油气生产物联网设备资产管理系统研发及应用

王军锋，李录兵，辛 盛，王建龙，刁海胜

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

智能油化工程

油气生产物联网设备资产管理系统研发及应用

王军锋，李录兵，辛 盛，王建龙，刁海胜

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

本文通过将二维码识别技术结合移动互联网技术引入设备资产管理，以设备台账管理为核心，以设备日常运维管理为基础，以设备预防性、预警性管理为重点，以设备计划性、项目性管理为依托，以设备健康状态评级为导向，建立一个系统化、立体化、动态化的设备管控体系，将原来静态的、片面的设备台账管理上升到动态的、系统化的设备健康档案管理，将原来事后抢救、疲于奔命式的设备管理转变为事前预防性、预警性的设备管控，并与预算管理、物资管理实现互联，将设备管理统一纳入公司价值链管理之中，对设备全生命周期进行规范化、流程化、痕迹化、智能化管理，不断提升设备健康水平，延长设备使用寿命，支撑保障设备的安全稳定运行。

油气生产；物联网；资产管理

设备管理是以企业经营目标为依据，通过一系列的技术、经济、组织措施，对设备的全过程进行科学管理，即实行从设备的规划工作起直至报废的整个过程的管理。这个过程一般可分为前期管理和使用期管理两个阶段。设备的前期管理是指设备在正式投产运行前的一系列管理工作，设备在选型购置时，应进行充分的交流、调研、比较、招标和选型，加强技术经济论证，充分考虑售后技术支持和运行维护，选用综合效率高的技术装备。

某油田油气生产物联网设备资产管理的方法、理念都很成熟，但由于管理软件缺乏实时有效的管控手段，导致当前设备管理及物料管理存在好多问题，具体表现在：

（1）现有系统的物资计划管理业务只覆盖到作业区，作业区下属各组室各井区的需求计划填报需要通过传统的EXCEL表格进行收集、汇总，工作效率较低；

（2）各生产单位的物资领用流程还需要通过手工填报和人工签字的方式进行。

（3）库存管理业务也只包含到料库一级，对于作业区下属的组室、井区的库房管理，还需要依靠电子表格进行管理。

（4）设备管理粗放，未实现设备管生命周期管理。

设备完全出库后，运行于生产现场的物资设备，除去抽油机、锅炉等一些大型设备有ERP管理外，其余的都靠各单位用手工台账或者EXCEL电子表格进行单机管理。粗放的设备管理形式，设备运行状态依靠人为经验判断，故障现象层出不穷；生产单元设备采购及领用依靠人工审批，速度慢，时间长；设备台账缺失或台账记录不健全，未及时更新；设备定期工作执行不规范，应做不做，做未做好现象比较普遍；点检管理不到位，无法根据设备状态进行预防性管理；重结果管理，轻过程管控，重事后抢救，轻事前预防，设备健康水平始终难以得到提升；各项设备管理活动相互独立，无法在设备档案中集中反映，无法建立设备健康档案；设备管理没有与物资管理、预算管理关联，无法实现价值链管理等，难以满足采油厂快节奏、精细管理的需要。

面对这些问题，为了解决设备管理存在的空档期，在设备管理中亟需建立一套切实有效的管理软件来支撑现实中的管理工作。该项目需要结合当前比较流行并且安全可靠的技术来解决上述管理中出现的问题，确保了设备资产管理的有效性、及时性与可控性，以达到设备资产全生命周期内的信息可查可控，实时追踪设备当前状态，减免设备因管理疏忽导致损坏、降低使用寿命的可能。

通过将二维码识别技术结合移动互联网技术引入设备资产管理[1，2]，以设备台账管理为核心，以设备日常运维管理为基础，以设备预防性、预警性管理为重点，以设备计划性、项目性管理为依托，以设备健康状态评级为导向，建立一个系统化、立体化、动态化的设备管控体系，将原来静态的、片面的设备台账管理上升到动态的、系统化的设备健康档案管理，将原来事后抢救、疲于奔命式的设备管理转变为事前预防性、预警性的设备管控，并与预算管理、物资管理实现互联，将设备管理统一纳入公司价值链管理之中，对设备全生命周期进行规范化、流程化、痕迹化、智能化管理，不断提升设备健康水平，延长设备使用寿命，支撑保障设备的安全稳定运行[3-5]。

