石化企业巡检管理系统智能化升级改造方案探讨

姜顽强，陈忠辉，马小峰

（中国石油兰州石化公司自动化研究院，兰州 730000）

0 前言

随着物联网、互联网、大数据、AI 等技术的发展与广泛应用，石化企业信息化也逐步向智能化发展。然而，在数字化转型业务梳理及数据治理过程中，发现部分业务数字化程度不高，尤其是岗位巡检业务。因此，巡检管理系统数字化升级改造是非常必要的。

1 石化行业数字化需求

数字化转型是利用新一代信息技术构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环，打通不同层级与不同行业间的数据壁垒，提高行业整体的运行效率，构建全新的数字经济体系。［1］

石化行业作为典型的流程型行业，数字化改造对其提质、增效、升级作用显著。石化行业数字化需求主要在经营管理精细化、生产执行精益化、操作控制集中化、设备管理数字化、巡检安防及时化、供应链协同化等方面。通过装置、生产线及车间之间的横向集成，以及管理、生产、控制等业务流程间的纵向集成，实现经营管理的规范化、生产运行的精细化、操作控制的集中化。［2］

2 巡检业务现状及存在问题

石化企业属于高温高压、易燃易爆有毒的危险行业，具有生产工艺复杂、设备多样化大型化、生产区域广泛等特点。为了确保装置平稳运行，根据不同岗位规定巡检时间、巡检路线及巡检内容，大多数石化企业建立了岗位巡检管理系统，实现巡检强制打点考勤，较大程度上解决了“寻而不检”的问题。在当前智能化技术发展、精细化管理、用数据说话的时代背景下，尽管近些年部分企业采取一些手段提升了巡检效率，但仍然暴露出一些不足和需改进之处。

2.1 巡检人员负重大，巡检手段传统

在岗位巡检过程中，巡检人员除了携带巡检仪外，还需随身携带气体检测仪、听诊仪、测温仪、离线振动测量仪等巡检辅助设备，由于携带工具多，给巡检工作带来诸多不便。部分岗位因缺少一些必要的数据采集手段，现场巡检时多采用“听、摸、测、看、闻”等传统方式，往往因巡检人员业务水平差异，致使一些故障隐患未能及时被发现，未能达到岗位巡检目的。

2.2 协同处理能力不足

对于巡检人员在巡检现场发现的部分难以确认和处置的异常和报警，目前只能通过对讲方式或巡检结束后带回班组进行描述与汇报，经过讨论确认解决方案后返回装置现场进行处置，缺少远程会诊协同处理技术支撑。

2.3 巡检结果经验判断，缺少智能判断与提醒

在现场巡检过程中，对于压力、温度、电压、电流等关键参数，巡检人员一般采用传统经验方式判断是否在正常范围内，缺少集成标准值进行智能判断与提醒。

2.4 故障处理效率低，缺少设备基础资料在线阅览

对于巡检过程发现的设备复杂问题或异常现象，往往需要参考设计图纸或其他资料才能对问题进行准确判断和及时处置。然而，由于缺少设备基础资料在线支持，现场巡检人员对不能及时处理的故障或异常情况，只能回班组同有经验的其他技术人员进行交流或查阅设备基础资料，确认故障或异常原因，再制订处置方案。

2.5 巡检日志纸质化，未能实现信息共享

岗位巡检仍然采用传统巡检日志记录本进行记录。岗位巡检人员巡检结束后，在巡检日志记录本上进行巡检情况记录，包括正常情况、及时处理问题、待处理问题、其他专业异常或故障等，无法通过信息技术手段实现问题复现与共享，跨专业问题未能实现自动推送。

2.6 巡检数据孤立，未进行趋势分析判断

每班巡检结果数据孤立，没有将同一巡检对象同一巡检内容不同时段的巡检结果数据进行连续性趋势分析，未能进一步挖掘数据价值，无法做到预知维修。

3 解决方案

根据调研结果，当前市面上巡检设备种类较多、专业性强，但没有一种巡检设备能满足企业所有巡检岗位的巡检工作需要，同时考虑到石化企业防爆要求，巡检管理系统智能化升级改造只能采用设备、功能定制方式实现。

为了解决巡检管理系统当前存在的问题和不足，要广泛应用物联网、互联网、数据分析等技术，对工艺巡检、机械巡检、仪表巡检、电气巡检、交通稽查、环保监察、安全监察、其他岗位巡检等业务进行智能巡检方案设计，建立包括一个管理平台、一张网、一款巡检仪、多个定制集成App 的智能巡检管理系统，全面实现岗位巡检智能化，提升隐患识别率和故障处置能力。

3.1 物理部署方案

巡检管理系统智能化升级改造主要从软件、硬件、网络等方面进行全面升级，整个系统部署主要包括感知设备、巡检仪、网络、服务器、可视对讲等部分，具体如图1 所示。

图1 智能巡检管理系统物理部署

3.2 应用架构设计

智能巡检管理系统按照数字集成应用框架可划分为四个层面：数据源层、技术平台层、应用层和用户层（如图2）。

图2 智能巡检管理系统应用架构

数据源层：系统运行所依赖的外部数据和运行产生的内部数据。外部数据主要包括巡检端App 通过数据接口从外部系统或传感器中获取的数据。内部数据主要包括组织机构、巡检点、巡检项、巡检方式、巡检岗位等管理数据以及巡检端传回系统的巡检记录。

