設計采用數(shù)字視頻方式，數(shù)字實時圖像通過數(shù)字視頻解碼器在電視墻或者直接在云終端上顯示。這一技術路線保證了系統(tǒng)具有良好的清晰度、較少的服務器資源占用、完全實時、一流的網(wǎng)絡功能等諸多特點，采用了先進的數(shù)字圖像技術，為系統(tǒng)擴展應用打好基礎，系統(tǒng)建成后在很長時間內(nèi)不會被淘汰。

2.3、實用性原則

系統(tǒng)的建設應以實用性為基本原則，系統(tǒng)功能必須滿足的基本要求，硬件和軟件平臺界面友好、易學易用、使用方便、圖像清晰；采用統(tǒng)一的系統(tǒng)標準和通信協(xié)議，使整個系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)間能互聯(lián)功能，充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的功能。

2.4、擴展性原則

擴展性原則主要體現(xiàn)在系統(tǒng)橫向和縱向的擴展能力上。在系統(tǒng)橫向擴展方面，系統(tǒng)在滿足當前視頻監(jiān)控需求、數(shù)據(jù)采集、資料庫管理的基礎上，應該非常方便的擴展容量，可方便實現(xiàn)更大容量的視頻監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集。在縱向擴展方面，系統(tǒng)需要具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，用戶可在其基礎上進行二次功能開發(fā)。

隨著系統(tǒng)以后的擴展，用戶容量將會不斷擴大，新的業(yè)務功能的要求將會層出不窮，這要求系統(tǒng)具備良好的可擴展性，所以在系統(tǒng)建設的初期，首先立足于近期的應用需求進行系統(tǒng)配置，而以系統(tǒng)的可擴展性來保證今后至少3-5年內(nèi)的發(fā)展需求。

系統(tǒng)的各個組成部件選用標準的硬件和軟件，各個模塊的設計模塊化，使系統(tǒng)可以通過模塊堆疊的方式進行擴展；各部分、各系統(tǒng)的接口規(guī)范化，從而使軟、硬件能夠平滑升級或更新，網(wǎng)絡節(jié)點的增減對網(wǎng)絡性能的影響不大。

三、總體設計

3.1、設計思路

整體架構以邊緣智能終端為核心，將已建設的園區(qū)生產(chǎn)設備、安全監(jiān)控設備、安全信息資料及其他設備通過主流傳輸協(xié)議OPC、Modbus、UL33、MQTT、BACnetIP、DLT645、SDK、WebService實現(xiàn)設備的運行狀態(tài)監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)匯聚、指令傳輸控制。并通過匯聚傳輸實現(xiàn)上層應用，如：綜合態(tài)勢、設備監(jiān)測、安全防范、危險化學品監(jiān)測等應用。

系統(tǒng)首頁界面

基于目前xx油氣儲運中心業(yè)務現(xiàn)狀，將園區(qū)已建設的系統(tǒng)及設備（如PLC、網(wǎng)絡IPC、AI、DI、DO）等模塊，以物聯(lián)接入為核心， 以邊緣智能為目標，以“端-邊-云”協(xié)同應用場景數(shù)據(jù)實現(xiàn)全工藝和業(yè)務信息在線實時動態(tài)展示。界面效果要美觀大方，操作簡便。并可實現(xiàn)智能化應用“可接入，可監(jiān)控，可聯(lián)動，可分析，可應用”的效果。

1.系統(tǒng)采用C/S結構設計、前后分離開發(fā)模式，前端界面基于.NET 4.7，后臺服務基于C++框架進行開發(fā)。

2.系統(tǒng)權限驗證基于Redis + JWT + Token技術模式，基于接口級別的權限驗證，保證數(shù)據(jù)安全的同時提供開發(fā)接口，允許第三方應用接入。

3.系統(tǒng)有實時數(shù)據(jù)需要從PLC讀取，利用Redis緩存，通過WebService技術實現(xiàn)訂閱發(fā)布。

4.系統(tǒng)大部分功能的基礎數(shù)據(jù)無需通過瀏覽器表單、表格頁面的方式錄入存儲、而是以圖片、文檔等文件的形式直接存儲查詢即可；除此之外，仍有少量數(shù)據(jù)需要通過模板報表導入或者手工錄入。

5.系統(tǒng)功能中可能存在各類業(yè)務報表、圖表的檢索生成，用于對數(shù)據(jù)概況的分析以及備份歸檔；部分業(yè)務功能涉及到審批流程。因此報表引擎、流程引擎需作為系統(tǒng)必不可少的部分。

6.系統(tǒng)各組件、引擎、模塊之間應盡量降低耦合程度，便于后期業(yè)務代碼、邏輯代碼調整時不影響其他功能，提高調整效率，降低調整導致的BUG發(fā)生概率。

7.系統(tǒng)可接入視頻監(jiān)控或者錄像發(fā)布等功能。

3.2、技術架構

從部署層面考慮，遵循架構分離、版本形態(tài)分離，但數(shù)據(jù)不分離的部署形式。從軟件產(chǎn)品層面考慮，采用三層架構形式提供定制開發(fā)，既滿足平臺未來升級、擴展性需要，也滿足系統(tǒng)高性能、穩(wěn)定性、安全性需要。此外此種架構形式，在開工程中能較好的同步分項進行開發(fā)，大大縮短開發(fā)周期，較早完成上線。

