物聯網在石化行業的發展前景

蔡鳳翔　姚剛　張慧珍

摘要：物聯網是新一代信息技術的主要組成部分，是計算機、移動通信、互聯網后的又一次信息化產業革命，受到了世界各國的高度關注。近些年來，隨著物聯網技術的迅速發展，各個國家都在廣泛應用物聯網技術，我國政府也高度重視物聯網技術，已確認為國家大力發展的新興產業。隨著我國社會的不斷發展，迫切需要新技術、新概念、新產業來激發社會經濟活力。我國石化行業利用物聯網技術，開發了許多應用平臺，取得很好的應用效果，提升了石化行業的國際競爭力。

關鍵詞：物聯網；石化行業；應用

一、前言

物聯網（The Internet of things）起源于傳媒領域，是信息科技產業的第三次革命[1]。近年來，在政府的大力倡導下，我國各行各業開展了一系列物聯網試點和示范項目，整個物聯網產業進入了“跨界融合、集成創新、規模化發展”的新階段，逐漸成為支撐中國制造、“互聯網+”、智慧城市等國家戰略的重要產業，社會各界人士對物聯網產業發展狀況都十分關注。物聯網技術既可以帶動新的生產供給和消費需求，又可以建立新觀念，推動經濟發展[2]。從推動經濟發展的角度來講，物聯網已經是計算機、移動通信、互聯網后的又一次信息化產業革命[3]。

二、物聯網關鍵技術

（1）傳感器技術，是物聯網實現獲取信息的基礎，是信息化產業進步的重要標志與動力，是物理世界與信息世界聯系的主要紐帶。目前主要采用電子標簽和傳感器方式完成。物聯網的感知層是應用傳感技術、RFID標簽、二維碼技術、射頻識別技術、視頻監控技術、遙感技術、藍牙技術、全球定位技術進行數據的采集、識別和處理，將處理后的信息傳輸至網絡層的接入設備[4]。傳感器技術的發展趨勢可以從四個方面分析：一是實現傳感器的高精度、集成化、多功能和智能化；二是研發新工藝、新材料和開發新型傳感器；三是實現傳感器元器件的微型化；四是實現無線網絡化。

（2）網絡通信技術，在物聯網的物品與物品、人與物品的信息傳輸中有多種通信技術，主要分為有線和無線兩大類技術。在物聯網的實現中，格外重要的是無線傳感網技術。

感知層完成信息的采集后需要通過網絡層上傳到數據中心進行分析處理，這就需要網絡通信技術。值得指出的是，物聯網技術還不能實現像互聯網一樣，變成所有子網都可以無縫接入的一體化網絡，這說明物聯網的關鍵核心技術突破還需要很長的路要走。

（3）嵌入式系統技術，嵌入式系統由硬件和軟件組成，以現代計算機技術為基礎，硬件內容包括存儲器、信號處理器、通信模塊等，軟件內容包括軟件運行環境及操作系統，是結合計算機技術、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的綜合技術[5]。經過多年的發展，嵌入式系統的應用已非常廣泛，涉及日常生活、航空航天、工業控制等多個領域，而且隨著電子技術和計算機軟件技術的發展，不僅在這些領域中的應用越來越深入，而且在非信息類設備中也逐漸顯現出用武之地。

（4）智能技術，就是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的工作，讓機器利用知識所采用的各種方法和手段完成某種預期的目的。在人工智能技術應用過程中，通過開展應用示范，如圍繞家居、醫療、圖像識別等領域，拓展應用場景，進一步促進人工智能的廣泛應用，讓人們享受科技進步的紅利。例如，人工智能技術幫助跟蹤并深入分析物聯網產生的大量數據，使這些數據發揮至關重要的作用，實現用戶的智能化應用，也是物聯網的關鍵技術之一[6]。

（5）納米技術，是用單個原子、分子制造物質的科學技術，研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。物聯網的傳感器技術要探測到物體的物理狀態，納米技術的優勢是體積越來越小的物體能夠進行交互和連接，可以提高網絡邊界轉移信息和處理信息的能力，正好適合物聯網的應用[7]。

（6）數據融合技術，物聯網是由大量傳感節點構成的，在信息感知的過程中，采集各個節點單獨傳輸數據到匯聚節點的方法是不可行的，這就需要采用數據融合技術進行處理。數據融合技術要建立統一的數據模型，對不同結構的數據采用不同的方式進行處理和管理。對異構、跨域、動態的數據進行整合，以便在同一模型中進行處理。在內部通過建立不同類型的目錄，使數據之間可以聯系，對外通過檢測數據的類型，采用不同的方法進行識別和處理，為多源數據的融合提供標準的格式。

（7）云計算技術，是分布式計算技術的一種，具有超強的數據處理和存儲能力，是通過網絡“云”將計算處理程序自動分拆成無數個小程序，再由服務器群所組成的系統經計算處理之后的結果傳給用戶，通過這項技術，可以在短時間內（幾秒鐘）對數以萬計的數據進行處理，達到強大的網絡服務。

