探究石化企业智能巡检系统设计

宋希勇 程会武

1.中国石油工程建设有限公司西南分公司 四川 成都 610041；2.塔里木油田公司 新疆 库尔勒 841000

1 石化企业巡检工作现状

现场巡检是石化企业对生产设备运行进行定时巡检，以便发现设备故障点和安全隐患，同时详细记录信息，为设备检修提供依据，保证生产装置运行安全、稳定。巡检工作是为了保障人员及时就位，并准确记录设备故障，将结果交于管理部门，由专业技术员分析总结，并委派技术人员间故障排除和控制，避免发生事故，进而使石化企业能够安全稳定生产[1]。当前石化企业采用的巡检模式是在固定时间内，按照固定路线要求员工巡检辖区范围，主要巡检设备参数等内容。

石化企业通过巡检工作确保设备运行正常，但是在实际巡检时也发现了一些不足。一方面，巡检线路交叉重叠，效率不高。巡检时，不同单位关注点各有差异，巡检对象和危险度也不同，各巡检点的点位和巡检时间、频次等都有差异，因此巡检路线可能会存在交叉、重复现象，效率不高，时间重叠，其他时段可能有空缺。另一方面，巡检内容多，形式化。随着企业生产规模的扩大，设备的增多，巡检记录、内容、汇总、统计分析等工作都由工作人员人工录入，出错率比较高。当前大多数所用的巡检系统实质上是巡更系统，只能够用于管理巡检考勤，记录的信息需要在操作室或是办公室填报，有些巡检系统在现场也可以由工作人员根据经验记录填报，但是工作量很大，容易出错，对生产安全运行会产生影响。因此，石化企业为提高巡检质量和效率，开发了智能巡检系统[2]。

2 石化企业智能巡检系统总体设计

智能巡检系统采用B/ S 架构，其中包括数据服务器、多应用服务器以及Web 服务器等部分，B/ S 架构下，Web 浏览器可以用于用户工作界面，前端可以实现少数事务性逻辑，服务器实现主要事务性逻辑，总共三层结构，可以降低计算机负载，降低成本。

该系统总体设计如图1 所示，其中包括数据库、管理软件、APP、数据收集终端、信息传输网络、管理服务器和站点PC 终端等部分，可以用于设备巡检管理，对于设备全面检修维护可以贯彻落实周期性检查检修标准，通过对比历史数据库数据可以自动上报一场设备，并实现即时考核闭环管理[3]。

图1 总体设计

石化企业智能巡检系统从功能上可以分成三部分，其一为读写NFC 卡，利用NFC 标签获得巡检信息，提高工作效率，避免人为漏洞；其二为手持移动终端收集录入巡检现场数据；其三为根据服务端系统分配用户和权限，查询并统计巡检数据，监控巡检人员[4]。按照系统功能需求和结构，该系统整体功能划分如图2 所示。

图2 功能模块

3 石化企业智能巡检系统详细设计

智能巡检系统的设计应用可以提高传统巡检管理效率，该系统开发分为服务器端和手持移动终端两部分，前者为计量人员提供巡检工作管理服务，后者为巡检人员现场巡检工作提供帮助，二者操作简便，均方便录入并管理巡检数据。

3.1 手持终端开发设计

手持终端是按照巡检需求和企业管理方法设计的，包括无线智能巡检与读写NFC 卡信息卡两部分功能，前者主要用于录入巡检数据、记录管理、提交数据、拍照管理等，后者主要用于巡检人员读取信息卡以及区域信息进行相应的巡检工作[5]。

手持终端是基于Android 系统和Eclipse 工具开发的。该操作功能主要是为方便巡检人员手持设备操进行巡检，涉及内容较多，设计时先要拥有个人账号信息登录系统，且每个账号是唯一的，系统管理员对用户名、初始密码进行统一设置，并针对不同用户分配相应的角色、权限等。输入用户名和密码后登录系统，进入操作界面，其中包括巡检管理、记录管理、数据提交、拍照记录、系统设置和退出等功能[6]。

（1）巡检管理功能主要用于巡检人员读取NFC 区域信息卡，通过读取信息可以了解巡检区域信息并查看巡检设备，核实信息，录入设备问题。该界面中，巡检人员通过单选列表录入巡检信息，但是在未提交前可进行适当修改，如遇特殊情况需添加备注，为巡检管理提供基础。

（2）记录管理功能是巡检人员对已经巡检区域和未巡检区域信息的查看，通过查看记录了解巡检工作进度和巡检区域情况。

（3）数据提交功能是用于巡检完成后工作人员利用网络将手持移动端中存储的信息数据提交给计量中心，通信传输采用的是IP 访问服务端Web 服务。数据提交后无法修改。

（4）拍照管理功能是巡检人员巡检时如遇特殊情况由手持终端设备拍照记录下来，上传数据库中。该功能分为拍照和图库选择，图片采用base64 编码模式上传，传输过程中有程序进行压缩处理，大小则按照像素和分辨率调整，一般在100k 左右，命名形式为时间+ 区域信息卡ID+ 用户信息码，管理人员通过上传的招聘了解故障情况，进而制定紧急预案[7]。

