★四川安控科技股份有限公司畢振飛，趙衛(wèi)蕊

1　引言

2024年中國(guó)政府工作報(bào)告將“大力推進(jìn)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”列為政府工作十項(xiàng)任務(wù)之首，“開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”將成為企業(yè)戰(zhàn)略核心。油氣企業(yè)自身也把提高發(fā)展質(zhì)量和效益效率作為目標(biāo)，借助數(shù)字化、智能化工具加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展、優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)用工大幅減少、效益效率顯著提升。安控科技作為自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等新技術(shù)，借助E-IIP工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)融合各方要素，發(fā)力改造提升油氣等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)企業(yè)全要素生產(chǎn)率的智能化躍升。

2　油氣生產(chǎn)管控需求分析

2.1　生產(chǎn)運(yùn)行智能管控

油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型核心切入點(diǎn)是基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)智能化。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)智能化以“產(chǎn)量+安全”為核心，打造細(xì)分業(yè)務(wù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)點(diǎn)、線、面的有效串聯(lián)，構(gòu)建生產(chǎn)運(yùn)行一體化管理模式，以安控科技為例，實(shí)現(xiàn)了以上目標(biāo)，具體如下。

（1）生產(chǎn)監(jiān)控閉環(huán)管理

以DCS、SCADA監(jiān)控為基礎(chǔ)，提升生產(chǎn)運(yùn)行工況預(yù)警能力，建立與預(yù)警問(wèn)題配套的工況處理、應(yīng)急預(yù)案知識(shí)庫(kù)，打通線上運(yùn)維處置流程及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)控制通道，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控規(guī)范化、安全化管理。

（2）智能管控閉環(huán)管理

在生產(chǎn)監(jiān)控閉環(huán)基礎(chǔ)上，從智能巡檢、報(bào)警管理、產(chǎn)量調(diào)整、產(chǎn)品收益優(yōu)化等維度提升生產(chǎn)運(yùn)行管理能力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理少人干預(yù)、量化管控、產(chǎn)量與效益動(dòng)態(tài)均衡。

（3）自動(dòng)油氣閉環(huán)管理

在智能管控閉環(huán)基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)條件、油氣藏動(dòng)態(tài)、單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、管網(wǎng)集輸動(dòng)態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)按生產(chǎn)單位或油氣田區(qū)域的智能配產(chǎn)、配注、調(diào)產(chǎn)聯(lián)動(dòng)管理。

2.2　生產(chǎn)運(yùn)行決策管理

（1）數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多、數(shù)據(jù)量大且分散，需加大數(shù)據(jù)治理力度，建立數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理體系，明確數(shù)據(jù)采集和管理職責(zé)，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，搭建統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、集中化、平臺(tái)化管理，確保數(shù)據(jù)及時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，提高數(shù)據(jù)集成共享能力，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，夯實(shí)數(shù)字化基礎(chǔ)。

（2）生產(chǎn)運(yùn)維管理

生產(chǎn)運(yùn)維方面，一是由之前的粗放式、被動(dòng)式管理模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理模式，生產(chǎn)運(yùn)維管理流程更加規(guī)范，崗位職責(zé)更加清晰，管理效率大幅提升；二是建立基于預(yù)測(cè)性維護(hù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)維機(jī)制。

（3）生產(chǎn)運(yùn)行管理

按照生產(chǎn)單位運(yùn)行管理的不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，定制開(kāi)發(fā)生產(chǎn)監(jiān)控概況、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤、重要事件匯總、生產(chǎn)調(diào)度協(xié)調(diào)、能源管控等功能模塊，實(shí)現(xiàn)日常生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)的線上管理。

2.3　一體化管控平臺(tái)

為提高生產(chǎn)運(yùn)行管理效率和決策能力，需要面向生產(chǎn)管理相關(guān)業(yè)務(wù)，搭建一體化管控平臺(tái)，建立“可視、可控、可析、可優(yōu)、可溯”的專業(yè)化油氣田綜合管理體系。平臺(tái)將是跨網(wǎng)絡(luò)、跨業(yè)務(wù)的多系統(tǒng)融合平臺(tái)。

3　應(yīng)用于油氣生產(chǎn)管控的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

3.1　安控E-IIP平臺(tái)簡(jiǎn)介

安控科技作為國(guó)內(nèi)數(shù)字化油氣田解決方案領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，依托油氣田行業(yè)多年的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)產(chǎn)品，自主研發(fā)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)——E-IIP（Etrol Intelligence Information Platform）。

安控E-IIP工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是基于工業(yè)場(chǎng)景構(gòu)建的PaaS級(jí)平臺(tái)，是構(gòu)建油氣田行業(yè)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈連接的樞紐，是實(shí)現(xiàn)油氣田數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化過(guò)程中資源配置的核心，擁有安全監(jiān)控、工業(yè)數(shù)據(jù)管理、工業(yè)數(shù)據(jù)分析、云技術(shù)應(yīng)用以及移動(dòng)性等眾多符合油氣田行業(yè)實(shí)際場(chǎng)景的解決方案，滿足行業(yè)內(nèi)不同類(lèi)型企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)需求，建構(gòu)行業(yè)應(yīng)用生態(tài)，賦能機(jī)器、場(chǎng)站、油田智能化。

3.2　設(shè)計(jì)目標(biāo)

基于油氣物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，搭建油田統(tǒng)一管控平臺(tái)，打通數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與應(yīng)用全鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)分層應(yīng)用，促進(jìn)安全生產(chǎn)與智能管控，支撐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守及勞動(dòng)組織模式變革。

