物联网在石化行业的发展前景

蔡凤翔　姚刚　张慧珍

摘要：物联网是新一代信息技术的主要组成部分，是计算机、移动通信、互联网后的又一次信息化产业革命，受到了世界各国的高度关注。近些年来，随着物联网技术的迅速发展，各个国家都在广泛应用物联网技术，我国政府也高度重视物联网技术，已确认为国家大力发展的新兴产业。随着我国社会的不断发展，迫切需要新技术、新概念、新产业来激发社会经济活力。我国石化行业利用物联网技术，开发了许多应用平台，取得很好的应用效果，提升了石化行业的国际竞争力。

关键词：物联网；石化行业；应用

一、前言

物联网（The Internet of things）起源于传媒领域，是信息科技产业的第三次革命[1]。近年来，在政府的大力倡导下，我国各行各业开展了一系列物联网试点和示范项目，整个物联网产业进入了“跨界融合、集成创新、规模化发展”的新阶段，逐渐成为支撑中国制造、“互联网+”、智慧城市等国家战略的重要产业，社会各界人士对物联网产业发展状况都十分关注。物联网技术既可以带动新的生产供给和消费需求，又可以建立新观念，推动经济发展[2]。从推动经济发展的角度来讲，物联网已经是计算机、移动通信、互联网后的又一次信息化产业革命[3]。

二、物联网关键技术

（1）传感器技术，是物联网实现获取信息的基础，是信息化产业进步的重要标志与动力，是物理世界与信息世界联系的主要纽带。目前主要采用电子标签和传感器方式完成。物联网的感知层是应用传感技术、RFID标签、二维码技术、射频识别技术、视频监控技术、遥感技术、蓝牙技术、全球定位技术进行数据的采集、识别和处理，将处理后的信息传输至网络层的接入设备[4]。传感器技术的发展趋势可以从四个方面分析：一是实现传感器的高精度、集成化、多功能和智能化；二是研发新工艺、新材料和开发新型传感器；三是实现传感器元器件的微型化；四是实现无线网络化。

（2）网络通信技术，在物联网的物品与物品、人与物品的信息传输中有多种通信技术，主要分为有线和无线两大类技术。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网技术。

感知层完成信息的采集后需要通过网络层上传到数据中心进行分析处理，这就需要网络通信技术。值得指出的是，物联网技术还不能实现像互联网一样，变成所有子网都可以无缝接入的一体化网络，这说明物联网的关键核心技术突破还需要很长的路要走。

（3）嵌入式系统技术，嵌入式系统由硬件和软件组成，以现代计算机技术为基础，硬件内容包括存储器、信号处理器、通信模块等，软件内容包括软件运行环境及操作系统，是结合计算机技术、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的综合技术[5]。经过多年的发展，嵌入式系统的应用已非常广泛，涉及日常生活、航空航天、工业控制等多个领域，而且随着电子技术和计算机软件技术的发展，不仅在这些领域中的应用越来越深入，而且在非信息类设备中也逐渐显现出用武之地。

（4）智能技术，就是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的工作，让机器利用知识所采用的各种方法和手段完成某种预期的目的。在人工智能技术应用过程中，通过开展应用示范，如围绕家居、医疗、图像识别等领域，拓展应用场景，进一步促进人工智能的广泛应用，让人们享受科技进步的红利。例如，人工智能技术帮助跟踪并深入分析物联网产生的大量数据，使这些数据发挥至关重要的作用，实现用户的智能化应用，也是物联网的关键技术之一[6]。

（5）纳米技术，是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。物联网的传感器技术要探测到物体的物理状态，纳米技术的优势是体积越来越小的物体能够进行交互和连接，可以提高网络边界转移信息和处理信息的能力，正好适合物联网的应用[7]。

（6）数据融合技术，物联网是由大量传感节点构成的，在信息感知的过程中，采集各个节点单独传输数据到汇聚节点的方法是不可行的，这就需要采用数据融合技术进行处理。数据融合技术要建立统一的数据模型，对不同结构的数据采用不同的方式进行处理和管理。对异构、跨域、动态的数据进行整合，以便在同一模型中进行处理。在内部通过建立不同类型的目录，使数据之间可以联系，对外通过检测数据的类型，采用不同的方法进行识别和处理，为多源数据的融合提供标准的格式。

（7）云计算技术，是分布式计算技术的一种，具有超强的数据处理和存储能力，是通过网络“云”将计算处理程序自动分拆成无数个小程序，再由服务器群所组成的系统经计算处理之后的结果传给用户，通过这项技术，可以在短时间内（几秒钟）对数以万计的数据进行处理，达到强大的网络服务。

