油田生產移動APP系統的設計與實踐

武瑛　蘭明菊　章玲　陳菲凡

摘要：移動應用是油田企業數字化轉型的重要手段之一，已成為中石油生產信息“扁平化、透明化、流程化”管理的發展趨勢。油田生產數據移動應用APP以物聯網采集數據為基礎，運用數據共享便捷查詢重點生產數據，快速定位巡檢目標，自動規劃導航線路，滿足工作組成員之間的指令傳達，是油田現場生產監控、日生產數據查詢、調度指令推送反饋的重要輔助工具，該應用覆蓋采油廠的全體員工及各個生產環節重點領域，具備較為廣闊的應用前景。

關鍵詞：生產指揮；移動APP；數字化轉型；指令流轉；巡檢打卡

一、前言

隨著網絡信息時代的到來，信息化的應用手段正在呈現全新的發展趨勢，特別是移動互聯網絡的普及應用以及4G到5G的過渡升級使得信息在處理、傳遞和交互上都突破了時間和空間的限制，大大提高了人們的工作效率和生活的便利，加速了社會的發展[1]。移動互聯技術的出現使得辦公管理不局限于時間和地點以及空間的約束中，改變了傳統的管理手段依靠時間和地點的限制的局面，因此為了企業快速發展，構建基于移動互聯技術的企業管理平臺顯的尤為重要[2]。

采油廠生產現場地域廣，戰線長，現場員工巡檢路線長，勞動強度大，異常工況信息反饋不及時，容易引發次生生產事故。信息傳遞層級多、效率低。通過電話、口述等方式傳遞生產信息容易出錯，存在描述不清楚的問題，延誤現場處置時機及效率。油田作業中的任務派發、異常匯報等作業流程及現場管理中，主要靠紙質文件命令傳達、人的口頭傳達以及QQ微信等外網通訊工具，辦公地點主要局限在辦公室內，都需要大量的手工化操作，往往對接不及時還容易出錯。

近年來，各大油田在不斷強化、完善數據源頭采集的同時，更加注重利用真實的數據和信息技術優化運行、降低成本、提高效率。油田采油廠稠油生產關鍵環節已實現全流程數字化覆蓋，在采油、集輸、注汽三大工藝方面有7萬余點監測數據，此基礎上建立的油田生產數據移動應用APP，針對油田特點及各種業務需求，在移動巡檢、數據上報與信息查詢等方面取得了良好的應用效果。

二、實現目標

1.建立同時應用于Android與IOS系統的移動客戶端，在保證數據安全性的同時，擺脫時間、地點、區域、設備的限制，實現重要生產指標數據、預警數據、實時數據的移動便捷查詢，便于采油廠管理人員及時掌握生產動態。

2.創建采油廠班組移動管理新平臺，實現巡檢跟蹤、打卡記錄、移動錄入、問題反饋等功能，輔助提升基層生產運行人員的執行力，有效管控日常巡檢等工作，提高采油廠生產管理精細化水平。

3.在APP端和Web端實現生產指令在線申請、審核、執行、關閉等全過程閉環管理和信息保存留痕，便于后期問題追溯、歷史查詢，更好的發揮系統生產調度職能。根據采油廠組織架構分級分組，實現APP端與Web端各節點不同功能的用戶授權、角色管控。

三、生產移動應用APP功能研究

（一）平臺整體架構設計

平臺總體框架分為數據服務層、平臺支撐層、軟件服務層及用戶服務層四層，平臺搭建時，采用《數據交換設計規范》及《元數據內容規范》兩個體系的標準和準則來規劃用戶服務層、數據服務層和軟件服務層。

數據服務層提供基礎數據，包括部門人員信息、井位坐標信息、員工操作記錄信息等；平臺支撐層是系統核心層，通過數據交互、分布式處理、安全認證等實現生產數據移動應用APP功能研究與開發，保障系統數據安全[3]；軟件服務層和用戶服務層是系統可視化部分，主要是實現生產數據查詢、生產情況（文字、語音、圖片）溝通、巡檢情況上傳等功能。