1 总体设计方案和技术实施过程

1.1 软件设计

通过一套软件，从在线端到移动端共同配合，形成设备管理从采购到报废全过程监控体系（见图1），并且连续监测设备运行质量及维护质量大数据，明确分析出设备质量参数。

系统采用基于Java EE技术体系的ePlanet3.0技术平台，本平台完全遵循SOA开发模式设计。将数据访问及业务逻辑集中部署在油田公司的服务器上，实现统一部署，并通过服务页面发布应用接口。服务页面采用DIV+CSS架构。客户端则无需安装任何程序，通过浏览器（IE8.0 以上版本、Chrome、Safari、Firefox等主流浏览器）即可使用系统，若本平台需要使用在线Office进行操作，需要使用Office客户端插件，使软件的维护与升级简便，用户使用系统不依赖于地理位置和时间限制，操作简单方便。

系统框架采用模块化设计，包括：界面表现层模块、系统服务层模块、平台框架层模块、工作流引擎模块以及扩展接口服务层模块五大部分：

（1）界面表现层：向应用系统用户界面层提供统一的界面组件，如Office导入导出模块等。系统用户界面可以直接调用此类模块来完成对应的客户对界面操作需求，而不用自己重新实现。

（2）系统服务层：向应用系统业务功能层提供基础功能和服务，包括统一认证、统一授权、统一消息、统一数据安全等。应用系统在实现业务功能逻辑时，通过对上述模块进行调用实现相应的业务需求并且通过数据交互对象自动映射界面表现层所需要的JSON格式数据对象。

（3）工作流引擎：工作流引擎用来驱动系统服务层业务逻辑之间的流转规则与关系，是系统服务层业务逻辑流转的驱动器，可以方便的对流程进展情况进行管理与监控，并且可以在必要时候用最小的代价恢复流程状态以及使用最小的代价变更流程的步骤，大大降低系统扩展以及业务变更的成本。

图1 ePlanet3.0平台的架构图

（4）平台框架层：平台框架层并不直接实现某个具体的功能，而是为业务系统功能的实现提供一个平台，使相关的业务功能实现简单化、规范化。包括系统日志与缓存、业务规则引擎、加密解密组件、通用功能组件、索引检索引擎、数据访问引擎、权限管理服务、异常处理组件等。

（5）扩展接口服务：扩展接口服务内部主要以插件化原则为标准，制定接口规则，集成业务逻辑层与平台层相关业务服务与数据服务，通过统一的调用方式与严密的安全标准，对外提供系统服务。

1.2 系统硬件设计原则

1.2.1 先进性 设备选型要求达到一定的先进性：未来5～10年，关键设备不会被淘汰，设备性能仍能满足系统正常使用的需求。

1.2.2 高可用性 服务器采用双机热备的模式部署，在其中一台服务器发生故障的情况下，不影响系统的正常使用。

1.2.3 可靠性 系统设计部署，包含灾备策略，当遇到不可抗力使系统无法正常运行时，可方便快捷地通过灾备恢复策略恢复系统，并且不会造成业务数据丢失等恶性后果。

1.2.4 扩展性 系统设备选型预留冗余扩展空间，通过增加内存、CPU、硬盘等组件的方式可以快速扩展硬件性能

1.2.5 安全性 通过数据加密等方式加强系统的安全性。

2 系统具体功能设计

2.1 在线端总体模块

油气生产物联网设备资产管理系统建设内容包括设备数据库建设、设备管理系统建设和系统移动客户端建设三部分。

设备数据库建设：设备数据库的建设内容包括数字化设备基础数据、设备档案、设备安装信息、设备调试信息、设备维修保养信息、设备资产化数据（关联物资系统及ERP）、报废设备台帐、备品备件库等；设备数据库的数据主要分成静态数据和动态数据两部分，静态数据来源于物资系统及ERP系统，通过数据导入接口实现设备数据从计划、采购、合同、入库过程数据的关联存储，动态数据来源于设备资产管理活动的每个环节，如设备安装、调试、点检、运维等。

