摘要 在浮顶油罐普及的同时，近年来浮顶油罐的火灾、爆炸事故也越来越多。以某油库为实例，利用GIS技术，构建了一套浮顶油罐的安全监控信息系统，并对其功能进行了简单描述。该系统功能专一性强，从事故发生的根本原因入手，完全针对浮顶油罐的爆炸隐患，能杜绝火灾、爆炸的发生，是储油罐区实现数字化管理的重要组成部分。

　　关 键 词： 浮顶油罐;安全;防火防爆;监控系统;地理信息系统

　　中图分类号： TE88 文献标识码： A

　　Abstract With the popularization of floating tank, there are more and more fire and explosion accidents exposed. According to the scheme, GIS technology is used to establish the safety monitoring and controlling information system for floating tank, and then some functions of the system are described. The specificity of this system’s functions are very good. The system starts with the basic reasons of the accidents, and completely aims at hidden pril of explosion of floating tank. It can put an end to the fire and explosion accidents. So this system is an important part to form digital management of oil tank farm.

　　Keywords Floating tank; Safety; Fire and explosion prevention; Monitor and control system; GIS

　　1 引言

　　地理信息系统GIS(Geographic Information System),是一种专门用于管理地利空间 分布数据的计算机系统，是从采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面的空间地理分布有关数据的空间信息系统，目前广泛应用于社会生产与生活领域。地图信息的可视化技术实现了地理信息的图形化，可以灵活查询数据和可视分析数据功能，实现了对与地理或图形对象相对应的抽象数据的综合分析和可视化管理。

　　随着我国石油工业的发展，石油储存技术得到了迅猛的发展，目前我国已建成数个战略石油储备库，油罐的地理信息、图形信息和数字信息并存，人工管理特别是信息更新工作及其困难，急需利用地理信息系统(GIS)对石油库进行管理。

　　从1999年开始，中国石油化工集团公司、中国石油天然气股份有限公司下属的油库大都开始采用浮顶油罐。近年来浮顶油罐各类事故愈发增多，其中油罐起火、爆炸的问题尤为严重。浮顶油罐发生事故的主要原因是浮

　　盘或密封处存在油气空间[1]，如果在密封位置安装一套惰性气体释放装置，并监测油气含量，当可燃气体达到爆炸临界点时向密封处释放惰性气体，抑制并冲淡可燃气体。该方案能基本杜绝火灾爆炸事故的发生，但需要一套监控软件来支持硬件的运行。本文以某油库为实例，建立了基于GIS的浮顶油罐安全监控系统。

　　2 油库概况

　　油库有1000-5000m3各类油罐24个，其中浮顶油罐18个，总容积7.34万立方米，年吞吐量50万吨以上，占地面积约13万m2。油库采用了自动化系统，能对各油罐的液位、温度等信息进行实时检测，并可以对罐区内油品收付流程自动控制。但是利用这套系统进行管理时存在以下问题：数据缺乏统一的标准和规范;油罐信息(如位置)的显示不具体;油罐发生事故时不能提供解决措施。另外，现有的储罐自动化系统比较庞杂，系统的维护和扩容都很不方便。[2]

　　根据以上情况，在分析研究此油库实际资料和现场勘查改造的基础上，并特别针对浮顶油罐的问题，设计了基于GIS平台的浮顶油罐安全监控系统。该系统中的氮气保护工艺流程见图1。

　　图1 氮气保护工艺流程示意图(双浮盘内浮顶油罐)

　　Fig. 1 Flow path chart of the nitrogen protection technology

　　3 系统体系

　　3.1 系统的软件结构

　　该安全监控系统软件结构见图2，系统使用Delphi语言对MapX进行二次开发，调用了MapInfo软件的强大的地图浏览功能，并直接通过程序接口调用Oracle数据库的多源数据。

　　图2 系统软件结构

　　Fig. 2 Software frame of the system

　　3.2 系统的硬件组成

　　系统采用Client/Server两层体系结构，系统的核心部分——油气浓度监控模块能自动控制各油罐相应空间的油气浓度。在系统硬件结构示意图(图3)中，由传感器输出的微弱电信号，经各自信号放大电路，对信号进行预处理，使其转换为0-5V范围内变化的直流信号，加到A/D转换电路变换为数字信号，监控机组对其进行数据采集处理，并将处理后的数据由通讯接口输入到主服务器，主服务器接收到信号后进行计算及结果显示，同时判断油气浓度是否有爆炸危险，若浓度达到爆炸发生的可能值，则传输相应数据至监控机组，油气浓度监控机组接收数据后，启动报警装置，并计算出初步通入氮气的时间，然后开启真空泵，通入一定时间的富氮气体。油气浓度控制程序框图见图4。

　　图3 系统硬件结构 图4 油气浓度控制程序框图

　　Fig. 3 Hardware frame of the system Fig. 4 Program chart to control oil gas concentration

　　3.3 系统的数据处理

在计算油气浓度时采用迭代算法，计算公式为：

= (1)

其中为上一时刻油气浓度，为气体空间内所有气体的物质的量(假设只与容积有关)，Q是富氮气体的流量(mol/min)，并假设相同时间内排出气体的流量也为Q，dt是单位时间。当得到的小于该油品爆炸极限时时，计算停止，并得出计算的次数N，则达到要求所需的时间就为。

　　4 系统主要功能

　　4.1 罐区地图的浏览

　　系统的主地图为罐区的平面地图，包括油罐、围墙、管道和道路等，通过纸质地图扫描后数字化得到，地图源文件为Mapinfo格式。主界面见图5。

　　图5 系统主界面

　　Fig. 5 System interface

　　4.2 油罐属性的查看

　　属性查看功能对罐区的18个浮顶油罐都有效，可以查出油罐的基本信息以及实时油气浓度值，见图6。在属性查看对话框中可以点击“查看油气浓度历史曲线图”，得出油罐相应空间的油气浓度曲线，见图7。

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