油气田生产物联网统一运维平台功能设计研究

谢光华，王 滔，张 亮，万春晓

（中国石油西南油气田分公司通信与信息技术中心，成都 610051）

0 引 言

文章主要研究油气田生产物联网统一运维平台功能设计中的功能应用模式与机制，以期打破传统运维管理工作的局限性，运用科学化的功能设计方式增强整体的运行效果与运行水平，为企业良好发展以及平台运维工作的有效开展与提升提供帮助。

1 油气田生产物联网统一运维平台建设的重要意义

近年来，油气田信息化建设不断发展，企业勘探、开发、生产等业务快速拓展，各类业务部门持续新建信息系统与业务系统，此类系统在开发建设之后承载业务的内容增多、数据信息数量增加，呈现出复杂性的特征，尤其是物联网系统内容多，由站控类型、SCADA 实时生产类型、视频智能分析类型、智能化调度类型、数据传输类型等各类系统组合而成，按照业务需求、信息技术的应用特点等不断完善，能够满足油气田企业信息化共享、长远发展战略方面的需求。强化系统的运维管理，设计统一运维平台意义重大。

1.1 能够提升运维工作精细化水平

当前所使用的生产物联网系统运维方式已经无法满足复杂、烦琐的系统运维需求，难以专业、准确、全面地诊断故障或问题，尤其在未来油气田场站数量不断增加的情况下，位置分布也会呈现更加分散的状态，运维管理工作规模增大，运维人员的压力过大，而设计统一运维平台，可以集成相关系统统一进行数据管理、日常运行维护管理、故障诊断和问题分析管理等，在一体化功能支持和流程化应用下，提升运维工作的精细化水平。

1.2 有助于优化配置数据资源

依托统一运维平台，可以利用对系统数据资源的整合与分析处理形式，从多个层面、多个角度进行运维数据信息的挖掘和利用，尤其是将长时间从生产工作中沉淀、积累的业务数据信息进行综合化的整合运用，有助于提升运维工作的效果和自动化程度，形成智能化的运维模式，达到在线动态诊断故障的目的，在数据信息的驱动下，实现油气田企业的各类业务数据和内部数据相互连通，有效应对现场运维和数据管理的核心问题，加快有价值数据信息的挖掘速度和整合速度，在改善运维工作效果的同时，减轻人员的劳动强度。同时利用数据信息的挖掘和共享，消除数据孤岛，为上级部门和其他业务部门提供可靠的数据信息，增强业务管理效果。借助先进运维功能，促进业务工作协同发展，创建智能化应用系统平台，丰富新型勘探与生产管理机制，为油气田实现数字化转型升级和智能化创新进步奠定重要基础。

2 油气田生产物联网统一运维平台功能设计

2.1 明确设定平台功能范围

运维平台需要具备物联网设备数据信息的采集功能，在数据预处理方面、质量筛选方面、物联网设备自动化巡检和诊断方面、故障定位与分析方面有较为完善的功能，可以有效诊断与运维测量计量仪表、自控设备、物联网设备，其中的测量仪表主要包括压力、液位、温度等变送器设备与可燃、有毒气体探测仪设备；计量仪主要包括各种智能化的流量计，自控设备涉及浪涌保护器部分、信号隔离器部分、RTU/PLC 控制器部分；物联网设备涉及物联网网关部分、HART 采集器部分、工业安全网关部分。与此同时，系统还需具备现场的主动巡检功能、实时性的故障上报功能、类似故障问题处置的功能等，可以和其他类型的系统之间形成数据交互的模式，借助既有系统业务数据内容，打通所有的互联网运维环节。

