儲油罐監測系統技術方案儲油罐監測系統技術方案系統概述項目背景儲油罐在竣工投產、長期運行期間，由于基礎地質構造不均勻、土壤的物理性質不同、大氣溫度變化、地基的塑性變形、地下水位季節性和周期性的變化及罐體本身的荷載，會導致罐體發生沉降、位移、傾斜等現象。在日常巡檢和維護中，微小的沉降和變形均難以用肉眼觀察到，只有當失穩變形積累到一定程度、發生功能性障礙時才會被發現，此時罐體的變形已不可逆轉，甚至會發生浮盤傾斜、罐體傾覆等重大事故。目前國內針對儲罐罐體的形變監測方面，基本處于空白狀態。即使有部分企業進行了這方面的工作，采用的依然是傳統人工測量方法，工作量較大，測出的各項數據存在一定的人為誤差，易受天氣和現場條件狀況的影響，資料整理與分析周期很長，不能及時的發現變形情況，不能做到實時不間斷監測。系統目標1、研制一整套全自動化、安全性高、監測量準確可信，通過精確的監測手段，及時發現儲油罐微小形變、沉降、傾斜和振動的儲油罐健康監測系統，以消除事故隱患，可以防患于未然，大幅提升儲油罐的健康監控和安全管理能力，提高油氣庫的生產安全管理水平。2、實現對被監測對象的形變、傾斜、沉降等安全指標，進行7x24小時的實時自動監控以及智能預警，并對形變、傾斜、振動等數據進行統計綜合分析，為決策提供科學依據，做好儲罐的安全工作。3、在此基礎上，我們利用已有經驗，研制儲油罐健康監測系統，意義重大。系統能夠實時監測儲油罐的溫度，傾斜、多分量應變、微小變形等參數，并通過有線方式，實時將監測到的各類物理量實時傳輸至中心監控平臺；4、在中心監控平臺上，系統在實時監測數據的基礎上提前預測，建立等級預警并能準確及時地發出預警信號。通過信息技術實現遠程信息數據監測管理，時刻掌握儲油罐的健康狀態。5、儲油罐監測系統是智慧城市等科學計劃在城市應用的重要體現，通過儲油罐監測網的建設，通過物聯網、大數據、云平臺，利用新技術新方法，實現對儲油罐等重要基礎設施實時監測，為城市民生、公共安全、科學研究服務。系統特點1、系統建設是城市智慧城市建設的關鍵部分智慧城市就是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能響應。其實質是利用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續成長。隨著人類社會的不斷發展，未來城市將承載越來越多的人口。目前，我國正處于城鎮化加速發展的時期，部分地區“城市病”問題日益嚴峻。為解決城市發展難題，實現城市可持續發展，建設智慧城市已成為當今世界城市發展不可逆轉的歷史潮流。儲油罐監測系統的建設，其首先是互聯網+在城市的應用，其應用了物聯網技術，并通過寬頻高靈敏度傳感技術，實現了智慧城市在災害應急處置的應用。2、系統建設是物聯網、大數據，云平臺的應用隨著信息技術的高速發展，互聯網正在向著與人類大腦高度相似的方向進化，它將具備自己的視覺、聽覺、觸覺、運動神經系統，也會擁有自己的記憶神經系統、中樞神經系統、自主神經系統，并由此產生互聯網云腦（InternetCloudBrain）架構。到2017年，隨著人工智能，深度學習、物聯網，大數據，云計算，機器人，虛擬現實，工業互聯網等科學技術的蓬勃發展，互聯網云腦的架構也逐步清晰起來。儲油罐監測系統是物聯網、大數據，云平臺的應用。應急處置中心是其云平臺，密集布設的寬頻高靈敏度傳感儀器就是云平臺通過物聯網實現的傳感器及感覺系統，其實現數據收集和存儲，是大數據的來源，實現物理世界與大數據的連接。振動災害應急處置、應急信息發布，本身就是智慧城市在大數據、云計算、深度學習的基礎上，實現城域網絡安全態勢感知、監測預警、應急處置、災難恢復的一體化，為智慧城市服務。