设备在线管理系统建设：设备档案管理、设备安装信息管理、设备调试记录及参数配置记录、设备维修保养计划/记录、设备资产管理、设备报废、备品备件库管理、备品备件台帐、出入库管理等。

2.2 移动端功能设计

设备管理系统移动客户端建设：移动客户端通过在线版功能和移动客户端功能联动，实现设备资产管理业务线上线下一体化管理。另外结合移动客户端GPS定位、拍照取证、数据离线存储等功能优势，可以对设备资产管理业务信息进行全过程记录和痕迹化管理。移动客户端功能主要包括：日常点检、定期保养、设备维修、设备检定、隐患上报、数据同步六大模块。

3 现场应用情况及效果展望

3.1 现场应用情况

系统自2016年10月在某采油厂上线运行，实现了全厂油气生产物联网设备的全生命周期管理。梳理导入库存信息共23 580项，包括数字化组：液位计、电脑；修井组：管阀配件；设备组：注水泵、输油泵；工程组：稳流配水。料库期初库存：13 650项；井区期初库存：5 011项；数字化组室期初库存：400项；组织机构：1 146项；系统用户：1 550项；系统角色：9项；数据字典：670项；库房信息：13项；罐信息：532项；井信息：6 987项；外部单位：1 143项；物资分类：35 663项；物资编码：131 485项；物资价格：25 843项。审批流程：12项。

3.2 效果展望

3.2.1 实现了井区与作业区之间需求计划和领料申请的无纸化办公，提高了审批效率 实现了从生产单元到作业区的物资领用申请及撤销流程，通过网上的流程审批实现了“物料领用申请及撤销过程的重建”，进一步合理简化和合理深化物料管理工作流程，形成了逐级负责、纵横交叉的空间立体管理体系，提高了物资领用申请审批效率。

3.2.2 实现了设备现场管理信息化，实时化 动态显示现场物料状态，有计划的对现场设备进行管理，点检、保养、检定，根据不同设备设置不同周期，提前报警，并现场确认，确保设备保养、检定到位，从源头上杜绝设备点检、保养、检定走马观花，甚至虚假资料现象。

3.2.3 库存管理，实时，客观的在线显示了库存状态，可以实时、动态盘库 全厂每次盘库，物资管理部门为了做到来源清、去向明，核实库存，确保ERP系统物资模块、财务账、统计报表数据，“帐、卡、物”，“三对口”。需要耗费大量的人力物力，时间紧，工作量大，通过该系统，所有设备从计划、合同、入库、领料、安装、运行、报废是一个闭环管理，系统实时跟踪设备运行状态，系统可以实时、客观的显示库状态。

3.2.4 设备选型及服务商维护质量标定 在应用一段时间后，可以对设备应用情况进行大数据分析，可以确认不同生产厂家、不同设备的维护周期、维护质量以及生产质量等，定性的指导采油厂设备安装选型，服务商维护质量标定等。

［1］马鸣，李海波.基于Android的二维码的生成与识别系统的设计与实现［J］.电脑知识与技术，2012，8（26）：6353-5356.

［2］林宇洪，胡连珍，等.基于二维码的农超对接供应链追溯系统的设计［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2015，27（6）：83-87.

［3］胡连珍，林敏敏，李正红.物流配送车载定位仪及装卸记录仪的设计［J］.鸡西大学学报，2016，16（3）：42-45.

［4］赵雅文.SOA 框架及产品介绍［J］.科技风，2016，（6）：31-32.

［5］中国石油集团东方地球物理公司.东方地球物理公司条码ERP集成解决方案介绍［R］.2017.

TP315

A

1673-5285（2017）11-0126-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.029

2017-10-20

王军锋，男（1975-），油田开发高级工程师，2000年毕业于西南石油学院石油工程专业，现任长庆油田分公司第三采油厂数字化与科技信息中心主任，从事油田开发、科技管理和油田数字化建设工作。