探究石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)設計

宋希勇 程會武

1.中國石油工程建設有限公司西南分公司 四川 成都 610041；2.塔里木油田公司 新疆 庫爾勒 841000

1 石化企業(yè)巡檢工作現(xiàn)狀

現(xiàn)場巡檢是石化企業(yè)對生產(chǎn)設備運行進行定時巡檢，以便發(fā)現(xiàn)設備故障點和安全隱患，同時詳細記錄信息，為設備檢修提供依據(jù)，保證生產(chǎn)裝置運行安全、穩(wěn)定。巡檢工作是為了保障人員及時就位，并準確記錄設備故障，將結(jié)果交于管理部門，由專業(yè)技術(shù)員分析總結(jié)，并委派技術(shù)人員間故障排除和控制，避免發(fā)生事故，進而使石化企業(yè)能夠安全穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。當前石化企業(yè)采用的巡檢模式是在固定時間內(nèi)，按照固定路線要求員工巡檢轄區(qū)范圍，主要巡檢設備參數(shù)等內(nèi)容。

石化企業(yè)通過巡檢工作確保設備運行正常，但是在實際巡檢時也發(fā)現(xiàn)了一些不足。一方面，巡檢線路交叉重疊，效率不高。巡檢時，不同單位關(guān)注點各有差異，巡檢對象和危險度也不同，各巡檢點的點位和巡檢時間、頻次等都有差異，因此巡檢路線可能會存在交叉、重復現(xiàn)象，效率不高，時間重疊，其他時段可能有空缺。另一方面，巡檢內(nèi)容多，形式化。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，設備的增多，巡檢記錄、內(nèi)容、匯總、統(tǒng)計分析等工作都由工作人員人工錄入，出錯率比較高。當前大多數(shù)所用的巡檢系統(tǒng)實質(zhì)上是巡更系統(tǒng)，只能夠用于管理巡檢考勤，記錄的信息需要在操作室或是辦公室填報，有些巡檢系統(tǒng)在現(xiàn)場也可以由工作人員根據(jù)經(jīng)驗記錄填報，但是工作量很大，容易出錯，對生產(chǎn)安全運行會產(chǎn)生影響。因此，石化企業(yè)為提高巡檢質(zhì)量和效率，開發(fā)了智能巡檢系統(tǒng)[2]。

2 石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)總體設計

智能巡檢系統(tǒng)采用B/ S 架構(gòu)，其中包括數(shù)據(jù)服務器、多應用服務器以及Web 服務器等部分，B/ S 架構(gòu)下，Web 瀏覽器可以用于用戶工作界面，前端可以實現(xiàn)少數(shù)事務性邏輯，服務器實現(xiàn)主要事務性邏輯，總共三層結(jié)構(gòu)，可以降低計算機負載，降低成本。

該系統(tǒng)總體設計如圖1 所示，其中包括數(shù)據(jù)庫、管理軟件、APP、數(shù)據(jù)收集終端、信息傳輸網(wǎng)絡、管理服務器和站點PC 終端等部分，可以用于設備巡檢管理，對于設備全面檢修維護可以貫徹落實周期性檢查檢修標準，通過對比歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)可以自動上報一場設備，并實現(xiàn)即時考核閉環(huán)管理[3]。

圖1 總體設計

石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)從功能上可以分成三部分，其一為讀寫NFC 卡，利用NFC 標簽獲得巡檢信息，提高工作效率，避免人為漏洞；其二為手持移動終端收集錄入巡檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)；其三為根據(jù)服務端系統(tǒng)分配用戶和權(quán)限，查詢并統(tǒng)計巡檢數(shù)據(jù)，監(jiān)控巡檢人員[4]。按照系統(tǒng)功能需求和結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)整體功能劃分如圖2 所示。

圖2 功能模塊

3 石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)詳細設計

智能巡檢系統(tǒng)的設計應用可以提高傳統(tǒng)巡檢管理效率，該系統(tǒng)開發(fā)分為服務器端和手持移動終端兩部分，前者為計量人員提供巡檢工作管理服務，后者為巡檢人員現(xiàn)場巡檢工作提供幫助，二者操作簡便，均方便錄入并管理巡檢數(shù)據(jù)。