系統方案中心系統方案系統架構儲油罐監測系統及硬件、軟件、云端等各個環節，系統架構設計從整體進行頂層設計，充分考慮到系統應具備良好的適用性和擴展性，使系統能夠適應最廣泛的物聯網場景。系統架構如下：系統基于智能物聯云平臺，采用分層的體系架構，從下到上分別為感知層、接入層、存儲層、服務層和應用層。整個平臺的各個系統和數據庫可考慮部署在云服務器上，可針對設備接入的數量的多少進行動態擴展。系統網絡儲油罐監測系統處理中心計算機網絡結構如圖所示：儲油罐監測系統擬傳輸數據量大（實時數據傳輸）的特點，由于這一階段測點數量并不大，采用1臺服務器匯集數據即可，將來隨著測點數量越多，系統擬采用負載均衡的方案來解決終端接入云平臺的技術難題，負載均衡將原獨立的應用分配到多個操作單元上執行，解決單個系統的瓶頸問題。在大數據流式計算環境中，系統的負載均衡機制是系統穩定運行、高吞吐量計算、快速響應的一個關鍵。針對系統終端設備并發性能要求高的特點，擬采用負載均衡的策略保證系統的性能，通過負載均衡服務器為多個地址配置同一個域名，使得對該域名的請求分配到不同的服務器中，達到負載均衡的目的。系統擬采用在多臺服務器上搭建負載均衡集群，在這個配置策略下，將來可根據系統終端的增多，增加更多的服務器到集群中以提高系統的處理能力。終端展示儲油罐監測系統擬在臺網中心增設3臺工作站和顯示屏幕分別用于展示測點實時觸發狀態監測、設備運維控制管理及測點實時觀測數據波形。測點實時觸發狀態監測通過圖形、列表等多元化的方式展示各測點的實時事件觸發狀態信息，并在觸發時及時提供報警及消息推送服務。測點實時觀測數據波形終端展示由匯集服務器接收到的各測點的實時觀測數據流形，實時刷新，前臺工作站通過實時流協議從匯集服務器實進轉發并進行波形繪制以及事件觸發判斷。基礎軟件系統操作系統儲油罐監測系統前臺處理工作站統一采用Windows版本（臺式機）。本項目新增軟件規劃部分將采用64位操作系統。數據庫系統軟件數據庫系統平臺的選取應能夠滿足高效地處理超大容量數據的需要。數據庫平臺的設計必須滿足數據安全性的需要，不會因一臺主機停機或某些硬盤損壞而影響到數據的安全性；選擇數據庫必須考慮到數據庫的安全備份機制。數據庫系統軟件應具備：1、可移植性：數據庫必須具備對數據強大的移植功能，安全監測信息平臺的數據庫必須能夠保證與原質監局各業務系統數據的平滑移植和對接。2、可操作性：終端用戶必須保證可以方便地使用數據庫所提供的有效工具訪問數據庫和管理數據庫。數據庫的控制臺必須為系統管理員提供一個直觀的圖形用戶界面使得系統管理員能夠對整個數據庫運行環境進行集中式的控制和管理。3、擴展性：數據庫不但能支持本次工程的數據處理能力，而且有很好的擴展能力和數據轉換能力，能使用戶平滑地過渡到未來的工程而無須進行數據遷移，應提供有效的數據庫技術方案，包括支持現在的及未來的擴展方案。專業軟件系統儲油罐監測系統包括數據匯集系統、事件自動分析處理系統、成果展示與數據服務系統、智能運維監控系統、移動設備終端系統等組成。1、自動化監測:24小時實時監測，無需人工現場采集數據，提高了工作效率。2、能夠提供給用戶精確的監測數據，讓用戶對儲油罐的整體運行情況作出整體了解。3、符合儲油罐信息化系統使用要求，嚴格按照在線監測實施方案規范進行。4、采集數據真實、準確。5、報表推送:監測結果實時顯示發布，定期將監測報表推送給用戶。6、實現危險信號的實時定位。7、多重分級預警:當結構出現異常信息時，系統自動進行預報警，并通過短信方式將信息及時轉達給相關管理人員，并提示后臺及時對結構當前狀態進行安全評估。數據匯集系統數據匯集系統用于實現測點觀測數據實時采集、存儲以及轉發等功能。存儲的數據類型包括連續觀測數據、事件數據、強震動參數等；其中對于連續觀測數據、事件數據等統一采用標準格式進行存儲和交換；統一采用數據庫的方式進行儲存，以便于查詢和管理。