物联网技术在井控装备管理系统中的应用研究

杨 东，卢长松，瞿 勇，张彦红，李政均，杨 帆

（中国石油渤海钻探井下作业分公司，河北任丘062552）

作为时代发展的产物，大数据信息处理系统正处于方兴日盛的阶段。这个时代很多新技术的诞生，如“互联网+物联网”、智慧城市以及云计算，都离不开大数据的发展和应用。在众多新技术新事物的冲击下，人们的思想观念逐渐脱离传统。全球各领域对于大数据技术都给予了热切的关注，随着大数据时代的来临，新的机会和挑战不断涌现，这对于各个国家、地区都有着极大的诱惑。为了能够把握住机会，在大数据时代的国际舞台上脱颖而出，很多国家都制定了相关政策来推动国内大数据领域的发展。美国在2012年3月开展了“大数据研究和发展计划”，着力发展在复杂数据中获取有效信息的技术。美国、德国、英国、芬兰和澳大利亚的研究人员在2012 年4 月共同举办了“世界大数据周”活动，倡议各国政府制定并施行有关大数据发展的政策和措施。日本在2012年7月出台了“新ICT战略研究计划”，其重点就在于“大数据应用”。基于大数据技术而发展信息管理系统，将大幅度提升数据的有效利用率，减少人力物力等资源的浪费，推动第三产业服务能力的不断提升，促进生产力的发展，帮助管理体系不断得到完善。发展大数据技术的信息管理系统的第一步，就是要解决技术层面的问题。

井控装备是利用相关设施和器材来防止井喷失控的安全保障设备。井控装备由防喷器、远程控制房、节流压井管汇、内防喷工具等组成。井控装备的管理工作一般由井控车间负责，其中，井控车间的一个重要职责是对井控装备定期检测合格，出具相应证明文件后才能投入油气井生产中去。面对庞大井控装备数量，目前井控车间的管理模式依然依靠人工模式，这不仅工作难度大，而且容易出现管理不到位造而成装备失效发生油气井井喷失控的严重恶劣影响。本文提出借助物联网技术为井控装备管理设计软件系统，采取有效的智能化管理。

1 系统功能设计

由于井控装备状况信息对于各油田生产单位都处于保密，所以该系统只开放于各油田生产单位的内部网，为保证数据安全，系统的设计使用Https协议，各访问终端包括接口服务传输数据均通过Https 协议访问平台并通过TLS加密确保信息安全。

1.1 系统要求

本系统针对设备管理的信息化需求设计开发，基础功能模块依照科学化、规范化、网络化等要求开发，并支持一定范围内的用户定制化功能的导入设计。通过对特种设备信息（基本档案、检验合格证、有效期等）、定位信息、用户信息等相关信息进行全面管理，进而保证企业对特种设备的各种管理制度真正落到实处，保证定时定点使用，按时按计划设备检验等安全生产要求，进而保证现场生产设备始终保持良好的工作状态和安全质量，简化管理部门的工作强度，确保相关通知信息高效传递，安全管理和经济利益双赢。

系统本身具备多层级权限管理模式及数据接口，通过对于特种设备的智慧监管信息化方案升级，可以规范设备定期性能检验维修业务流程，设备交付后监控管理业务流程，监管人员现场查验管理流程，结合定位系统实现产品交付后的跨区域及部门的信息共享及信息交割等问题。既可以保证检验作业的工作效率，也可以实现“合格证”电子化管理，弥补现场用户弄虚作假、虚报检验、杜撰合格证等管理中的“漏洞”，又可以及时通报设备监控信息到最终用户管理人员，分享设备维护的计划及节点信息，支持生产部门与设备管理部门之间的工作协调与协作。

1.2 软件技术架构

为方便系统用户的访问操作，系统基于B/S（即浏览器/服务器）设计，用户可以在终端使用浏览器访问并接入本系统，也可通过基于支持Android操作系统的手机App客户端软件连接本系统。

使用B/S 访问设计最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，用户只需要通过连接网络（互联网或局域网）的PC就能使用，无客户端实现零维护。同时，系统具有较强的扩展性，用户只需确保能上油田生产单位的内部网络，再由系统管理员分配一个用户名和密码即可。

1.3 系统的功能架构

通过系统的需求分析，井控设备智慧监管系统主要实现资产资产管理、设备维修、备件管理、维修保全、人员管理、状态监测、系统管理等核心功能模块，并为客户提供Web端应用界面，其功能结构图如图1所示。