數據應用層按照工藝劃分為 “采油- 集輸- 供汽” ；按照設備劃分為“井、鍋爐、機泵”；按照時間劃分為“實時數據- 定點數據- 日報- 月報”。

（二）平臺數據庫設計

為了保證生產數據的一致性，保證源點數據一次采集，多系統應用的要求，總體建庫原則為：系統對于數據庫已有數據只進行鏈路提取，不對任何原始生產數據項進行重復采集，保證所有數據都在源點錄入，而不再開設其它的數據入口，系統只進行相關生產數據的引用[4-5]。

APP數據庫實現人員管理、消息管理、群組管理、統計分析等數據的存儲、調用，共設計數據表9張，數據字段49個，包括靜態數據和動態數據兩種，如圖2所示。其他數據庫通過數據庫鏈路為APP數據庫提供數據，存放的是APP系統資源數據。

在應用發布服務器發布的資源分為三類：一是需要專用控件支持的B/S架構資源，采用IE核心架構，如DMS系統、調度會系統等；二是直接使用移動終端瀏覽器訪問的B/S架構資源，如門戶網站相關信息；三是需要客戶端程序支持的C/S架構資源，如APP服務端消息報送、油區地圖等功能。

（三）平臺功能架構設計

系統APP核心功能由新聞中心、生產運行、信息報送、油區地圖、個人中心五部分構成。

1.新聞中心：根據門戶系統展示最新新聞內容，新聞分類包括圖片新聞、通知通告、會議安排等。

2.生產運行：根據目前生產調度會系統中大量數據查詢內容移植至本系統中，功能包括日報數據、實時監控、生產曲線及數據跟蹤等4大模塊。

3.信息報送：提供即時消息收發，消息可包含文字、語音、圖片等內容，并為了更高效的管理，還可針對區塊、崗位等提供群組模式。

4.油區地圖：基于移動設備GPS定位系統，讓用戶通過可視化地圖方式查看實時位置、油區井位位置、巡檢路線，還提供實時路徑規劃和歷史路徑查看等功能。

5.個人中心：修改查看個人信息，及APP相關設置。

（四）移動應用功能開發

1.新聞中心模塊功能開發

使用 HTTP 協議訪問采油廠主頁，設計中先封裝 HttpClient 類，設置需要訪問的新聞和通知通告網頁的 URL 地址。當訪問某一個圖片新聞或通知通告時，瀏覽器會向網頁所在服務器發出請求，設置請求信息，使用 HttpClient 對象發起請求并使用HttpClient.execute（）方法獲取響應、解析響應、返回結果，得到相應網頁的 HTML 頁面數據，設置每10分鐘獲取一次數據。

2.生產運行模塊功能開發

該功能模塊從工藝角度出發，即采油、集輸、供汽、分線計量四個方面進行統計分析，對生產數據進行分類匯總。數據表類型分為10分鐘更新一次的實時數據表，和按日查詢的日報數據表，均默認顯示當前最新數據，支持歷史數據查詢。

3.指令中心模塊功能開發

（1）指令下發和查詢：頁面實現調度、應急、維修指令的發起，包括編輯與下發功能，選擇目標區塊、目標井，安排指令執行人，詳細描述問題隱患情況，安排整改措施，提示注意事項，進行下發。在下發列表頁面，可以查看已下發的指令和目前整改、處理情況。

（2）指令處理和反饋：待處理指令頁面實現對調度、應急、維修指令的查收、查看，指令執行人按照指令要求進行操作，將結果進行反饋。已處理指令頁面，可以查看已經處理過的指令信息。

