海洋油气田智能巡检系统研究.pdf

第 3 8卷第 4期 天 然 气 勘 探 与 开 发 海洋油气 田智能巡检 系统研究 徐英卓 张帆 ，z 1 ． 西安石油大学2 ． 中海 石油深圳分公 司 摘要针对 目前海上油气 田仍然 采取人工巡检的方式 ， 提 出了一种可应用于海洋油气 田的智能巡检系统构 想 。首先介绍了该系统的组成 ， 包括P D A 巡检器 和现 场 电子标识 、 巡检 管理软件三部分 ， 并且P D A巡检器可与采用 R F I D射频 识别技术 的现场 电子标识和管理软件 实现 数据连接 。然后对该系统 的工作 流程 和每一个模块的功能进 行了介绍 。 最后对该系统投入应用后会产生的预期效果进行了展 望。指出该系统的研发对于 实现巡检工作的标准 化 、 规范化 ， 提高工作效率和现场管理智能化程度有 着积极的作用 ， 该 系统投入应用后 ， 将有利于提升 海洋油气生 产 、 管理 和数据建 设的技术水平 ， 满足海洋油气开 采步入 “ 大数据” 时代的技术需求 。图3参1 2 关键词P D A巡检器R F I D 射频识别 智能巡检系统 0引言 1 系统组成 随着我国能源供应结构的调整 ，海上油气开采 力度的加大 ，海洋油气开采不仅需要在工程技术方 面有所创新 ，而且海上智能化油气 田的建设也刻不 容缓l 1 ] 。建设智能化油气 田的关键基础技术在于确 保生产数据采集的快速 、 准确 、 规范 。目前国内海上 油气生产设施 日常数据采集已经可 以通过传感器远 程监控 [ 2 ] ， 但 由于受成本 、 安全 、 可靠性等因素的制 约 。仍需要在生产现场采用人工巡检的方式作为补 充 、 校验 ； 而且 ， 目前的人工巡检工作中， 巡检人员仍 在使用纸质巡检表格进行手工记录数据 ，存在着数 据量大 、 数据记录不规范 、 数据记录后难以校验和及 时有效利用等缺陷 。致使巡检结果 的准确性和真实 性也无法保证。因此 ， 为了实现巡检工作的规范化 、 标准化 ，减少巡检人员的工作量 ，提高巡检工作效 率 ， 确保巡检结果的真实、 可靠 、 准确 ， 建立智能巡检 系统势在必行 。 本文针对上述现状 ，在分析国内建立智能巡检 系统 的可 行性 的基础 上 ，提 出应 用P D A P e r s o n a l D i g i t a l A s s i s t a n t 巡 检 器 和 R F I D R a d i o F r e q u e n c y I d e n t i fi c a t i o n 射频识别技术来提高工作效率和现场 管理智能化 程度的技术途径 ，旨在 引入 该系统为 生产数据 的共享与应用 ， 以及海洋油气开采在 “ 大 数 据”时代的背景下建设智能化 油气 田提供技术 支 持 [ 。 由于海上油气开采工作环境的特殊性 ，智能巡 检系统使 用的设备均应能在恶劣天气环境下工作 ， 满足 G B 5 0 1 8 3 2 0 1 5 石油天然气工程设计防火规 范 中的相关规定 中防水 、 防火 、 防爆的要求。 智能巡检系统主要 由 P D A巡检器 、 现场 电子标 识 、 巡检管理软件三部分组成。 系统结构如图1 所示。 巡检人员及P DA设备 图 1 智 能巡 检 系统 组 成 示 意 图 巡检管理软件 2巡检 系统工作流程 巡检流程如 图2 所示。 1 巡检人 员首先使用记录有个人信息 的身份 卡登录P D A 巡检器 ，随后在巡检管理软件下载巡检 任务 IJ P D A 巡检器。 2 巡检人员到达巡检任务指定的位置后 ， 使用 作者简介徐英 卓， 女 ， 1 9 6 4 年4 月出生， 毕 业于西北工业 大学计 算机软件 专业 ， 工 学硕士 学位 ， 教授 ， 西安石油 大学计 算机 学院教授 、 研 究 生导师。