物聯網技術在井控裝備管理系統(tǒng)中的應用研究

楊 東，盧長松，瞿 勇，張彥紅，李政均，楊 帆

（中國石油渤海鉆探井下作業(yè)分公司，河北任丘062552）

作為時代發(fā)展的產物，大數據信息處理系統(tǒng)正處于方興日盛的階段。這個時代很多新技術的誕生，如“互聯網+物聯網”、智慧城市以及云計算，都離不開大數據的發(fā)展和應用。在眾多新技術新事物的沖擊下，人們的思想觀念逐漸脫離傳統(tǒng)。全球各領域對于大數據技術都給予了熱切的關注，隨著大數據時代的來臨，新的機會和挑戰(zhàn)不斷涌現，這對于各個國家、地區(qū)都有著極大的誘惑。為了能夠把握住機會，在大數據時代的國際舞臺上脫穎而出，很多國家都制定了相關政策來推動國內大數據領域的發(fā)展。美國在2012年3月開展了“大數據研究和發(fā)展計劃”，著力發(fā)展在復雜數據中獲取有效信息的技術。美國、德國、英國、芬蘭和澳大利亞的研究人員在2012 年4 月共同舉辦了“世界大數據周”活動，倡議各國政府制定并施行有關大數據發(fā)展的政策和措施。日本在2012年7月出臺了“新ICT戰(zhàn)略研究計劃”，其重點就在于“大數據應用”?；诖髷祿夹g而發(fā)展信息管理系統(tǒng)，將大幅度提升數據的有效利用率，減少人力物力等資源的浪費，推動第三產業(yè)服務能力的不斷提升，促進生產力的發(fā)展，幫助管理體系不斷得到完善。發(fā)展大數據技術的信息管理系統(tǒng)的第一步，就是要解決技術層面的問題。

井控裝備是利用相關設施和器材來防止井噴失控的安全保障設備。井控裝備由防噴器、遠程控制房、節(jié)流壓井管匯、內防噴工具等組成。井控裝備的管理工作一般由井控車間負責，其中，井控車間的一個重要職責是對井控裝備定期檢測合格，出具相應證明文件后才能投入油氣井生產中去。面對龐大井控裝備數量，目前井控車間的管理模式依然依靠人工模式，這不僅工作難度大，而且容易出現管理不到位造而成裝備失效發(fā)生油氣井井噴失控的嚴重惡劣影響。本文提出借助物聯網技術為井控裝備管理設計軟件系統(tǒng)，采取有效的智能化管理。

1 系統(tǒng)功能設計

由于井控裝備狀況信息對于各油田生產單位都處于保密，所以該系統(tǒng)只開放于各油田生產單位的內部網，為保證數據安全，系統(tǒng)的設計使用Https協(xié)議，各訪問終端包括接口服務傳輸數據均通過Https 協(xié)議訪問平臺并通過TLS加密確保信息安全。

1.1 系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)針對設備管理的信息化需求設計開發(fā)，基礎功能模塊依照科學化、規(guī)范化、網絡化等要求開發(fā)，并支持一定范圍內的用戶定制化功能的導入設計。通過對特種設備信息（基本檔案、檢驗合格證、有效期等）、定位信息、用戶信息等相關信息進行全面管理，進而保證企業(yè)對特種設備的各種管理制度真正落到實處，保證定時定點使用，按時按計劃設備檢驗等安全生產要求，進而保證現場生產設備始終保持良好的工作狀態(tài)和安全質量，簡化管理部門的工作強度，確保相關通知信息高效傳遞，安全管理和經濟利益雙贏。

系統(tǒng)本身具備多層級權限管理模式及數據接口，通過對于特種設備的智慧監(jiān)管信息化方案升級，可以規(guī)范設備定期性能檢驗維修業(yè)務流程，設備交付后監(jiān)控管理業(yè)務流程，監(jiān)管人員現場查驗管理流程，結合定位系統(tǒng)實現產品交付后的跨區(qū)域及部門的信息共享及信息交割等問題。既可以保證檢驗作業(yè)的工作效率，也可以實現“合格證”電子化管理，彌補現場用戶弄虛作假、虛報檢驗、杜撰合格證等管理中的“漏洞”，又可以及時通報設備監(jiān)控信息到最終用戶管理人員，分享設備維護的計劃及節(jié)點信息，支持生產部門與設備管理部門之間的工作協(xié)調與協(xié)作。

1.2 軟件技術架構

為方便系統(tǒng)用戶的訪問操作，系統(tǒng)基于B/S（即瀏覽器/服務器）設計，用戶可以在終端使用瀏覽器訪問并接入本系統(tǒng)，也可通過基于支持Android操作系統(tǒng)的手機App客戶端軟件連接本系統(tǒng)。

使用B/S 訪問設計最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，用戶只需要通過連接網絡（互聯網或局域網）的PC就能使用，無客戶端實現零維護。同時，系統(tǒng)具有較強的擴展性，用戶只需確保能上油田生產單位的內部網絡，再由系統(tǒng)管理員分配一個用戶名和密碼即可。

1.3 系統(tǒng)的功能架構

通過系統(tǒng)的需求分析，井控設備智慧監(jiān)管系統(tǒng)主要實現資產資產管理、設備維修、備件管理、維修保全、人員管理、狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)管理等核心功能模塊，并為客戶提供Web端應用界面，其功能結構圖如圖1所示。

