新一代信息技術在氣礦行業的應用研究

華晶晶 熊智超

摘??要：當前，全球能源格局正在發生深刻變化，新一代信息技術與氣礦行業的深度融合應用成為助推行業數字化轉型、降本增效的助推器。近年來，能源行業作為工業互聯網、5G等新一代信息技術應用中重點探索的垂直領域，為加強對該行業數字化轉型的理解，做好引導服務，開展了本項研究工作。研究發現，油氣行業通過數字化轉型，實現實時操作監控、無人化值守、遠程運維、能源調度，已經成為氣礦行業轉型升級的必要路徑。

關鍵詞：氣礦行業;新一代信息技術;轉型發展

近年來，新一代信息技術在垂直行業的應用與“融合”成為各地政府部門、行業發展關注的重點，各行業差異化的融合發展路徑更是研究的重中之重，能源行業作為流程型行業的典型代表，新技術應用場景尚未開展定向分析。今年以來，以工業互聯網、大數據中心、5G等為代表的數字“新基建”成為疫后經濟提振復蘇、產業提速轉型的強勁引擎，“融合”成為氣礦行業數字化轉型、智能化發展的突破口和著力點，成為帶動制造業向數據驅動型創新體系和發展模式轉變、后疫情時代經濟重塑和增長動能的關鍵著力點，通過對氣礦行業新技術應用現狀、問題和新技術融合建議路徑的分析，為相關部門的差異化研究提供參考。

1?新背景形勢下氣礦行業整體發展趨勢分析

當前，我國油氣產業發展面臨資源品質劣質化、勘探目標多元化、開發對象復雜化、國際油氣價格低位徘徊等多重挑戰，降本、提質、增效成為氣礦行業企業新形勢下求生存、謀發展、促改革的必然選擇。根據預測，數字技術的大規模應用，能夠讓油氣生產成本減少10%-20%、可采儲量提高5%。隨著“新基建”等工作的推進，物聯網催生出的生產環節“無人化”，大數據、云計算、人工智能帶來的數據挖掘、利用與輔助決策，將實現生產成本的大幅降低，工業互聯網在氣礦行業預測性維護、遠程操作、生產過程優化等方面發揮著不可替代的作用，同時隨著更大規模的實時監控和自動化操作的上線，更快速和超低延遲的5G將成為油氣數字化的“最大推手”，借助新一代信息技術和精良裝備實現采礦智能化、高效化已經成為大勢所趨。

2?信息化技術應用行業現狀

氣礦物聯網信息化建設已初見規模和成效，針對業務應用整合、數據集成的工作正在開展，為信息化技術深度應用提供了信息基礎，信息的智能化應用將是未來智能化運營的核心。目前，氣礦行業信息化技術應用主要有以下幾個方面。

2.1?AI輔助決策

油氣行業對AI輔助決策的應用已經躍過最初的規劃和管道腐蝕、抽油井等初步應用階段，中石油、中石化均已初步探索基于工業互聯網平臺和AI技術融合應用的輔助決策。并已經建立大型的通用智能業務平臺，同時具備支撐幾個智能業務場景的能力，并逐步開展油藏分析、鉆井風險、電泵井故障等預測分析。

2.2?大數據應用

部分企業已經通過建立具有海量數據值、多條數據鏈的“數據服務中心”，搭建了“標準化、實時化、可視化”的場景式系統，并逐步將數字化服務通過地面向地下延伸。還有部分企業可以通過利用大數據技術準確識別鉆井作業中可能出現的異常情況，幫助勘探采礦人員繪制油藏動態圖。

2.3?數字孿生技術應用

數字孿生是以數字化方式創建物理實體的虛擬數字孿生體，通過模擬“將要”發生的場景來預判生產率、生產的可靠性。部分企業通過對鉆孔、運輸、采探等過程進行模擬，確定虛擬設備和工藝流程設計是否可行，從而實現降低故障成本。同時，建立數字孿生場景可以進行線上線下的實時反向控制。

2.4?無人機和機器人應用

“無人機”和機器人可以克服危險巡查、盲區巡查等問題，并彌補了遙感衛星執法周期長、分辨率低的缺點，迅速到達需監控、檢查的區域，獲得準確的視頻和高精度圖像，機器人的輔助可以幫助值守人員實現更為精細的遠程操控作業以及害氣體濃度、含氧量等重要信息的監測。

3?當前氣礦行業數字化轉型面臨的挑戰問題

雖然氣礦行業轉型已有一部分成效，但是在新技術的融合應用、發展基礎層次等方面仍有瓶頸和不足。具體體現在：

3.1?新技術應用不足

一是AI技術應用較淺，以算法模型、圖像識別、視頻識別為代表的AI技術普遍應用不深;二是大數據挖掘技術應用不足，基于氣礦勘探、采礦、運輸等過程的數據匯聚、數據處理分析、數據交易等機制尚未建成，工業模型、工業機理尚未沉淀形成共性能力并賦能行業發展;三是新型網絡技術應用不深，因以5G、軟件定義網絡、IPV6、時間敏感網絡等為代表的新型網絡技術普及率不高。四是物聯網技術應用不足，以NB-IOT、LORA、智能傳感為代表物聯網技術在管道監測預警、油氣傳輸等領域未普及。

3.2?融合發展基礎層次不齊

一是大部分企業信息系統數量眾多、數據標準尚不統一，系統集成難度較大，共享應用不充分;二是受制于行業的特殊性需求，大部分企業以自建云、自建平臺為主，且企業主體分部較為分散，普遍存在數據存儲與處理能力不足，數據中心建設集約度不高等問題;三是網絡安全形式日益嚴峻，數字化轉型突破了工業系統、企業內外的傳統邊界，網絡安全的風險覆蓋了整個生產經營過程。

4?氣礦行業轉型路徑思考

站在新的歷史方位，大力推進新一代信息技術在氣礦行業的深入融合應用，是貫徹落實黨中央、國務院決策部署的重大舉措，是搶占產業競爭制高點、促進經濟高質量發展的必然選擇，是推動我國制造業質量變革、效率變革、動力變革的戰略支點。

4.1?加快推進基于工業互聯網平臺應用的系統化解決方案

如圖1所示，工業互聯網作為新一代信息通信技術與工業經濟深度融合的全新經濟生態、關鍵基礎設施和新型應用模式，推動形成全新的工業生產制造和服務體系，解決多系統、多類數據融合問題。建議積極融合“新基建”發展戰略，緊跟“十四五”期間重點發展方向，以邊緣側改造為基礎，實現場站設備數據的互聯互通，助力全流程一體化管控。同時，推動私有云與公有云的銜接融合，借力公有云提升企業數據處理分析的能力。加快新技術、新平臺、新網絡等疊加應用，構建工業互聯網架構體系推進氣礦行業探索新模式、新業務、新流程。