數據轉發統一采用標準LISS協議、NetSeis/IP協議、SeedLink協議等行業通用協議進行。事件自動識別與分析系統事件自動識別與分析系功能的主要任務是實現事件自動觸發功能基礎上，優化事件數據處理以及產出功能，實現包括事事件強度分析、結構響應分析、事件評估等功能。一、觸發計算原理與處理流程實時事件檢測模塊在實時觀測數據接收的基礎上，負責實現實時事件的自動化檢測功能，系統支持多種常用的觸發算法（長短時值、閾值等）；支持單臺觸發、多臺事件觸發、誤觸發判斷及解除等多種觸發處理方式。系統一旦檢測到事件，系統將啟動自動處理對事件進行分析處理流程，自動測定事件的強震動等參數。從觸發時刻開始每秒實時計算并記錄當前事件的強震動參數。當事件結束后，系統保存記錄包括事件的最終強震動參數、事件觀測數據等。并將觸發的產出的各種數據自動存儲。二、事件產出結果系統在檢測到事件并在分析處理結束后，及時產出各種事件結果信息，包括事件波形數據文件及圖件、參數等。當系統接收到各臺站的實時觀測數據流后，系統自動實時進行觸發計算，目前采用的觸發算法是閾值法或長短時值法，一旦系統檢測到臺站觸發后，將在臺站相應的目錄下產出該臺站的事件強震動參數并進行本地存儲。系統將事件產出結果數據本地存儲的同時，也將所有的數據信息統一以結構化方式存儲在數據庫服務器，以便共享查詢服務。四、成果展示效果針對存儲在服務器中的事件數據，后端監控信息系統實現事件數據的查詢服務管理功能。成果展示與數據服務系統成果展示模塊實現系統產出的時域數據、頻域數據、模態數據進行綜合查詢以及可視化展示。成果展示模塊功能包括：1、開發結構展示與實時監測功能，通過使用圖形、列表等方式顯示結構的時域運動變化情況，通過圖形方式來展示儲油罐不同位置的地脈動、振動能量等關鍵運轉參數影響。2、基于時域、頻域、動力參數，開發基于圖形方式的可視化展示及回放分析模塊，以利用專家人員的數據分析。3、開發基于WEB技術的綜合數據查詢服務平臺，實現數據存儲（數據庫、文件等）以及查詢服務，提供包括所有綜合數據（觀測數據、時頻數據、模態數據）的綜合查詢、展示、下載等功能，開發自動化產出及發布功能，并提供基于平臺查詢及下載服務。智能運維監控系統測點智能運維監控系統服務基于平臺數據服務接口的基礎上，提供對各測點設備的遠程智能化運維服務，包括智能化監控、遠程控制、設備管理、維修維護等功能。測點系統方案智能化綜合儲油罐傾斜、變形報警系統，包括智能監測軟件系統、數據采集分站、傳感器網，數據采集分站數量根據綜合儲油罐的長度而設定，均勻分布在綜合儲油罐上。每個數據采集分站對應一組傳感器網，傳感器網包括多個振動、傾斜、形變、溫度、位移等傳感器，按照綜合儲油罐的監測目標需要均勻布設，傳感器網結構設計靈活，觀測簡便，自動化程度高，響應速度快，安全性高。TSA-08儲油罐監測儀通過有線組網等方式實現監測數據與中心的通訊。測點位置儲油罐監測系統的測點位置分布的精度直接影響到系統監測結果的精度，實際測點位置根據業主需要以及現場的實際情況確定。傳感器安裝在罐體側面環狀布設環罐體布置三個測點的傳感器，傳感器包括傾斜、應變、位移、溫度等傳感器，每個點利用傾斜儀監測油罐的傾斜變化，利用應變儀監測油罐應力變化的情況，利用位移傳感器監測附近的微小位移和絕對沉降的變化，利用溫度監測環境溫度和油罐罐體溫度等關鍵參數。其中應變、傾斜、振動等傳感器直接黏貼安裝在鋼結構上，位移傳感器安裝在鋼結構和地基固定點之間。傳感器通過粘膠固定在地面、墻面或管道上。提供兩種固定方式，第一種為采用膠粒+螺絲固定于地面或墻面，另一種方式為通過粘膠貼粘結在地面、墻面或管道上，以防振動時，發生設備滑動而影響系統準確記錄。測點組成儲油罐監測系統監測的