（8）信息安全技术，需要保证信息的保密性、真实性、完整性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性。物联网的信息在传输时容易受到入侵、伪造、窃听、拒绝服务等网络攻击，因此，保证信息的安全非常重要。信息安全是指信息系统要受到保护，不受偶然的或者恶意的更改、破坏、泄露，信息可靠正常，信息服务不中断，实现业务的连续性，即需要保证信息的真实性、完整性、保密性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性。

三、物联网在石化行业的发展现状

石化行业发展已经走过了几十年，由于能源行业的特殊性，涉及的地域遍布了各个地区，长期形成的生产运行机制、管理方法、产运销体系以及积淀的企业文化在机制效率与管理上都存在一定问题，在一定时期还难以改变。因此全面提高石化行业的生产效率和管理效率，是当前面临的主要挑战。

从生产效率来看，生产自动化程度低是目前石化行业存在的主要问题。具体体现在现场设备老化、自动化、智能化程度低，设备设施维护费用高，施工工作量大、生产安全性低等。在石油生产过程中从现场采集的数据主要还是依靠人工手动采集，以手动报表的形式为主，数据上报不及时，且时而会出现错误或偏差，从而导致最终对大量数据的分析处理研究工作困难，影响生产效率、企业收益。因此，要借助物联网智能平台来提高生产效率。

从管理效率来看，目前石化行业的管理流程繁琐，智能化程度低，从而管理过程的时效性很低。问题主要在于网络基础设施薄弱、数据传输速度慢，难以满足对及时信息的获取，因此延长了做出决策反馈的时间。管理过程中时常涉及到资金的流入流出，采用直接人与人的方式从制定采购计划到招投标管理、验收、付款及最后的物流都是费时费力的过程。因此为提高管理效率，当面临的主要问题是要实时问题上报到决策的执行，要实现从原始的层层纸质报告、繁琐的流程到依靠高速时效的计算机、物联网技术进行管理的转变。

四、物联网在石化行业的发展趋势

从近期的发展来看，石油设备智能测控将物联网技术推广应用到石油勘探、开采、运输等环节，建立油井生产智能远程测控系统，实现对石油生产设备的智能测控和管理。石油产品追踪和售卖管理实现对石油产品的数字化物流，推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术，建设一个相互支持的石油现代物流群，提高石油供应链的协调性[8]。石油工业排污实时监控在石油化工高污染行业，支持其智能排污监控系统的建立与完善，实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用，对重点排污监控企业实行实时监测、自动报警，远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。

在将来，物联网在石油石化行业的应用中，一些产业的应用可以利用物联网技术可以实现智能化。生产中的设备联网、联网后的专家系统、物流、设备供应商的设备联网等，将来都会发展为云平台，物联网应用将会更加智能、便捷。

五、物联网在石化行业的应用

物联网迅速发展，应用逐渐普及，有着非常广阔的市场前景和应用空间，物联网技术有利于企业数字化、智能化。石化行业通过构建物流领域的物联网，实现对车辆、油轮、装置、管输、产品等终端感知对象多维信息跨地域的全面感知、高度共享。物联网应用系统应对的大多是应用场景的实时数据，包括生产、生活等多个领域，以及国家重要行业的敏感数据，因此安全管理是保证物联网健康发展的重要前提。利用物联网技术与现有应用系统的集成、数据挖掘和深度分析，逐步实现智能能源生产管理。物联网感知层、网络汇聚及传输层和应用层等不同层面的不同信息处理过程所面临的安全问题也有其各自特征。在实际运用中，我们应做到物联网的保密性、数据鉴别、完整性、可用性等几个方面。目前在石化行业，已经实现部分物联网技术的应用。

（一）安全监控

石化行业主要是对原油、天然气进行勘探、开发、加工、销售，生产涉及物料种类多、性质差异大，各种原料、中间件和成品的闪点、爆炸极限、熔点或凝固点、沸点、化学稳定性、热稳定性、光稳定性等都对生产环境和仓储环境提出了不同的要求。物料的毒性、腐蚀性，对人体的毒害，在空气中的允许浓度等也会影响生产和人员安全。应用物联网技术后，通过安装监测环境的智能传感器对环境参数进行自动采集，并通过网络及时传递到安全监控中心和管理人员手机终端，一旦发生异常，立即报警。环境数据的自动采集在大大节约了人力的同时，还有效保证了生产过程的安全。

