天然气处理厂数字孪生应用平台

上海数映科技有限公司

• 建设背景

前几年全球油气产业经历了一段黄金发展期，但随着油价下跌，成本过高、创新不足、决策缓慢等运营缺陷逐渐凸显，油气产业开始陷入窘境，这就要求各个油气公司必须重塑新的经营模式，追求下一个利益增长点。

在各项革新性技术中，数字化是当前最热门的话题之一，依托可视化、互联网和数字化技术的各种新模式不断刷新着油气行业的认知。

全球油气行业正在经历深刻的变革，其中，市场的供需变化正在不断颠覆行业价值链。“在供应层面，新型油气资源的增加、地缘政治格局的改变、可再生能源的进一步普及，以及针对油气产品的新技术和物料的开发使用等，都是推动因素。”邓赟表示，“而在需求侧，全球需求规律的变化、电动汽车和自动驾驶技术的崛起、储能的发展、智能电网的推广则是推动行业价值链颠覆的主要动力。”

在上述转变过程中，数字化一方面可以提升油气产业的行业价值，如预测性维护、全渠道零售和互联业务现场、互联员工、远程作业中心、动态能源选择模式等等；另一方面也能提升油气产业的社会价值，如帮助客户实现节约、提升生产率、减少水资源消耗、降低二氧化碳排放等。

• 建设内容

• 建设目标：

围绕流程工业生产设施的全生命周期价值链的物联协同数字孪生搭建的应用平台，结合工业互联网、云计算、人工智能等新基建技术，实现流程工业生产型工厂对于生产设施运行数据的感知、综合能耗的监测、异常报警的预测、环保数据的监测、数据共享和交换等功能，有效提高工厂工业互联网的应用水平。在流程工业上游设计环节，围绕生产设施将工程设计基础数据智能化提取，形成闭环基础数据流，逐步完成价值链核心基础数据的收集和可溯源服务化改造。在流程工业下游数据分析环节，协同基于行业诀窍开发的人工智能专家系统实现对闭环数据流的分析和应用，完成智联对生产工艺的在线仿真优化。通过搭建数字孪生的应用平台做到价值链全流程的可视，可依据外界市场价格动态变化向企业经营者推送工艺过程和设备运维持续优化的可视化调整方案。通过工业互联网和数据驱动的协同创新促进工厂的安全生产、绿色低碳、优化价值链资源配置和改善工厂管理效能，推动并强化工业互联网对流程工业数字化转型升级的重要基础引擎作用，构建工厂智能化、管理精细化、决策科学化、服务协同化的国家级物联数字孪生平台及其示范应用。

• 建设内容：

主要分为如下几项内容：

• 石化生产设施云可视技术：

石化生产设施具有价值大、维修复杂、安全风险高等特点，所以在生产过程中，生产设施的全生命周期管理是保证生产安、稳、长、满、优的前提。而通过云可视技术，将设备设施的各类信息在三维模型中清晰展现，能够成为打通价值链上下游高效协同的作业方式，让智能工厂信息模型始终保持最新状态，随时可见生产状态。在工厂全寿命周期内该技术是将极大降低沟通成本和减少安全事故的发生，能够将价值链配置将得到优化。

• 基于物联及数联闭环数据流的实时工艺操作优化

公司结合在流程行业石油化工历年积累的历史经验公式，掌握基于生产实施高精度机理模型设计技术。构建分布式历史数据库，基于物联闭环数据流实现仪表实时运行数据监测，掌握在线动态系统接入手段和工艺机理模拟融合的技术并发展成为动态工艺流程模拟技术。基于数联闭环数据流的工艺流程数据，挖掘数据背后的生产数据意义，利用动态模型开发专家辅助系统，自动类比模型工况参数，寻找最优操作策略，通过人工智能辅助决策分析，将操作推荐结果分发到工厂决策层。通过新方法完成在线的实时工艺流程优化。

• 石化生产设施全生命周期价值链的物联数字孪生平台建设

公司已有传统运维管理平台产品，包括三维展示、工程测量、智能P&ID、决策大屏、视频监控、门禁管理、业务配置平台等业务功能。并提供从边缘感知及设备到云的数据采集技术，提供Rest API接口，无缝支持云原生开发技术，高性能水平拓展伸缩技术，网关、队列、节点高并发高可用集群管理技术，本项目将以此产品技术为基础实现新一代的围绕石化生产设施全生命周期价值链的物联数字孪生平台。

• 建设成效

• 石化生产设施云可视技术，目前达到如下效果：

公司开发了基于WEBGL技术的自主知识产权的三维引擎，通过模型的轻量化技术，将主流的三维模型（如：BIM模型、PDMS模型等）直接解析为网页浏览形式，可以在无客户端的情况下，通过主流浏览器（如：Edge、Chrome、Firefox等），无插件直接浏览设备设施的三维模型。

公司对于模型的解析技术，还支持将工厂工艺流程图（P&ID）与三维模型形成关联，并通过对于专业设计工具软件得到的设计结果的数据库的解析，最终将：“三维模型”、“属性信息”、“P&ID”关联起来，从而为设备设施全生命周期管理创造了基础条件。

• 基于物联及数联闭环数据流的实时工艺操作优化，目前达到如下效果：

针对天然气处理厂，目前已经完成了机理模型的建模（通过经验公式得到的工艺仿真模拟建模）以及数理模型的建模（根据现场DCS系统的历史数据，训练的大数据模型），并且，完成了该两个模型的串联，从而形成了混合模型。机理模型具有适应性强的有点，但与现场实际的吻合度较差，而大数据模型则与之相反。混合模型结合了两者的优点，更能适应工艺操作优化要快速、准确的要求。通过混合模型以及遗传优化算法，可以得到天然气处理厂的工艺操作优化结果，通过测算，该项目可帮助该企业每年提升利润2%左右。

• 石化生产设施全生命周期价值链的物联数字孪生平台建设，目前达到如下效果：

帮助企业实现了工厂的物理数字孪生以及生产工艺的数字孪生。

在安全管理方面，实现了生产状态、安全监控、人员信息、应急预案的联动。

在装置生产管理方面，实现了数据集成，介质工艺流程直观管理。

从而，基本实现了石化生产设施全生命周期价值链的物联数字孪生平台建设。

联系人：毛英超

联系方式：13788950403