3.1 手持終端開發(fā)設計

手持終端是按照巡檢需求和企業(yè)管理方法設計的，包括無線智能巡檢與讀寫NFC 卡信息卡兩部分功能，前者主要用于錄入巡檢數(shù)據(jù)、記錄管理、提交數(shù)據(jù)、拍照管理等，后者主要用于巡檢人員讀取信息卡以及區(qū)域信息進行相應的巡檢工作[5]。

手持終端是基于Android 系統(tǒng)和Eclipse 工具開發(fā)的。該操作功能主要是為方便巡檢人員手持設備操進行巡檢，涉及內(nèi)容較多，設計時先要擁有個人賬號信息登錄系統(tǒng)，且每個賬號是唯一的，系統(tǒng)管理員對用戶名、初始密碼進行統(tǒng)一設置，并針對不同用戶分配相應的角色、權(quán)限等。輸入用戶名和密碼后登錄系統(tǒng)，進入操作界面，其中包括巡檢管理、記錄管理、數(shù)據(jù)提交、拍照記錄、系統(tǒng)設置和退出等功能[6]。

（1）巡檢管理功能主要用于巡檢人員讀取NFC 區(qū)域信息卡，通過讀取信息可以了解巡檢區(qū)域信息并查看巡檢設備，核實信息，錄入設備問題。該界面中，巡檢人員通過單選列表錄入巡檢信息，但是在未提交前可進行適當修改，如遇特殊情況需添加備注，為巡檢管理提供基礎。

（2）記錄管理功能是巡檢人員對已經(jīng)巡檢區(qū)域和未巡檢區(qū)域信息的查看，通過查看記錄了解巡檢工作進度和巡檢區(qū)域情況。

（3）數(shù)據(jù)提交功能是用于巡檢完成后工作人員利用網(wǎng)絡將手持移動端中存儲的信息數(shù)據(jù)提交給計量中心，通信傳輸采用的是IP 訪問服務端Web 服務。數(shù)據(jù)提交后無法修改。

（4）拍照管理功能是巡檢人員巡檢時如遇特殊情況由手持終端設備拍照記錄下來，上傳數(shù)據(jù)庫中。該功能分為拍照和圖庫選擇，圖片采用base64 編碼模式上傳，傳輸過程中有程序進行壓縮處理，大小則按照像素和分辨率調(diào)整，一般在100k 左右，命名形式為時間+ 區(qū)域信息卡ID+ 用戶信息碼，管理人員通過上傳的招聘了解故障情況，進而制定緊急預案[7]。

（5）系統(tǒng)設置功能提供系統(tǒng)說明和巡檢區(qū)域選擇服務，為巡檢人員提供設備學習和在線參考功能。

（6）退出功能是為保證系統(tǒng)安全設置的操作，系統(tǒng)使用完成點擊退出按鈕可以退出系統(tǒng)，確保安全。

讀寫NFC 卡信息卡功能可以定義巡檢區(qū)域信息，利用系統(tǒng)讀寫功能管理NFC 信息化，由管理人員負責寫入?yún)^(qū)域信息，確保信息準確實時，巡檢人員和管理人員能夠利用讀卡功能了解其中的區(qū)域信息，將巡檢工作直觀具體體現(xiàn)出來。

3.2 服務器端程序

服務器端功能包括巡檢工作數(shù)據(jù)中心和控制中心，其為巡檢人員提供管理服務，其中包括巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理、巡檢監(jiān)控等內(nèi)容，可以保證企業(yè)生產(chǎn)安全。

服務器端程序分為系統(tǒng)管理和巡檢管理，前者用于管理人員管理系統(tǒng)不同層面，例如用戶管理、角色分配等，后者用于管理巡檢數(shù)據(jù)、區(qū)域和人員，例如選件數(shù)據(jù)查詢、導出打印等（見圖3）。

衛(wèi)星地圖標注巡檢區(qū)域信息，已經(jīng)巡檢完成區(qū)域和未巡檢區(qū)域分別標注紅色和綠色，利用衛(wèi)星地區(qū)繪制巡檢路線，手持移動端發(fā)送位置信息，并由服務器端接受，同時繪制路線圖，將巡檢系統(tǒng)打開，手持端設備通過定位導航將經(jīng)緯度信息實時傳輸給服務端，傳輸完成后退出，停止信息發(fā)送。