4.油區巡檢模塊功能開發

通過數據庫之間鏈路接口，讀取系統中的井位、鍋爐坐標；使用授權賬號可以對空間資源進行查詢和數據下載，通過JAVA方式調用API，可對發布的空間資源接口進行調用，獲得管匯及處理站坐標數據。油田生產作業中，地面工程使用的是北京54坐標系。手機通過衛星和網絡得到的位置數據稱為坐標，如緯度、經度和高程等，而坐標是在一定的基準下定義的，手機應用軟件提供的坐標一般是以世界坐標系為基準的，與衛星系統定義的基準相同，即 WGS84 世界大地坐標系。為了提供較高的導航精度，將北京54坐標和經緯度坐標進行必要的坐標轉換[4]。通過移動端GPS獲取實時位置，經油區地圖、經緯度、商用地圖三方坐轉換疊加，快速定位目標，自動規劃最高效的導航線路，定位誤差≤15m，導航準確率≥98%，大幅縮短路程耗時，為生產緊急處理爭取寶貴時間。

按比例顯示井區設備信息功能，優化導航過程中展示內容，為技術人員快速準確到達定位現場，實時掌握周邊井區設備提供可靠支撐。將井站坐標與數據補錄功能相結合，井站定位15m有效范圍內，可進行井站巡檢打卡、數據移動錄入，巡檢完成后記錄自動成圖，班組長可根據路線圖分析巡檢工作是否到位，有效跟蹤基層生產維保工作質量[5]。巡檢中，可查詢單井井口信息，包括生成層位、泵型、泵深、輪次等數據，為現場員工對生產井況判斷提供依據。

5.Web端管理功能開發

按照系統管控需求，根據組織架構分級分組，完成訪問APP端各模塊和Web端各節點的角色授權功能。管理員通過對用戶分配角色，分配權限，系統設置的安全規則或者安全策略，用戶可以訪問而且只能訪問自己被授權的資源。授權用戶可自定義群組的建立、編輯、刪除功能，以及群組內成員的添加或刪除，以便用戶在移動APP客戶端進行群組消息發送。PC端指令中心操作平臺，實現PC端指令下發和反饋，歷史指令便捷查詢及批量導出功能。授權用戶可以自行定義班組名稱、班長（班組管理員）和班成員。通過APP前端進行巡檢打卡產生巡檢記錄，通過設置班長可以使用表格和曲線圖的方式，看到班成員的巡檢打卡情況。

（五）平臺使用關鍵技術

1.基于JAVA的生產指令流程管理技術

基于JAVA的業務流程管理系統是市場上流行的開源工作流引擎，可以很好地支持主流數據庫。三層架構將業務分為表示層、業務邏輯層、數據訪問層，表示層為用戶提供交互操作界面：業務邏輯層負責關鍵業務的處理和數據傳輸，是對數據層的操作，對數據進行業務邏輯處理：數據訪問層負責對數據庫的訪問，實現對數據庫的增、刪、改、查等操作。

APP系統指令中心功能采用流程設計器提供圖形化的操作模式，在工作流技術支持下定義指令下發、執行、反饋、管理等流程，移動端和PC端均可參與操作，實現了生產過程中工作組成員之間的指令信息傳達與留痕。實現生產指令“掌上流轉”，為各級管理人員隨時隨地遠程指揮提供新手段，大幅提高生產運行指揮工作效率。

2.基于HTML5的跨平臺APP混合開發技術

采用以HTML5為主、Native技術為輔的混合開發模式，實現了Android、IOS移動APP兼容訪問，解決了培訓平臺在不同終端的使用問題。同時，該技術結合兩種開發模式優點，實現業務邏輯和數據接口分離，既降低前期開發難度，又便于后期系統維護。

考慮到平臺使用的高效性與穩定性，本平臺開發時采用以HTML5技術為主的混合框架，通過HTML5和JavaScript構建程序，然后封裝在細薄的原生容器里面，可通過容器來訪問原生平臺功能。有效的結合了HTML5和原生態開發模式的優點，既提高了系統開發性能及速度，又保證了應用的穩定性和跨平臺的兼容性，在多人并發訪問及使用系統時，保證數據訪問性能及速度，提高系統的穩定性。

