物聯網技術在井控裝備管理系統中的應用研究

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分公司，河北任丘062552）

作為時代發展的產物，大數據信息處理系統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。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，新的機會和挑戰不斷涌現，這對于各個國家、地區都有著極大的誘惑。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展。美國在2012年3月開展了“大數據研究和發展計劃”，著力發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展的政策和措施。日本在2012年7月出臺了“新ICT戰略研究計劃”，其重點就在于“大數據應用”?；诖髷祿夹g而發展信息管理系統，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，推動第三產業服務能力的不斷提升，促進生產力的發展，幫助管理體系不斷得到完善。發展大數據技術的信息管理系統的第一步，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，采取有效的智能化管理。

1 系統功能設計

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

1.1 系統要求

本系統針對設備管理的信息化需求設計開發，基礎功能模塊依照科學化、規范化、網絡化等要求開發，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管信息化方案升級，可以規范設備定期性能檢驗維修業務流程，設備交付后監控管理業務流程，監管人員現場查驗管理流程，結合定位系統實現產品交付后的跨區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控信息到最終用戶管理人員，分享設備維護的計劃及節點信息，支持生產部門與設備管理部門之間的工作協調與協作。

1.2 軟件技術架構

為方便系統用戶的訪問操作，系統基于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，也可通過基于支持Android操作系統的手機App客戶端軟件連接本系統。

使用B/S 訪問設計最大的優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，再由系統管理員分配一個用戶名和密碼即可。

1.3 系統的功能架構

通過系統的需求分析，井控設備智慧監管系統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、狀態監測、系統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 井控設備智慧監管系統的功能架構圖

1.4 井控裝備綜合管理系統的設計要求

（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、規范化；

（3）系統定期提醒，多種通知手段，提升設備的“檢驗”有效性；

（4）完善動態監管機制，增加井控裝備的定位功能，實現預防性監管報警；

（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 系統各功能模塊化設計

該系統主要面向系統管理員與維修人員，在系統設計過程中，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，基于該模塊可以規范化參與后續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、規范化保存設備靜態屬性信息，合理整合與配置資源。設備管理除沿用現有企業固定資產登記方案的編號規則外，引入“碼號”管理等物聯網模式，包括傳統的條碼、二維碼等設備編號識別方案，便于后續場內檢驗、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、大修等設備動態信息，使系統管理員以及維修人員及時掌握設備管理動態。

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控的特性，設計了北斗定位監控模塊。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管系統的核心工作內容，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可控（合格證有效），包括及時發現漏檢、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，提高企業相關收益。

針對空設備的“合格證”周期工作計劃，開發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，系統生成相關合格記錄，不合格產品系統自動生成“停止使用”通知單，確保設備盡快反饋進行系統檢修及合格證簽發。其中，巡檢客戶端基于Android系統開發相應的App，采用支持Ex ib IIC T4 Gb 級別的工業平板電腦。如圖3所示。

圖3 用于設備管理的工業平板電腦

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管系統的一個重要功能，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、維修管理提供了信息化管理軟件服務，此外該系統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，幫助制企業實現設備管理信息化，提高設備管理水平，提升企業經濟效益。