地址 7 1 O O 6 5 西安 市雁塔 电子二路 西安石 油大学计 算机 学院。 电话 1 3 0 9 6 9 4 9 5 1 0 。E - ma i l 7 0 7 4 1 6 6 3 1 q q ． C O rn 6 5 圈 圈 圈 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 5年 l 0月 出版 P D A巡检器扫描现场电子标识 ， P D A 巡检器读取到 现场 电子标识中的定位信息后 自动调出对应的电子 巡检表， 巡检人员根据巡检任务读取现场数据 ， 将数 据录入 P D A巡检器 。 参数设置 优化参数 历史数据库 巡检数据 、隐患报告等 制定任务H 二H 巡检管理软件 H 釜圭 一 临时任务卜 J L 1 Lj竖 兰 一 一 鐾 竺 l l 甲 l l l报警l ’ l 上传数据l 旦 巫 I I 3 P D A巡检器中内置的巡检软件可 以对每个 参数设定报警值 ，巡检人员输入的数据如果存在异 常 ， 巡检软件将 自动发出报警提示。如有报警。 巡检 人员再次核对现场数据是否输入正确 ，排除人为输 入错误的影响。 如果确实存在异常 ， 则可以结合现场 实际工况进行分析 ， 排除隐患。 4 巡检人员到生产现场完成巡检任务后 。 通过 U S B、 WI F I 或G P S 的方式将数据上传至巡检 管理软 件 。由后台软件进行数据的统计 、 分析和处理 5 根据统计 、 分析的结果 ， 结合数据仓库和数 据挖掘技术 ， 管理人员 一般为中控主操 可以实时 改进巡检任务和工艺参数设置 ，达到优化生产工艺 之 目的 3 模块功能设计 3 ． 1 P D A巡检 器 采用B r o w e r ／ s e r v e r 构架 ， 搭载w i n d o w s 操作系统 ， 内置巡检软件 ， 是集数据采集 、 数据传输 、 历史数据 查询等功能于一体的移动终端 。巡检人 员使用P D A 巡检器可以完成巡检任务下载 、 现场巡检数据采集、 数据上传至巡检管理软件等工作[ 5 1 。 3- 2现 场 电子标 识 现场电子标识是安装在现场某一区域的电子芯 片 ， 无需供 电， 使 用R D I F 射频识别技术与P D A巡检 器进行数据交换 ， P D A巡检器读取芯片 中的定位信 息后， 会生成对应该区域的巡检表格 ， 有效的确保了 巡检数据的真实性 、 有效性 。 3 ． 3巡检 管理软 件 安装在生产局域网P C 上 ． 后台采用C l i e n t ／ S e r v e r ． 6 6 ． 结构应用系统同 。 P D A巡检器可以通过U S B 或WI F I 与 巡检管理软件连接 ，下载或上传数据到后台数据库 中，巡检管理软件会在后 台对上传的数据进行处理 加工 ， 自动生成巡检记录表 ， 并可以与数据库中已设 定的生产数据正常范围值 、报警值和历史数据进行 对比， 如有异常会 自动发出报警提示， 并在生成的各 类表格上进行标注 ， 提前发现安全隐患。 软件主要功能如下 1 系统 的维护 对巡检管理软件进行初始化设定和 日常维护工 作 ， 包括 时间设定 、 P D A巡检器的注册登记 、 用户权 限和密码修改和对数据库 中已有的历史数据进行整 理与备份。 2 巡检任务管理 巡检任务设置 、 巡检人员设置、 巡检任务和巡检 人员的绑定 f 每个巡检人员分配相应 的巡检 区域 、 对生产数据按重要程度进行分级 。使用巡检管理软 件还可以根据现场生产的实际工况 ，为每个巡检数 据设定报警值 ，并可以将设定的报警值下载 tJ P D A 巡检器中。 