3.2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能主要用于管理巡檢系統(tǒng)用戶、權(quán)限等，系統(tǒng)管理人員在系統(tǒng)運行時修改查詢用戶和角色，并按照工作內(nèi)容和性質(zhì)分配用戶權(quán)限。該功能開發(fā)采用持久化技術(shù)，開發(fā)時將數(shù)據(jù)庫用戶表、角色表以及權(quán)限表關(guān)聯(lián)到相應的用戶類、角色類中，在Sq1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成對象，用戶利用操作功能管理用戶和角色權(quán)限。此外，系統(tǒng)該管理也可以設定巡檢區(qū)域，編輯NFC 信息化。

3.2.2 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理功能主要針對的是基層巡檢人員，管理人員利用該功能查詢基層巡檢人員的巡檢數(shù)據(jù)、并統(tǒng)計分組、導出分析，可以監(jiān)控巡檢人員的巡檢路線，管理巡檢區(qū)域相關(guān)信息。管理人員根據(jù)分析統(tǒng)計的巡檢數(shù)據(jù)制定應急維護方案，利用巡檢監(jiān)控對巡檢路線進行跟蹤，確保巡檢時效，利用巡檢區(qū)域控制了解區(qū)域巡檢情況，已經(jīng)巡檢區(qū)域和未巡檢區(qū)域圖標不同，實時更新，方便管理人員把握整個巡檢情況，并完善管理，以便了解故障，方便維修[8]。

（1）巡檢記錄功能。該功能用于查詢、統(tǒng)計、分析服務器中的所有巡檢數(shù)據(jù)，根據(jù)巡檢時間進行排序，其中利用DevExpress 控件實現(xiàn)分組統(tǒng)計。

（2）故障記錄功能。該功能主要是指記錄功能的下屬子集，其主要是讓管理人員明確問題巡檢區(qū)域、設備，及時把握故障數(shù)據(jù)，問題字段用紅色字體標注。

（3）監(jiān)控連線功能。該功能用于跟蹤巡檢人員的路線，利用手持終端中的GPS 功能自動傳輸位置至服務端，用于確定巡檢具體位置，其服務器端利用Google 地圖開放接口，采用GMaP 開發(fā)包以便人員能夠在Web 應用程序中嵌入谷歌地圖，大小為2kb。通過手持端可以將經(jīng)緯度信息上傳到數(shù)據(jù)庫中，在地圖標記上實現(xiàn)點對點連線，構(gòu)成巡檢路線圖，提供衛(wèi)星地圖與模擬地圖兩種模式。

（4）巡檢監(jiān)控?？梢燥@示巡檢區(qū)域信息，管理人員可以調(diào)整區(qū)域信息，在Web 界面上將巡檢區(qū)域地圖嵌入。

（5）缺陷管理。該功能是巡檢人員利用手持終端設備配招將現(xiàn)場故障情況進行拍照后上傳至服務器端，由管理人員根據(jù)現(xiàn)場普通情況判斷故障區(qū)域和具體內(nèi)容，進而提出解決方案。

3.3 系統(tǒng)安全保障

為保證企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)安全，提出了一些安全保障促使。針對系統(tǒng)應用，采用權(quán)限分配措施，按照用戶身份對不同操作權(quán)限進行設置，需要接受身份認證，避免推諉責任。針對網(wǎng)絡，采用防火墻和其他的安全策略，例如定期殺毒、掃描系統(tǒng)，并關(guān)閉非必要使用端口，定期更換復雜的登錄密碼。針對數(shù)據(jù)庫用戶信息，采用哈希加密算法加密密碼，避免數(shù)據(jù)庫信息泄露；針對數(shù)據(jù)庫信息備份，可以定期備份維護數(shù)據(jù)庫文件保護信息安全。

4 結(jié)語

綜上所述，石化企業(yè)通過智能巡檢系統(tǒng)可以自動關(guān)聯(lián)檢查內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范進行巡檢作業(yè)，記錄巡檢情況，查閱巡檢數(shù)據(jù)，可有效監(jiān)管巡檢人員和巡檢工作。本系統(tǒng)的應用可以加強信息交互，提高工作效率，滿足企業(yè)需求。系統(tǒng)利用手持終端設備和Android 操作系統(tǒng)、NFC 讀卡技術(shù)、GPS 等技術(shù)實現(xiàn)智能巡檢，有效解決了人工巡檢問題，具有可行性，值得推廣應用。