基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)分析

孫 楠

（合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司，安徽合肥 230031）

0 引言

石油企業(yè)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建一個(gè)完善的數(shù)字化運(yùn)維管理系統(tǒng)，可以使油田開發(fā)、勘探、生產(chǎn)以及營銷等類環(huán)節(jié)形成緊密聯(lián)系，有效推動(dòng)相關(guān)工作的順利開展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及油田數(shù)字化建設(shè)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過物體和物體之間的聯(lián)系所構(gòu)建的一種互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)以及定位感應(yīng)技術(shù)，并結(jié)合信息技術(shù)以及通信技術(shù)所具備的交互性，達(dá)成全方位智能化控制的目標(biāo)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能有效整合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備以及物理進(jìn)程，從中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并以此為基礎(chǔ)完成信息數(shù)據(jù)資源共享平臺(tái)以及處理平臺(tái)的構(gòu)建，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存以及銷售產(chǎn)品的過程中表現(xiàn)得更為公開、透明，管理水平也有較大程度的提升。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠讓人與人之間、人與物體之間的交流更為便捷，還能以物體的實(shí)際數(shù)據(jù)信息作為重要的信息終端，在此基礎(chǔ)之上保障數(shù)據(jù)信息鏈的完整性。

1.2 油田數(shù)字化建設(shè)

步入信息化時(shí)代后，越來越多的石油企業(yè)開始進(jìn)行油田數(shù)字化建設(shè)探索，并取得了一定的成效。部分石油企業(yè)完成了石油工廠的數(shù)字化建設(shè)，構(gòu)建了較為完善的自動(dòng)化及信息化系統(tǒng)，減輕了相關(guān)人員的工作壓力，提高了工作效率，確保了工作質(zhì)量。由于油田開采具有一定的復(fù)雜性，各生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，加之各企業(yè)每年都有較大的采油量，如過度加大一線生產(chǎn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，變相增加了企業(yè)生產(chǎn)成本支出。在油田數(shù)字化建設(shè)過程中，將油田作為主要改造對(duì)象，通過對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)營技術(shù)以及生產(chǎn)流程的改良與優(yōu)化，構(gòu)建油田管理、石油勘探、油井開發(fā)、石油產(chǎn)品運(yùn)輸及營銷等方面的數(shù)字化管理平臺(tái)，將其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，讓油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)在物聯(lián)設(shè)施設(shè)備以及物聯(lián)軟件系統(tǒng)中有效運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)這類設(shè)施設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程進(jìn)行全方位的監(jiān)督與管理，發(fā)現(xiàn)故障能及時(shí)處理，最大化地降低故障對(duì)石油生產(chǎn)造成的損失。

2 油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

（1）完成物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的接入。系統(tǒng)建設(shè)的初衷是為了對(duì)油田數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行有效運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)管理，因此掌握設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息尤為重要，系統(tǒng)建設(shè)的根本目標(biāo)是通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)接口來獲得井站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并利用已經(jīng)編寫完畢的數(shù)據(jù)信息采集程序完成井站生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的接入。

（2）對(duì)數(shù)據(jù)信息質(zhì)量進(jìn)行全方位的監(jiān)控以及深入的分析，確保數(shù)據(jù)信息具備較強(qiáng)的可靠性[1]。系統(tǒng)應(yīng)通過既定的邏輯異常校驗(yàn)算法將整個(gè)平臺(tái)中的異常點(diǎn)位信息進(jìn)行篩選，根據(jù)這類信息對(duì)設(shè)備故障的種類進(jìn)行明確，自動(dòng)生成相應(yīng)的故障清單。

（3）規(guī)范油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維管理流程，制定統(tǒng)一的考核算法以及常用表單，讓作業(yè)流程有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便系統(tǒng)能夠按照既定的工序來完成工作任務(wù)的分配、故障的處理以及工作質(zhì)效的考核。

（4）對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行考核與監(jiān)控，制定上線率、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率、故障處理及時(shí)率等標(biāo)準(zhǔn)的考核指標(biāo)，并分析設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理成效，評(píng)價(jià)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理人員的工作績效，為物聯(lián)網(wǎng)的利用提供技術(shù)支持。

3 油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)以PC 及APP 為設(shè)計(jì)載體，通過微服務(wù)的形式完成整體架構(gòu)，能夠根據(jù)不同業(yè)務(wù)的基本特征來確定系統(tǒng)不同模塊的實(shí)際功能，并將其與Spring Boot 進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，完成諸如日志服務(wù)、數(shù)據(jù)信息分析統(tǒng)計(jì)服務(wù)、采集服務(wù)、運(yùn)維業(yè)務(wù)服務(wù)等子服務(wù)的構(gòu)建，讓不同子服務(wù)之間的復(fù)雜程度以及耦合程度得到較大幅度的降低，有效增強(qiáng)系統(tǒng)的伸縮性，讓其獨(dú)立部署的成效更佳。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)采取Kafka 技術(shù)來完成消息隊(duì)列服務(wù)的構(gòu)建，完成接口信息和服務(wù)之間的交互。系統(tǒng)整體部署遵循容器化部署原則，讓硬件資源的利用率最大化，不同應(yīng)用服務(wù)之間不會(huì)受到相互影響，顯得更為獨(dú)立。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