2.2 平台功能设计及思路

2.2.1 强化功能与业务对应

在油气田生产物联网统一运维平台的功能设计过程中，建立并结合整体的功能框架，梳理不同的子功能模块，和相关业务之间相互对应、对接。

a.一级首页功能和二级的监控设备状态总览功能、实时电子巡检查看功能、告警通知管理功能，对应的业务主要就是一体化展示、监控物联网设备运行状态，及时发现重大故障、问题，及时做出告警。

b.一级的数据资源管理功能与二级的各系统数据接口配置功能、数据采集规则设置功能、数据筛选和预处理功能，对应业务方面数据指标采集工作，对于非关键性、明显问题数据信息清洗处理，合并存储多种类型的数据源。

c.一级资源管理功能与二级设备基础信息管理功能、资源指标采集配置功能、资源状态实时查询功能，利用模块化设计的方式，监测生产物联网设备的运行状态与情况，增强设备数据信息的独立性，形成相应的状态监测页面。

d.一级运维管理功能与二级呼叫受理功能对接功能、运维全流程管理功能、外协单位管理及评价功能、移动终端应用功能，对应业务方面的统一运维平台作业管理工作，有效完成外协单位管理工作，对服务单位的处理服务请求进行评价。

e.一级算法配置和告警管理功能与二级多指标与单指标场景算法配置功能、指标告警规则设置功能等，对应物联网中的多种设备，通过大数据算法、智能化算法等在线实时性进行指标数据信息的分析和诊断，借助分级告警的设置方式，有效监控、管理相关设备的运作状态。

f.一级报表生成和评价管理的功能与二级自动普通周期报表、自定义运维报表、各类运维工作量、运维故障统计功能等，结合系统预制报表的内容合理配置具备一定自动化根据计划生成报表的规则，结合用户自定义形式，生成相应的关键性数据报表，存储文件内容，自动发放报表处理。

2.2.2 合理设计子系统功能

物联网统一运维平台功能设计过程中应重点关注相关的子系统功能设计，利用既有业务系统之间数据接口的合理设置，自动进行运维业务数据信息的采集处理、监控处理，按照故障数据值生成电子工单，利用企业主数据、权限、设备管理等系统相互进行数据信息的集成化处理，将BPM 作为流程引擎，按照运维业务的流程特点与内容，结合业务范围制定生产调度的任务，创建统一化运维、管理与调度指挥系统。如图1所示，为首页的功能结构，其中涉及监控设备状态总览、实时化电子巡检查看、告警通知管理等功能，并且配置相应的子系统功能模块，能够为有关系统和平台的良好运行提供帮助。

图1 首页功能结构

除了首页功能之外，还涉及数据源的管理功能，子功能模块如图2 所示，各种系统的数据接口配置模块具有数据采集状态监控功能与清单查询功能等，有助于增强数据源的管控效果。数据采集规则设置方面统一了相应的功能模式，能够增强数据采集的工作水平，数据筛选与预处理的子系统中的功能也十分完善，是提高系统运行水平、管理效果的重要部分。

图2 数据源的管理功能

数据管理功能设计的工作中需按照整体的平台运行需求、特点等，完善相应的管控模式，如图3 所示，应健全有关的子系统、子功能模块，为物联网统一运维、管理等工作提供支持。

图3 资源管理功能

平台功能设计的过程中应重视运维管理功能的完善、优化、设置，如图4 所示，结合平台的发展需求、建设需求等，健全其中的运维管理呼叫受理功能对接、运维全流程管理模式、外协单位管理及评价机制、移动终端应用功能，在各个二级功能下还需设置多种子系统、子功能，保证相应的系统和平台有效运行，预防发生功能不足问题。

图4 运维管理功能

重点设计算法配置和告警管理的功能，如图5 所示，设计二级多指标场景算法配置功能系统、单指标场景算法配置功能系统、指标告警规则设置功能系统、告警信息分级管理功能系统，在各个二级功能系统的基础上设置不同子系统、子功能模块，从而增强相应的平台应用水平。

图5 算法配置和警告管理功能

报表生成及评价管理功能结构的设置过程中，按照不同二级功能的特点与情况，设计不同的子功能系统、子模块，如图6 所示，确保不同功能模块的完善性、优化性，改善系统的运行现状。

图6 报表生成与评价管理功能系统

3 结 语

综上所述，在互联网时代背景下，油气田企业积极设计与完善物联网统一运维平台功能，不仅能够促进运维工作精细化水平的提升，还能保证数据的有效挖掘与处理，具有非常重要的意义。开展油气田生产物联网统一运维平台功能设计，强化功能和业务对接，设计子系统、子功能模块，对助力物联网统一运维工作顺利开展和提升运维水平有重要意义。