（5）系统设置功能提供系统说明和巡检区域选择服务，为巡检人员提供设备学习和在线参考功能。

（6）退出功能是为保证系统安全设置的操作，系统使用完成点击退出按钮可以退出系统，确保安全。

读写NFC 卡信息卡功能可以定义巡检区域信息，利用系统读写功能管理NFC 信息化，由管理人员负责写入区域信息，确保信息准确实时，巡检人员和管理人员能够利用读卡功能了解其中的区域信息，将巡检工作直观具体体现出来。

3.2 服务器端程序

服务器端功能包括巡检工作数据中心和控制中心，其为巡检人员提供管理服务，其中包括巡检数据、系统管理、巡检监控等内容，可以保证企业生产安全。

服务器端程序分为系统管理和巡检管理，前者用于管理人员管理系统不同层面，例如用户管理、角色分配等，后者用于管理巡检数据、区域和人员，例如选件数据查询、导出打印等（见图3）。

卫星地图标注巡检区域信息，已经巡检完成区域和未巡检区域分别标注红色和绿色，利用卫星地区绘制巡检路线，手持移动端发送位置信息，并由服务器端接受，同时绘制路线图，将巡检系统打开，手持端设备通过定位导航将经纬度信息实时传输给服务端，传输完成后退出，停止信息发送。

3.2.1 系统管理

系统管理功能主要用于管理巡检系统用户、权限等，系统管理人员在系统运行时修改查询用户和角色，并按照工作内容和性质分配用户权限。该功能开发采用持久化技术，开发时将数据库用户表、角色表以及权限表关联到相应的用户类、角色类中，在Sq1 关系数据库内将数据转变成对象，用户利用操作功能管理用户和角色权限。此外，系统该管理也可以设定巡检区域，编辑NFC 信息化。

3.2.2 数据管理

数据管理功能主要针对的是基层巡检人员，管理人员利用该功能查询基层巡检人员的巡检数据、并统计分组、导出分析，可以监控巡检人员的巡检路线，管理巡检区域相关信息。管理人员根据分析统计的巡检数据制定应急维护方案，利用巡检监控对巡检路线进行跟踪，确保巡检时效，利用巡检区域控制了解区域巡检情况，已经巡检区域和未巡检区域图标不同，实时更新，方便管理人员把握整个巡检情况，并完善管理，以便了解故障，方便维修[8]。

（1）巡检记录功能。该功能用于查询、统计、分析服务器中的所有巡检数据，根据巡检时间进行排序，其中利用DevExpress 控件实现分组统计。

（2）故障记录功能。该功能主要是指记录功能的下属子集，其主要是让管理人员明确问题巡检区域、设备，及时把握故障数据，问题字段用红色字体标注。

（3）监控连线功能。该功能用于跟踪巡检人员的路线，利用手持终端中的GPS 功能自动传输位置至服务端，用于确定巡检具体位置，其服务器端利用Google 地图开放接口，采用GMaP 开发包以便人员能够在Web 应用程序中嵌入谷歌地图，大小为2kb。通过手持端可以将经纬度信息上传到数据库中，在地图标记上实现点对点连线，构成巡检路线图，提供卫星地图与模拟地图两种模式。

（4）巡检监控。可以显示巡检区域信息，管理人员可以调整区域信息，在Web 界面上将巡检区域地图嵌入。

（5）缺陷管理。该功能是巡检人员利用手持终端设备配招将现场故障情况进行拍照后上传至服务器端，由管理人员根据现场普通情况判断故障区域和具体内容，进而提出解决方案。

3.3 系统安全保障

为保证企业智能巡检系统安全，提出了一些安全保障促使。针对系统应用，采用权限分配措施，按照用户身份对不同操作权限进行设置，需要接受身份认证，避免推诿责任。针对网络，采用防火墙和其他的安全策略，例如定期杀毒、扫描系统，并关闭非必要使用端口，定期更换复杂的登录密码。针对数据库用户信息，采用哈希加密算法加密密码，避免数据库信息泄露；针对数据库信息备份，可以定期备份维护数据库文件保护信息安全。

4 结语

综上所述，石化企业通过智能巡检系统可以自动关联检查内容，根据规范进行巡检作业，记录巡检情况，查阅巡检数据，可有效监管巡检人员和巡检工作。本系统的应用可以加强信息交互，提高工作效率，满足企业需求。系统利用手持终端设备和Android 操作系统、NFC 读卡技术、GPS 等技术实现智能巡检，有效解决了人工巡检问题，具有可行性，值得推广应用。