4 油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

4.1 設(shè)備監(jiān)控管理

該系統(tǒng)能夠完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分類管理設(shè)備信息以及臺(tái)賬信息。其中設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測能有效獲取采集點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息，并且可對(duì)過往數(shù)據(jù)信息進(jìn)行回看，相關(guān)人員可以在這一功能模塊中了解設(shè)備點(diǎn)位的基礎(chǔ)信息、最新更新數(shù)值以及最新更新時(shí)間。設(shè)備分類管理能夠?qū)毫Ρ怼TU（Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程檢測終端）、流量計(jì)以及液位計(jì)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的分類管理。該系統(tǒng)還能有效維護(hù)管理相關(guān)設(shè)備的臺(tái)賬信息，相關(guān)人員可以了解諸如壓力表、壓力變送器、RTU 等設(shè)備的臺(tái)賬信息，根據(jù)這些信息做出更準(zhǔn)確的決策與部署。

4.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

在油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信息分析功能至關(guān)重要，能有效完成分類管理、事件上報(bào)、采集點(diǎn)管理、故障清單生成以及邏輯參數(shù)設(shè)計(jì)等工作。其中采集點(diǎn)管理主要是對(duì)不同生產(chǎn)工廠的站點(diǎn)及井點(diǎn)相關(guān)實(shí)時(shí)點(diǎn)位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，為數(shù)據(jù)分析平臺(tái)及時(shí)傳輸?shù)谝皇謹(jǐn)?shù)據(jù)信息。分類管理則是對(duì)點(diǎn)位數(shù)據(jù)中的相關(guān)分類信息進(jìn)行及時(shí)管理，諸如溫度、壓力、累計(jì)氣量以及瞬時(shí)等，這樣可以明確影響石油設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素，進(jìn)而為邏輯參數(shù)設(shè)置提供數(shù)據(jù)支持。邏輯參數(shù)設(shè)置主要是根據(jù)獲取的分類信息，為數(shù)據(jù)分析平臺(tái)選擇合理的邏輯校驗(yàn)算法，數(shù)據(jù)分析平臺(tái)以此為基礎(chǔ)完成對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的全方位檢測，提取出不滿足邏輯校驗(yàn)算法的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而生成準(zhǔn)確的故障清單[2]。事件上報(bào)功能主要是將工廠、站點(diǎn)、井點(diǎn)中所出現(xiàn)的突發(fā)事件上報(bào)至總管理系統(tǒng)，并與故障清單進(jìn)行對(duì)比，篩選出存疑的地方交由專業(yè)技術(shù)人員，技術(shù)人員對(duì)有爭議的點(diǎn)進(jìn)行深入探究，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)油田數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維管理

該系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維管理能夠?qū)崿F(xiàn)故障處置、考核記錄、統(tǒng)計(jì)查詢、派工管理以及維修記錄等功能，在生成故障清單后，相關(guān)人員可以操作系統(tǒng)進(jìn)行不同工作的分配，將其派發(fā)給相應(yīng)的運(yùn)維隊(duì)伍，運(yùn)維隊(duì)伍可以在第一時(shí)間接到工作任務(wù)并及時(shí)趕往現(xiàn)場。到達(dá)現(xiàn)場后，排查可能產(chǎn)生故障的部位，排查完畢后進(jìn)行維修，維修結(jié)束后將處理過程、處理結(jié)果、更換的設(shè)施設(shè)備或配件等維修記錄上報(bào)至管理中心，此時(shí)油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)會(huì)將這些信息進(jìn)行儲(chǔ)存并制定設(shè)備臺(tái)賬。如在維修時(shí)出現(xiàn)突發(fā)事件影響了維修進(jìn)度，工作人員可以在系統(tǒng)中更改維修級(jí)別，并結(jié)合實(shí)際情況制定下一步維修方案，有效保障維修結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.4 考核指標(biāo)

系統(tǒng)的考核指標(biāo)管理能實(shí)現(xiàn)工作審批、運(yùn)維考核統(tǒng)計(jì)以及整改督辦等功能。物聯(lián)網(wǎng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)能將不同石油工程對(duì)物聯(lián)網(wǎng)指標(biāo)的實(shí)際計(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確展示，一般而言，物聯(lián)網(wǎng)指標(biāo)的計(jì)算主要包含數(shù)據(jù)信息的上線率以及準(zhǔn)確率。通過考核指標(biāo)管理功能的應(yīng)用，能及時(shí)糾正錯(cuò)誤的指標(biāo)數(shù)據(jù)，若因大修或大檢使指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)紕漏，相關(guān)管理人員能對(duì)系統(tǒng)基本參數(shù)進(jìn)行修改，并將相關(guān)的憑證上傳，實(shí)現(xiàn)糾正的目的。完成審批之后，這類考核指標(biāo)會(huì)根據(jù)糾正后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行展示。同時(shí)，運(yùn)維考核統(tǒng)計(jì)還可以展示針對(duì)運(yùn)維隊(duì)伍以及承包商用戶的實(shí)際考核，深入分析與糾正不同運(yùn)維隊(duì)伍的實(shí)際指標(biāo)以及最終的綜合指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)完成月度考核曲線的繪制[3]?？己酥笜?biāo)管理模塊中的工作審批功能，能對(duì)用戶自定義節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)審批用戶進(jìn)行節(jié)點(diǎn)審批順序的制定，實(shí)現(xiàn)工作審批流程的改良與優(yōu)化。其中的整改督辦等功能主要是指系統(tǒng)能將需要督辦的內(nèi)容派發(fā)給相應(yīng)的責(zé)任部門，部門負(fù)責(zé)人接到這類督辦要求后，可以對(duì)督辦內(nèi)容進(jìn)行回復(fù)，并且設(shè)置進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。同時(shí)也可以對(duì)督辦的內(nèi)容重新轉(zhuǎn)發(fā)，生成新的督辦內(nèi)容進(jìn)行收集，落實(shí)督辦內(nèi)容。

5 結(jié)語

油田數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)具備一定的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)人員應(yīng)充分發(fā)揮其作用，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，保證工作質(zhì)量，促進(jìn)油田開采管理相關(guān)工作的順利開展。