（二）智能物流

是利用集成智能化技术，使物流系统模仿人的智能，具有思维，学习，感知，推理判断和自行解决物流中发生问题的能力。由于石化行业生产所需的原材料及成品的特殊性，需要专门的设备进行运输。在运输的过程中如果发生泄露等事故，将对公共环境造成极大的危害。应用物联网技术，可以给每辆运输危险品的车辆贴上RFID标签，把产品的信息及其它必要的内容存储在RFID标签中。通过GPS车辆跟踪系统，车辆何时从何处出发、何时到达何处都可记录在案，并发送到相关人员的手持终端。一旦车辆发生事故立即报告指挥中心，便于及时开展救援。

（三）智能决策

就是从物联网传输来的大量数据中发现业务规律，帮助企业在同等人效的情况下做出更好的决策、提供更好的服务。需要先建立“企业生产综合信息管理平台”，将传感器、RFID标签、摄像头等感知设备自动采集的数据，通过网络传递到该平台，各个车间的机械运转、气体、粉尘等环境参数，物资材料日消耗、现场隐患排查整改、产品发运等信息以及各类日报表，均动态实时地显示在监控屏上，平台运用云计算技术和专家系统对海量数据信息进行数据挖掘和统计分析，提供决策支持和统计报表功能。同时，通过移动通信网络，将不同的数据信息推送到相关人员的手持终端上。除此之外，运用物联网技术还可以实现原材料消耗数量的自动统计、耗能自能检测、生产设备状态检测与故障呼叫、人员识别与考勤管理等功能，使生产过程真正实现智能化。

（四）智能管理

物联网已经成为国家战略性新兴产业，有着广阔的市场前景和应用空间。通过更透彻的感知、更深入的智能化，物联网技术有利于完善和提升企业智能化的水平。石化行业可以通过构建物流领域的物联网，实现对油轮、车辆、管输、装置、产品等终端感知对象多维信息跨地域的全面感知、高度共享。基于物联网与现有应用系统的集成，利用数据挖掘和深度分析，逐步实现智能能源生产管理。

（五）产品动态信息实时监控

石油化工销售行业中，部分销售产品属于危险化学品与易制毒化学品，极少有物流商能够提供足够车辆编组成列运输。若自行组建配送车队，则自备车多需在国铁编组站重新编组发运，运输效率低，物流成本高。为了保证化工产品的安全运行，降低物流成本，提高铁路配送量，公司通过物联网技术，加强化工自备车在路信息采集，实现车辆专用线、国铁、卸车点之间往返的全程物联网技术监控。建设化工自备车调度管理信息系统，实现车辆运行情况和行驶轨迹的实时查询和动态追踪，为提高配送车辆利用率提供信息技术手段。

（六）生产操作流程实时监控

随着石油化工行业的发展，各种重大危险源数量不断增加，其安全性已成为重大生产事故预防与环境安全的重要影响因素，而不同类型危险源参数（开关量、模拟量、快变量）等数据信息的采集、传输、整合和分析，成为了石化行业企业升级改造的技术瓶颈。通过运用物联网技术及设备，管理人员可以对整个石化产品生产过程、设备运作状况等进行实时监测，以此促进安全、高效生产。运用物联网技术将设备、人员等要素纳入化工厂统一的监测系统后，一旦发现易燃易爆气体、有毒气体和粉尘含量过高等状况，管理人员就可以及时排除可能引发危险事故的各种因素，将危险控制在始发阶段，以确保化工生产能够安全、高效进行。

六、结语

物联网在石化行业的应用中，应吸取在国内外实施的成功经验，注重先进性、统一性、集成性和开放性相结合，通过更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智能化，充分利用已有的信息系统，结合物联网、数据挖掘分析、优化模型、交换共享、移动应用等技术，建立以优化节能、HSE预警、智能感知、集中集成为核心应用的系统平台，这些新的物联网智能化云平台将给使用者带来进一步的效率、便利和安全，改变企业的运行模式，有助于实现石化行业的企业智能化水平。H

参考文献

[1]蔡凤翔，龚仁彬，李群，等.基于物联网的油气生产管理系统的设计与实现[J].信息系统工程，2019（11）：34-35.

[2]聂跃光.物联网关键技术与应用研究[J].计算机产品与流通，2020（8）：142.

[3]赵帅杰.物联网的应用探究[J].通讯世界，2019（4）：258.

[4]米沃奇.物联网发展关键依赖技术进步[J].电脑知识与技术（经验技巧），2018（02）：116-117.

[5]刘莉莉.物联网技术的基础架构及发展趋势[J].软件，2013，34（02）：142-143.

[6]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报，2009，23（12）：1-7.

[7]龙妍，胡集仪.物联网技术及其发展趋势[J].科技信息，2010（35）：86-87.

[8]武佳贺，周浩宫，俊峰，等.物联网在石油行业中的应用及展望[J].中国信息界，2011（07）：16-18.