另外 ， P D A 巡检器上还可以保存最近一个 月的生产数据 ，巡检人员在现场执行任务时可以使 用P D A 巡检器随时查看生产数据的历史趋势图。 3 安全隐患管理 现场巡检是现场安全生产的必要辅助手段 ， 其 主要 目的是及时发现安全隐患， 并及时做出处理 ， 优 化生产流程、 排除安全隐患。 具体包括隐患信息的标 识 、 隐患信息与巡检人员的绑定 、 隐患信息的记录 、 隐患的整改计划与完成进度跟踪等。 4 巡检人员身份信息管理 对巡检人员个人信息管理 包括巡检人员身份 注册 、 用户权限、 登录密码等 。 5 数据查询 使用不同的用户权限登录后可以查看对应权限 的查询结果 ， 主要包括历史记录查询、 巡检人员信息 查询 、 隐患信息查询 、 历史报告查询等。 6 数据分析 主要是针对采集到的数据与软件管理系统 中已 设定的报警值和历史数据交叉对比 ， 进行综合分析 ， 生成各类统计图表。还可 以对巡检计划进行综合考 评 ，根据巡检人 员完成巡检任务和发现隐患的记录 进行综合考评。 7 预 留E R P 接 口 智能巡检系统还可与E R P 管理系统进行无缝对 接 ， 实现数据共享与应用。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 8 卷第 4 期 天 然 气 勘 探 与 开 发 巡检管理软件 巡 检 任 务 管 理 安 全 隐 患 管 理 罄 I l 藉 磊 I l 薪 预 留 罢 撂 巳 图 3巡 检 管 理 软件 功 能模 块 组 合 示 意 图 2结论及预期效果 智能巡检系统可以提升海洋油气生产 、管理和 数据建设的技术水平 ， 满足海洋油气开采步入 “ 大数 据” 时代的技术需求 。主要体现在以下几方面 1 完善生产管理系统。 该系统的应用使得巡检 工作这一生产管理环节的末梢 、死角得以纳入到海 洋油气 田信息化建设的大环境 中嘲 。通过P D A、 有线 和无线网络 、计算机软件和数据库应用等各种先进 的信息技术取代了传统的人工巡视 、手工纸质记录 和手工汇总统计的低效工作方式。从而杜绝了人为 因素 、 降低 了管理成本 、 对巡检人员工作状态起到 了 有效的监督和增效作用 ， 使即时、 定性 、 定量 、 客观地 考核巡检人员的工作成为可能。 2 使 日常巡检工作更具科学性 、 更有效率性 。 系统所采用的巡检任务定期下载 、巡检任务按生产 需要实时调整的管理模式 ，使巡检工作的管理更灵 活 、 更规范 ， 符合生产实际技术发展的需求翻 。 3 保障设备及油气生产工作的安全。 有效保证 设备安全是智能巡检系统必须的技术要求。通过巡 视检查来掌握设 备的动态运行状 况及周 围环境变 化 ， 实时发现设备故障和安全隐患， 有利于及时消除 隐患 ， 预防预警事故发生 ， 保证设备的安全运行和油 气生产系统 的稳定维护 ， 确保达到 “ 安全 、 经济 、 高 效” 的运行 目标 。 4 充实、 完善了海洋油气 田生产管理基础数据 库。 经过十多年的海洋油气 田生产信息化建设 ， 国内 各大海洋油气田基本都已营造了自成体系的基础数 据库环境。这些数据库包括直接反映海洋油气生产 的“ 开发静态” 、 “ 开发动态” 、 “ 井下作业” ， 和辅助生 产的“ 生产测试” 、 “ 生产试井 ” 、 “ 采油工程 ” 等相关技 术信息㈣． 涉及 了油气生产的各个作业环节。但是 ， 巡检工作仍沿用着传统手工方式 ，巡检数据 以纸质 文本或 电子表格形式 存储 、 传递 ， 数据散乱 、 难 以汇 总 、 无法进行系统的分析与处理 ， 智能巡检系统将填 补这一技术空缺。 5 智能巡检系统创新巡检数据应用方式方法 ， 以海油生产现场计算机网络和数据库存储技术为基 础 ， 开发相关计算机软件 ， 构建符合海油生产现场安 全要求的智能巡检系统 ，彻底结束巡检数据的信息 孤岛分布现状I l J】 。 