（8）信息安全技術，需要保證信息的保密性、真實性、完整性、未授權拷貝和所寄生系統的安全性。物聯網的信息在傳輸時容易受到入侵、偽造、竊聽、拒絕服務等網絡攻擊，因此，保證信息的安全非常重要。信息安全是指信息系統要受到保護，不受偶然的或者惡意的更改、破壞、泄露，信息可靠正常，信息服務不中斷，實現業務的連續性，即需要保證信息的真實性、完整性、保密性、未授權拷貝和所寄生系統的安全性。

三、物聯網在石化行業的發展現狀

石化行業發展已經走過了幾十年，由于能源行業的特殊性，涉及的地域遍布了各個地區，長期形成的生產運行機制、管理方法、產運銷體系以及積淀的企業文化在機制效率與管理上都存在一定問題，在一定時期還難以改變。因此全面提高石化行業的生產效率和管理效率，是當前面臨的主要挑戰。

從生產效率來看，生產自動化程度低是目前石化行業存在的主要問題。具體體現在現場設備老化、自動化、智能化程度低，設備設施維護費用高，施工工作量大、生產安全性低等。在石油生產過程中從現場采集的數據主要還是依靠人工手動采集，以手動報表的形式為主，數據上報不及時，且時而會出現錯誤或偏差，從而導致最終對大量數據的分析處理研究工作困難，影響生產效率、企業收益。因此，要借助物聯網智能平臺來提高生產效率。

從管理效率來看，目前石化行業的管理流程繁瑣，智能化程度低，從而管理過程的時效性很低。問題主要在于網絡基礎設施薄弱、數據傳輸速度慢，難以滿足對及時信息的獲取，因此延長了做出決策反饋的時間。管理過程中時常涉及到資金的流入流出，采用直接人與人的方式從制定采購計劃到招投標管理、驗收、付款及最后的物流都是費時費力的過程。因此為提高管理效率，當面臨的主要問題是要實時問題上報到決策的執行，要實現從原始的層層紙質報告、繁瑣的流程到依靠高速時效的計算機、物聯網技術進行管理的轉變。

四、物聯網在石化行業的發展趨勢

從近期的發展來看，石油設備智能測控將物聯網技術推廣應用到石油勘探、開采、運輸等環節，建立油井生產智能遠程測控系統，實現對石油生產設備的智能測控和管理。石油產品追蹤和售賣管理實現對石油產品的數字化物流，推動上下游協作廠商共同應用先進物流管理技術，建設一個相互支持的石油現代物流群，提高石油供應鏈的協調性[8]。石油工業排污實時監控在石油化工高污染行業，支持其智能排污監控系統的建立與完善，實現智能排污自動監控裝置、水質數據監控裝置、水質參數檢測儀等設備的集成應用，對重點排污監控企業實行實時監測、自動報警，遠程關閉排污口，防止突發性環境污染事故的發生。

在將來，物聯網在石油石化行業的應用中，一些產業的應用可以利用物聯網技術可以實現智能化。生產中的設備聯網、聯網后的專家系統、物流、設備供應商的設備聯網等，將來都會發展為云平臺，物聯網應用將會更加智能、便捷。

五、物聯網在石化行業的應用

物聯網迅速發展，應用逐漸普及，有著非常廣闊的市場前景和應用空間，物聯網技術有利于企業數字化、智能化。石化行業通過構建物流領域的物聯網，實現對車輛、油輪、裝置、管輸、產品等終端感知對象多維信息跨地域的全面感知、高度共享。物聯網應用系統應對的大多是應用場景的實時數據，包括生產、生活等多個領域，以及國家重要行業的敏感數據，因此安全管理是保證物聯網健康發展的重要前提。利用物聯網技術與現有應用系統的集成、數據挖掘和深度分析，逐步實現智能能源生產管理。物聯網感知層、網絡匯聚及傳輸層和應用層等不同層面的不同信息處理過程所面臨的安全問題也有其各自特征。在實際運用中，我們應做到物聯網的保密性、數據鑒別、完整性、可用性等幾個方面。目前在石化行業，已經實現部分物聯網技術的應用。

（一）安全監控

石化行業主要是對原油、天然氣進行勘探、開發、加工、銷售，生產涉及物料種類多、性質差異大，各種原料、中間件和成品的閃點、爆炸極限、熔點或凝固點、沸點、化學穩定性、熱穩定性、光穩定性等都對生產環境和倉儲環境提出了不同的要求。物料的毒性、腐蝕性，對人體的毒害，在空氣中的允許濃度等也會影響生產和人員安全。應用物聯網技術后，通過安裝監測環境的智能傳感器對環境參數進行自動采集，并通過網絡及時傳遞到安全監控中心和管理人員手機終端，一旦發生異常，立即報警。環境數據的自動采集在大大節約了人力的同時，還有效保證了生產過程的安全。