3.3、重大危險源數(shù)據(jù)推送

重大危險源數(shù)據(jù)推送系統(tǒng)提供第三方數(shù)據(jù)接口，供監(jiān)管機構、大數(shù)據(jù)平臺等需求系統(tǒng)采集收集到的的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)接口為標準modbus tcp協(xié)議，方便第三方系統(tǒng)采集，點位表自動生產(chǎn)并保存在本地，若安全信息管理系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)點位發(fā)送變化，第三方數(shù)據(jù)接口提供的點位表也相應更新，無需手動更新，方便快捷。

四、主要信息詳細功能設計

4.1、生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測

通過生產(chǎn)PLC網(wǎng)絡模塊的數(shù)據(jù)，篩選出工藝過程安全操作范圍中（如溫度、壓力、流量、液位、氣體濃度）等。實現(xiàn)關鍵性數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)進行在線統(tǒng)計，同時可設置安全操作范圍，當該參數(shù)超限告警，該項狀態(tài)會變紅色，同時產(chǎn)生報警事件進行記錄存儲。實時曲線：通過動態(tài)曲線對關鍵參數(shù)的趨勢進行估測，并且動態(tài)曲線可以打�。粴v史曲線：通過歷史曲線記錄相關參數(shù)，可以查詢歷史曲線和歷史數(shù)據(jù)。如下圖所示：

4.2、體系文件和操作規(guī)程

對不同類型的企業(yè)內(nèi)部可公開的體系文件和操作規(guī)范文檔資料進行分類匯總管理，便于文檔資料統(tǒng)一管理，方便使用時快速查詢，可實現(xiàn)、上傳、下載和檢索。如下圖所示：

4.3、設備臺賬和基礎資料

設備臺賬：設備臺賬是對使用設備的全生命周期臺賬進行匯編、整理。用戶可在Excel表格中自行編輯，如記錄設備的出廠時間、制造廠家、型號、規(guī)格等設備信息數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)新建、編輯、刪除、上傳和下載。

基礎資料主要包括：設備工藝信息、設備說明書、操作說明書、安裝說明書等相關資料。實現(xiàn)對于設備基礎資料的匯總管理，便于文檔資料統(tǒng)一管理，方便使用時快速查詢�；�礎數(shù)據(jù)和文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

4.4、安全管理

①許可：對具有明顯風險的作業(yè)實施許可管理，管理作業(yè)許可證及相關資料。②隱患：通過監(jiān)管部門檢查發(fā)現(xiàn)的隱患，通告和整改等相關資料。③事件：對工藝過程中出現(xiàn)的事故/事件的發(fā)生原因、處理過程、結果及相關文件資料，如證據(jù)、事故報告等的記錄管理。

4.5、項目管理

主要對于在建的項目進度情況匯總表進行編輯和上傳。在Excel格式下相關人員可制作和編輯用于項目管理的甘特圖，相關人員可以在圖表里在線編輯和修改，實現(xiàn)項目進度圖示列表，管理人員能夠直觀的掌握項目的進展情況。對于項目建設的重要文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

4.6、應急管理

主要包括值班人員信息表、應急預案文件、應急反應手冊、應急救援等方面的相關人員、緊急聯(lián)系電話等技術文件和政府或其他應急監(jiān)管部門公告。文件可實現(xiàn)、編輯、上傳、下載和檢索。

4.7、變更

對于項目實施和生產(chǎn)過程中的變更審批文件的資料匯總。文件可實現(xiàn)、上傳、下載和檢索。

4.8、檢維修管理

對工藝中所使用設備的全生命周期管理，從設備的安裝、維修到報廢更換整個周期的信息記錄維護表進行管理，相關人員可將編輯的文件進行上傳、下載和檢索。檢維修記錄信息應該涵蓋一下內(nèi)容：

維修記錄：設備的維修記錄及相關文件資料的管理。

故障分析和處理措施：設備的故障分析記錄及相關文件資料的管理。

    故障排除：設備的故障排除記錄及相關文件資料的管理。

報廢記錄：設備的報廢記錄及相關文件資料的管理。

4.9、安防監(jiān)控

 目前園區(qū)已經(jīng)建設有視頻監(jiān)控系統(tǒng)約70路。安全信息管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡通過視頻SDK獲取現(xiàn)有70路視頻監(jiān)控�？蓪崿F(xiàn)實時畫面、回放、攝像機控制、報警、移動偵測等功能。并無縫嵌入到安全信息管理系統(tǒng)，當有報警事件發(fā)生時，通過實時視頻聯(lián)動查看現(xiàn)場情況。

4.10、重大危險源數(shù)據(jù)推送

重大危險源數(shù)據(jù)推送系統(tǒng)提供第三方數(shù)據(jù)接口，供監(jiān)管機構、大數(shù)據(jù)平臺等需求系統(tǒng)采集收集到的的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)接口為標準modbus tcp協(xié)議，方便第三方系統(tǒng)采集，點位表自動生產(chǎn)并保存在本地，若安全信息管理系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)點位發(fā)送變化，第三方數(shù)據(jù)接口提供的點位表也相應更新，無需手動更新，方便快捷。