3.基于存儲共享的數據接口調用管理技術

異構數據源的數據整合和集成的目的是為系統信息提供集成、統一、安全、快捷的信息查詢、數據挖掘和決策支持服務。系統采用數據倉庫集成模式，利用數據庫互訪技術將系統數據、自動化數據信息抽取到項目數據庫，通過移動端采集到的數據再由項目數據庫返回至各應用數據庫，實現異構數據源集成與互通。

4.PhoneGap移動設備接口調用技術

PhoneGap是一個創建移動跨平臺移動應用程序的快速開發平臺，它使開發者能夠在網頁中調用IOS，Android等智能手機的核心功能——包括地理定位、聯系人、聲音等。

應用PhoneGap技術對手機終端核心功能進行調用，快速訪問手機通訊錄、照片視頻、地理位置等信息，應急處突時，能通過給目標聯系人發送照片視頻等方式讓調度人員掌握現場實況，溝通處理閃停、凍堵的生產故障更加快速便捷。

（六）平臺應用效果

APP系統實現采油廠井、間、站動態數據、生產日報、關鍵參數預警信息的便捷查詢。廠領導可通過系統查看日產液油、注汽、分線、水平衡等全局數據，宏觀指導生產；基層站領導及技術人員可查看生產井、重點井、潛力井產液趨勢，判斷生產效果，降低欠產概率；現場班組可通過系統推送的預警信息，及時發現處理異常，保障生產時率。信息查詢效率提高50%以上。通過系統下發調產、點爐、燜開井等措施，現場執行完畢及時反饋，提高執行效率及管控力。應急處突時通過系統實現協同遠程指揮，全面掌握現場實況，為生產恢復爭取寶貴時間，提高應急指揮效率。故障平均恢復時間由1.67h降低為1.23h。實現巡檢路線跟蹤、數據定位錄入、運維質量檢查，語音交互對話，為強化管理過程、提高員工責任心提供平臺，輔助提高班組管理質量，保護設備運轉，生產時率平均提升3%以上。

系統使用后，在保障安全性的同時，實現信息便捷查詢、異常信息及時報送、生產遠程移動指揮等功能。

四、結語

云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等新一代信息技術，為產業轉型升級與智能化建設提供了強大的驅動力，本項目推動了生產類系統從PC端向移動端應用的轉變，推實現了采油廠生產指揮閉環管理，提高生產管理及應急指揮效率，提升了采油廠精細化管理水平，在油田高質量發展與數字化轉型升級中發揮了較好的示范作用。APP以簡潔的方式展示油田重要生產數據，利用配套技術實現生產數據“第一時間”獲知，便于科研單位快速獲得一線部門的生產信息。系統提供先進的巡檢技術和管理手段，全面提高巡檢質量和管理水平，對異常生產信息快速響應，開啟了掌上油田的新時代。目前，生產移動應用APP用戶涵蓋管理、技術、運行層，成為采油廠分析決策、生產指揮、運行管理的重要驅動，展現出廣闊的應用前景，也為移動應用技術在其它采油廠的深化推廣應用提供了探索與實踐。H

參考文獻

[1]劉大興，朱迅.基于智能移動終端的油田生產管理系統[J].計算機應用與軟件，2017，34（09）：128-131+146.

[2]楊禮明.油田企業移動辦公平臺的建設與應用[J].辦公自動化，2013（12）：20-21+24.

[3]顧春來.APP應用程序開發模式探究[J].硅谷，2014，7（05）：35-36.

[4]孫思源.手機導航在油田測井井位定位中的的應用[J].石油管材與儀器，2018，4（03）：79-81+85.

[5]肖廣榮，馬海潮，劉志富.基于移動智能終端的油田巡檢系統[J].西安石油大學學報（自然科學版），2013，28（03）：104-107+12.