（二）智能物流

是利用集成智能化技術，使物流系統模仿人的智能，具有思維，學習，感知，推理判斷和自行解決物流中發生問題的能力。由于石化行業生產所需的原材料及成品的特殊性，需要專門的設備進行運輸。在運輸的過程中如果發生泄露等事故，將對公共環境造成極大的危害。應用物聯網技術，可以給每輛運輸危險品的車輛貼上RFID標簽，把產品的信息及其它必要的內容存儲在RFID標簽中。通過GPS車輛跟蹤系統，車輛何時從何處出發、何時到達何處都可記錄在案，并發送到相關人員的手持終端。一旦車輛發生事故立即報告指揮中心，便于及時開展救援。

（三）智能決策

就是從物聯網傳輸來的大量數據中發現業務規律，幫助企業在同等人效的情況下做出更好的決策、提供更好的服務。需要先建立“企業生產綜合信息管理平臺”，將傳感器、RFID標簽、攝像頭等感知設備自動采集的數據，通過網絡傳遞到該平臺，各個車間的機械運轉、氣體、粉塵等環境參數，物資材料日消耗、現場隱患排查整改、產品發運等信息以及各類日報表，均動態實時地顯示在監控屏上，平臺運用云計算技術和專家系統對海量數據信息進行數據挖掘和統計分析，提供決策支持和統計報表功能。同時，通過移動通信網絡，將不同的數據信息推送到相關人員的手持終端上。除此之外，運用物聯網技術還可以實現原材料消耗數量的自動統計、耗能自能檢測、生產設備狀態檢測與故障呼叫、人員識別與考勤管理等功能，使生產過程真正實現智能化。

（四）智能管理

物聯網已經成為國家戰略性新興產業，有著廣闊的市場前景和應用空間。通過更透徹的感知、更深入的智能化，物聯網技術有利于完善和提升企業智能化的水平。石化行業可以通過構建物流領域的物聯網，實現對油輪、車輛、管輸、裝置、產品等終端感知對象多維信息跨地域的全面感知、高度共享?；谖锫摼W與現有應用系統的集成，利用數據挖掘和深度分析，逐步實現智能能源生產管理。

（五）產品動態信息實時監控

石油化工銷售行業中，部分銷售產品屬于危險化學品與易制毒化學品，極少有物流商能夠提供足夠車輛編組成列運輸。若自行組建配送車隊，則自備車多需在國鐵編組站重新編組發運，運輸效率低，物流成本高。為了保證化工產品的安全運行，降低物流成本，提高鐵路配送量，公司通過物聯網技術，加強化工自備車在路信息采集，實現車輛專用線、國鐵、卸車點之間往返的全程物聯網技術監控。建設化工自備車調度管理信息系統，實現車輛運行情況和行駛軌跡的實時查詢和動態追蹤，為提高配送車輛利用率提供信息技術手段。

（六）生產操作流程實時監控

隨著石油化工行業的發展，各種重大危險源數量不斷增加，其安全性已成為重大生產事故預防與環境安全的重要影響因素，而不同類型危險源參數（開關量、模擬量、快變量）等數據信息的采集、傳輸、整合和分析，成為了石化行業企業升級改造的技術瓶頸。通過運用物聯網技術及設備，管理人員可以對整個石化產品生產過程、設備運作狀況等進行實時監測，以此促進安全、高效生產。運用物聯網技術將設備、人員等要素納入化工廠統一的監測系統后，一旦發現易燃易爆氣體、有毒氣體和粉塵含量過高等狀況，管理人員就可以及時排除可能引發危險事故的各種因素，將危險控制在始發階段，以確保化工生產能夠安全、高效進行。

六、結語

物聯網在石化行業的應用中，應吸取在國內外實施的成功經驗，注重先進性、統一性、集成性和開放性相結合，通過更透徹的感知、更全面的互聯互通、更深入的智能化，充分利用已有的信息系統，結合物聯網、數據挖掘分析、優化模型、交換共享、移動應用等技術，建立以優化節能、HSE預警、智能感知、集中集成為核心應用的系統平臺，這些新的物聯網智能化云平臺將給使用者帶來進一步的效率、便利和安全，改變企業的運行模式，有助于實現石化行業的企業智能化水平。H

參考文獻

[1]蔡鳳翔，龔仁彬，李群，等.基于物聯網的油氣生產管理系統的設計與實現[J].信息系統工程，2019（11）：34-35.

[2]聶躍光.物聯網關鍵技術與應用研究[J].計算機產品與流通，2020（8）：142.

[3]趙帥杰.物聯網的應用探究[J].通訊世界，2019（4）：258.

[4]米沃奇.物聯網發展關鍵依賴技術進步[J].電腦知識與技術（經驗技巧），2018（02）：116-117.

[5]劉莉莉.物聯網技術的基礎架構及發展趨勢[J].軟件，2013，34（02）：142-143.

[6]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報，2009，23（12）：1-7.

[7]龍妍，胡集儀.物聯網技術及其發展趨勢[J].科技信息，2010（35）：86-87.

[8]武佳賀，周浩宮，俊峰，等.物聯網在石油行業中的應用及展望[J].中國信息界，2011（07）：16-18.