6 智能巡检系统将先进的数据采集技术与计 算机管理有效结合起来 ，能够克服传统巡检方式的 各种弊端 ， 对巡检人员的工作进行有效的实时监管 ， 切实提高海洋油气田生产的监管技术水平【 J 2 j 。 参 考 文献 1 潘继平 ， 张 大伟 ， 岳来群 ， 等． 全球 海洋油气勘探开发状 况 与发展趋势[ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 0 6 1 1 0 4 0 7 ． 2 Me l i s a A． Ma n n i n g ． 世界深水油气 勘探 开发迎来快速发 展 的势头[ J ] ． 世界石油工业 ， 2 0 0 5 8 4 2 4 4 ． 3 苏斌 ， 冯连 勇 ， 王思聪 ， 等． 世 界海洋石油工业现状和发 展 趋势【 J l1 ． 中国石油企业 ， 2 0 0 6 3 1 3 8 1 4 1 ． 4 OHG AKI K， NAK ANO S ， MAT S UB AR A T， e t a 1 ． D e - e o mp o s i t i o n o f C 0 2 ． 【 J 】 ． J o u r n a l o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g o f J a p a n ， 1 9 9 7 ， 3 0 2 3 1 0 - 3 1 4 ． 5 张周峰． 基于R F I D的智能巡检系统架构和安全性分析【 D 1 ． 郑州 郑州大学， 2 0 1 1 ． 6杨斌． 智能 巡检系统在 克拉 美丽气 田的应用 『 J ] 中国信息 界 ， 2 0 1 2 1 2 8 1 8 2 ． 7 洪文鹏 ， 刘霞． 基于R F I D 数据终端的 电力设备巡检系统『 J ] ， 东北 电力技术 ． 2 0 0 5 1 3 6 3 7 ． 8 胡傲平 ，盛承光． P D A 移动服务在电力巡线中的应用与研 究[ J ] ． 计算机与数字工程 ， 2 0 0 8 2 1 5 3 1 5 5 ． 9 D r ． A n d r e w J ． L a t h a m． 深水 和超深水 的油气勘探 『 J 】 ． 世 界 石油工业 ， 2 0 0 5 7 1 4 1 7 ． 1 0马思平 ， 张宏 ， 魏 萍 ， 等． 靖 边气 田在 役天然气管 线完整 性管理体系的建立 l J I． 石油与天然气化工 ， 2 0 1 1 ， 4 0 4 42 4 428 ． 1 1 陈立辉． 基于北斗卫星和G P R S 双信道通信的水雨情 自动 测报 系统设计与实现【 D 】 ． 杭州 浙江工业大学 ， 2 0 1 2 ． 1 2 S HI MI Z U Y ， YAMAZ AKI F，Y AS UDA S， e t a 1 ．De v e l o p me n t o f r e a l - t i me s a f e t y c o n t r o l s y s t e m f o r u r b a n g a s s u p p l y n e t w o r k [ J ] ． J o u r n a l G e o t e c h n i c a l a n d G e o e n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 6 ， 1 3 2 2 2 3 7 2 4 9 ． 修改回稿 日期2 0 1 5 0 5 2 7 编辑景岷雪 6 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m