圖1 井控設備智慧監(jiān)管系統(tǒng)的功能架構圖

1.4 井控裝備綜合管理系統(tǒng)的設計要求

（1）提高“合格證”管理效率，降低管理成本；

（2）設備“合格證”管理流程標準化、規(guī)范化；

（3）系統(tǒng)定期提醒，多種通知手段，提升設備的“檢驗”有效性；

（4）完善動態(tài)監(jiān)管機制，增加井控裝備的定位功能，實現預防性監(jiān)管報警；

（5）實現備件采購—庫存—消耗聯動，降低庫存成本，降低過期備件風險。

2 系統(tǒng)各功能模塊化設計

該系統(tǒng)主要面向系統(tǒng)管理員與維修人員，在系統(tǒng)設計過程中，為了能夠準確清晰地表達各個功能架構的邏輯關系，系統(tǒng)進行了從人員到設備的分層化模塊設計，包含了井控裝備管理的各個方面，實現了井控裝備從入廠到報廢出廠的全生命周期管理。

2.1 人員管理模塊設計

人員管理模塊主要針對參與設備監(jiān)管工作的直接人員和間接人員的信息管理，基于該模塊可以規(guī)范化參與后續(xù)參與工作的相關人員，并明確相關人員的權限及工作內容，具體設計模式如圖2所示。

圖2 人員管理模塊權限管理

2.2 設備臺賬模塊設計

針對設備檔案管理的信息化要求，實現全電子化、規(guī)范化保存設備靜態(tài)屬性信息，合理整合與配置資源。設備管理除沿用現有企業(yè)固定資產登記方案的編號規(guī)則外，引入“碼號”管理等物聯網模式，包括傳統(tǒng)的條碼、二維碼等設備編號識別方案，便于后續(xù)場內檢驗、現場巡檢、維修維護的快速設備識別與檔案調用等，也可以為后續(xù)備品備件的出入庫關聯提供數據基礎。

設備臺賬的建立及維護過程利用工業(yè)平板或手機App等方式。其管理模塊核心是設備的資產檔案，內容除基礎材料外，重點是設備投入使用后的數據，包括記錄設備檢驗合格證、有效周期、維修記錄、大修等設備動態(tài)信息，使系統(tǒng)管理員以及維修人員及時掌握設備管理動態(tài)。

2.3 井控設備定位模塊設計

為配合“合格證”周期管理，針對井控設備野外施工無法全程有效監(jiān)控的特性，設計了北斗定位監(jiān)控模塊。定位模塊的設計主要考慮增加防護等級以增加設備的耐候性。為防止私自拆卸定位終端，增加微動開關報警以及人員識別功能，確保授權人員撤防拆卸不報警，非授權人員私拆報警。此模塊也增加了電子圍欄自主報警功能，實現自動提示報警推送，以提高井控車間管理人員對送井井控裝備的管理。

2.4 “合格證”周期管理模塊設計

“合格證”周期管理是井控設備智慧監(jiān)管系統(tǒng)的核心工作內容，結合設備管理部門的人員安排、設備清單，以及合格信息等因素，制定正常檢驗、維保計劃，定期完成設備的“合格證”周期通知，配合巡檢工作人員及用戶現場管理人員，確保正常情況設備健康狀態(tài)可控（合格證有效），包括及時發(fā)現漏檢、騙檢等風險隱患、消除隱患，能夠確保正常的生產安全性保障，提高企業(yè)相關收益。

針對空設備的“合格證”周期工作計劃，開發(fā)了相應的移動客戶端，配合安全客戶終端，方便維修人員現場查驗設備信息并進行審核上報，在通過審核后，系統(tǒng)生成相關合格記錄，不合格產品系統(tǒng)自動生成“停止使用”通知單，確保設備盡快反饋進行系統(tǒng)檢修及合格證簽發(fā)。其中，巡檢客戶端基于Android系統(tǒng)開發(fā)相應的App，采用支持Ex ib IIC T4 Gb 級別的工業(yè)平板電腦。如圖3所示。

圖3 用于設備管理的工業(yè)平板電腦

2.5 相關井控裝備備件管理模塊

備件管理是井控設備智慧監(jiān)管系統(tǒng)的一個重要功能，其主要對維護、巡檢、故障解決過程中所需替換備件進行查詢、入庫、出庫、調撥、盤點等管理，并可以結合備件消耗情況制定備件需求及購買計劃。結合井控車間的管理模式，備件庫分為中心備件庫與分廠備件庫，各廠區(qū)維修小組擁有獨立的備件庫，各備件庫之間可以相互調撥設備，各分區(qū)備件庫可以查詢中心庫庫存，以便申請領用。

3 結語

基于物聯網技術的井控裝備綜合管理系統(tǒng)的實現，為油氣田生產單位的井控裝備的定期年檢、維護保養(yǎng)、維修管理提供了信息化管理軟件服務，此外該系統(tǒng)所具備典型的人員管理、設備管理、檢驗管理、定位管理、管理提醒、系統(tǒng)管理等功能模塊也可移植于其他特種設備的管理，幫助制企業(yè)實現設備管理信息化，提高設備管理水平，提升企業(yè)經濟效益。