图1 井控设备智慧监管系统的功能架构图

1.4 井控装备综合管理系统的设计要求

（1）提高“合格证”管理效率，降低管理成本；

（2）设备“合格证”管理流程标准化、规范化；

（3）系统定期提醒，多种通知手段，提升设备的“检验”有效性；

（4）完善动态监管机制，增加井控装备的定位功能，实现预防性监管报警；

（5）实现备件采购—库存—消耗联动，降低库存成本，降低过期备件风险。

2 系统各功能模块化设计

该系统主要面向系统管理员与维修人员，在系统设计过程中，为了能够准确清晰地表达各个功能架构的逻辑关系，系统进行了从人员到设备的分层化模块设计，包含了井控装备管理的各个方面，实现了井控装备从入厂到报废出厂的全生命周期管理。

2.1 人员管理模块设计

人员管理模块主要针对参与设备监管工作的直接人员和间接人员的信息管理，基于该模块可以规范化参与后续参与工作的相关人员，并明确相关人员的权限及工作内容，具体设计模式如图2所示。

图2 人员管理模块权限管理

2.2 设备台账模块设计

针对设备档案管理的信息化要求，实现全电子化、规范化保存设备静态属性信息，合理整合与配置资源。设备管理除沿用现有企业固定资产登记方案的编号规则外，引入“码号”管理等物联网模式，包括传统的条码、二维码等设备编号识别方案，便于后续场内检验、现场巡检、维修维护的快速设备识别与档案调用等，也可以为后续备品备件的出入库关联提供数据基础。

设备台账的建立及维护过程利用工业平板或手机App等方式。其管理模块核心是设备的资产档案，内容除基础材料外，重点是设备投入使用后的数据，包括记录设备检验合格证、有效周期、维修记录、大修等设备动态信息，使系统管理员以及维修人员及时掌握设备管理动态。

2.3 井控设备定位模块设计

为配合“合格证”周期管理，针对井控设备野外施工无法全程有效监控的特性，设计了北斗定位监控模块。定位模块的设计主要考虑增加防护等级以增加设备的耐候性。为防止私自拆卸定位终端，增加微动开关报警以及人员识别功能，确保授权人员撤防拆卸不报警，非授权人员私拆报警。此模块也增加了电子围栏自主报警功能，实现自动提示报警推送，以提高井控车间管理人员对送井井控装备的管理。

2.4 “合格证”周期管理模块设计

“合格证”周期管理是井控设备智慧监管系统的核心工作内容，结合设备管理部门的人员安排、设备清单，以及合格信息等因素，制定正常检验、维保计划，定期完成设备的“合格证”周期通知，配合巡检工作人员及用户现场管理人员，确保正常情况设备健康状态可控（合格证有效），包括及时发现漏检、骗检等风险隐患、消除隐患，能够确保正常的生产安全性保障，提高企业相关收益。

针对空设备的“合格证”周期工作计划，开发了相应的移动客户端，配合安全客户终端，方便维修人员现场查验设备信息并进行审核上报，在通过审核后，系统生成相关合格记录，不合格产品系统自动生成“停止使用”通知单，确保设备尽快反馈进行系统检修及合格证签发。其中，巡检客户端基于Android系统开发相应的App，采用支持Ex ib IIC T4 Gb 级别的工业平板电脑。如图3所示。

图3 用于设备管理的工业平板电脑

2.5 相关井控装备备件管理模块

备件管理是井控设备智慧监管系统的一个重要功能，其主要对维护、巡检、故障解决过程中所需替换备件进行查询、入库、出库、调拨、盘点等管理，并可以结合备件消耗情况制定备件需求及购买计划。结合井控车间的管理模式，备件库分为中心备件库与分厂备件库，各厂区维修小组拥有独立的备件库，各备件库之间可以相互调拨设备，各分区备件库可以查询中心库库存，以便申请领用。

3 结语

基于物联网技术的井控装备综合管理系统的实现，为油气田生产单位的井控装备的定期年检、维护保养、维修管理提供了信息化管理软件服务，此外该系统所具备典型的人员管理、设备管理、检验管理、定位管理、管理提醒、系统管理等功能模块也可移植于其他特种设备的管理，帮助制企业实现设备管理信息化，提高设备管理水平，提升企业经济效益。