技术平台层：主要指软件开发所应用的关键技术以及形成的子系统，关键技术包括与智能出入管理平台和振动传感器的数据接口、仪表拍照AI 读数、红外测温、移动网络、物联网、人员定位、地理信息等技术，形成储罐作业远程监护、安全环保监督检查、计划巡检等子系统。

应用层：该软件应用主要包括巡检端App 应用、Web 端管理应用以及巡检数据接入其他系统展开的应用。

用户层：指软件所有使用人员，包括公司级/分厂级/车间级巡检管理、岗位巡检、控制室操作、作业监护、监督检查和系统管理等人员。

3.3 系统功能设计

巡检管理系统智能化升级主要包括巡检仪端App功能、Web 端功能和系统接口集成等三方面的升级改造，实现数据智能获取及智能判断、远程会诊、设备运行趋势分析与智能预警、数据共享、巡检结果数字化等功能。具体如图3 所示。

图3 智能巡检管理系统功能架构

3.3.1 集成服务设计

智能巡检管理系统集成服务包括两大类。一类是将外部系统的数据及服务集成到智能巡检管理系统，为岗位巡检工作开展提供支撑；另一类是将智能巡检管理系统中的巡检数据集成到其他专业管理平台中，为数据分析提供数据源。

3.3.2 Web 端功能设计

智能巡检管理系统Web 端功能设计主要包括系统运行管理、巡检业务配置、巡检基础数据录入、巡检结果查询等四个方面的功能。

3.3.2.1 系统运行管理

智能巡检管理系统与其他信息系统一样，都需要组织机构管理、系统用户管理、系统角色管理、系统授权管理、系统菜单管理、数据接口管理、系统日志管理等基本功能，保障其他业务功能正常运行。

3.3.2.2 巡检基础管理

按照企业巡检管理制度，智能巡检管理系统巡检基础管理包括区域装置管理、岗位页面管理、巡检班次管理、巡检点位管理、巡检路线管理、巡检打点统计、巡检轨迹查询、信息推送管理、待办事项管理和设备资料管理。

3.3.2.3 巡检专业管理

按照岗位巡检目的分为保障装置正常运行的巡检和规章制度执行情况的监督检查两大类。装置巡检包括生产装置巡检和辅助装置巡检，一般分为工艺、机械、仪表、电气及其他岗位的专业巡检，开展定期巡检。规章制度监督检查一般分为交通稽查、安全监察、环保监察三类，开展随机抽查。

由于巡检频次、检查对象、检查内容、判定标准不同或者相似，智能巡检管理系统中专业巡检管理分为交通稽查管理、安全监察管理、环保监察管理、电气巡检管理及其他巡检管理，其他巡检管理包括工艺巡检、机械巡检、仪表巡检、其他岗位巡检。

各专业巡检管理中包括巡检对象配置、巡检内容配置、智能预警设置、巡检岗位日志表单配置、巡检日志生成、信息推送统计、处罚统计、待办事项统计、巡检数据趋势分析等内容。

3.3.2.4 巡检基础数据录入

巡检基础数据主要包括巡检内容和设备资料。交通稽查、安全检查和环保检查建立违规事实判定标准库，装置电气巡检建立电气巡检事项库，除电气巡检外装置其他巡检统一建立岗位巡检事项库。方便故障处理时查阅设备资料，建立设备资料库，并与巡检岗位、巡检内容实现自动关联。

3.3.3 巡检端App 功能设计

智能巡检管理系统巡检端采用同一App 登录，根据巡检人员不同岗位登录相应的App 主页面，App 主页面中根据巡检人员的巡检专业、巡检路线直接带出相应巡检内容。

App 主页面功能根据不同岗位巡检内容，定制集成App 基本功能，满足不同岗位巡检数据智能采集与智能判断、巡检问题录入、信息推送、未处理故障隐患提醒、群组对讲、故障协调处理、巡检打点考勤等巡检功能。具体如图4 所示。

图4 智能巡检管理系统接口集成

4 结语

定制巡检仪提升岗位巡检数据智能采集能力和协同处理能力，结合软件功能定制集成开发，统一企业岗位巡检App。根据Web 端配置，App 端实现故障隐患录入、关键数据采集与智能判断、信息推送、未处理故障隐患提醒等功能，Web 端实现巡检日志自动生成与查询、故障隐患查询与统计、关键参数趋势分析及智能预警等功能，解决当前巡检管理系统存在的问题及不足，基本实现大部分岗位应用一部巡检仪便可完成巡检工作。然而，离实现“一部巡检仪完成所有岗位巡检工作”目标还存在一些差距，比如有毒有害气体检测、污水化验、电压电流测量等还需要依托专业设备才能完成。同时，按照数字化转型业务数据化要求，修订岗位巡检操作手册，扩展巡检数据采集范围，实现用数据分析判断运行趋势，做到预知维护，进一步确保装置平稳运行。