3.3　平臺(tái)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分布式架構(gòu)，具有高擴(kuò)展性，支持系統(tǒng)集成、業(yè)務(wù)協(xié)同，如圖1所示。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)圖

4　解決方案

4.1　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與匯聚管理

基于物聯(lián)網(wǎng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是油氣生產(chǎn)監(jiān)控管理與指揮決策的基礎(chǔ)，也是業(yè)務(wù)協(xié)同分析的數(shù)據(jù)源。安控科技通過(guò)對(duì)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以幫助用戶構(gòu)建智能應(yīng)用數(shù)據(jù)底座。

通過(guò)適配現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定高效采集。支持多源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（RTU、PLC、DCS、SCADA等）的匯聚存儲(chǔ)及計(jì)算管理，一是降低頻繁調(diào)用監(jiān)控系統(tǒng)配套實(shí)時(shí)庫(kù)的訪問(wèn)壓力；二是數(shù)據(jù)完整性、時(shí)效性、穩(wěn)定性、規(guī)范性得到保障。

提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集管理、入庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)指標(biāo)計(jì)算等功能，具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入、分析、計(jì)算能力。

4.2　智能分析平臺(tái)

（1）智能報(bào)警預(yù)警

基于分布式與流計(jì)算的海量數(shù)據(jù)分析能力，構(gòu)建生產(chǎn)預(yù)警場(chǎng)景。面向油氣生產(chǎn)運(yùn)行異常工況和儀表設(shè)備故障，進(jìn)行智能預(yù)警分析。一方面，構(gòu)建全工藝流程預(yù)警預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)由簡(jiǎn)單閾值報(bào)警向高級(jí)工況預(yù)警的跨越，報(bào)警信息價(jià)值越來(lái)越高。另一方面，注重物聯(lián)網(wǎng)儀表故障診斷分析，夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，降低數(shù)據(jù)異常帶來(lái)的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）視覺(jué)智能分析

基于AI算法，應(yīng)用檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤等視覺(jué)模式識(shí)別技術(shù)，對(duì)監(jiān)控區(qū)域中的人、車(chē)、物、行為進(jìn)行智能分析和判斷，并進(jìn)行預(yù)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)油氣田現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)高效管控，并輔助生產(chǎn)管理決策。在通用算法模型基礎(chǔ)上，通過(guò)場(chǎng)景化模型定義，提升實(shí)用性。通過(guò)緊密結(jié)合生場(chǎng)景，提升生產(chǎn)安全。

（3）多源報(bào)警融合管理

基于多源融合的先進(jìn)報(bào)警管理，打破報(bào)警系統(tǒng)間相互孤立局面，以DCS、SCADA、視頻分析以及其它報(bào)警系統(tǒng)的與生產(chǎn)預(yù)警相關(guān)的診斷分析結(jié)果為數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)所有預(yù)警結(jié)果的集中管理。基于EEMUA191/ISA18.2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)報(bào)警預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，開(kāi)展預(yù)警信息多維統(tǒng)計(jì)分析，突出重點(diǎn)報(bào)警，解決報(bào)警泛濫、無(wú)效報(bào)警等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)報(bào)警優(yōu)化與健康度評(píng)價(jià)。

4.3　生產(chǎn)管控平臺(tái)

支持多業(yè)務(wù)、跨系統(tǒng)的功能融合，為企業(yè)提供涵蓋生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)優(yōu)化、生產(chǎn)決策的多節(jié)點(diǎn)、多層級(jí)應(yīng)用。安控科技通過(guò)構(gòu)建生產(chǎn)運(yùn)行智能管控模式，助力油田智慧化建設(shè)。

（1）分級(jí)監(jiān)控

生產(chǎn)監(jiān)控不再是常規(guī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制業(yè)務(wù)的單一應(yīng)用或簡(jiǎn)單集成，更重要的是圍繞“穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、穩(wěn)定安全”目標(biāo)，探索信息化助力油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)全棧國(guó)產(chǎn)信創(chuàng)一體化大監(jiān)控模式（跨崗位與部門(mén)、跨網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)）。

油氣物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是系列應(yīng)用場(chǎng)景的一體化串聯(lián)、分層化應(yīng)用平臺(tái)。

圖2 生產(chǎn)智能管控云平臺(tái)

·建立多級(jí)平臺(tái)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取機(jī)制、數(shù)據(jù)同步機(jī)制、狀態(tài)監(jiān)管機(jī)制，保證數(shù)據(jù)、狀態(tài)、功能的一致性。

·提供高可配置性功能，滿足橫向差異性需求（如各二級(jí)單位）、縱向差異性需求（各級(jí)平臺(tái)）。

（2）融合平臺(tái)

支持多業(yè)務(wù)、跨系統(tǒng)的功能融合，為企業(yè)提供涵蓋生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)優(yōu)化、生產(chǎn)決策的多節(jié)點(diǎn)、多層級(jí)應(yīng)用。

（3）業(yè)務(wù)協(xié)同

油氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、業(yè)務(wù)鏈條長(zhǎng)，存在著跨部門(mén)、跨業(yè)務(wù)領(lǐng)域的場(chǎng)景，及較高的業(yè)務(wù)協(xié)同需求。基于事務(wù)流程，可以實(shí)現(xiàn)在線跟蹤與工作留痕，強(qiáng)化過(guò)程管理及關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制，提升協(xié)同工作效率。安控科技通過(guò)打通“監(jiān)控-報(bào)警-處置-反饋”全流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)異常閉環(huán)管理。基于流程驅(qū)動(dòng)的工單管理，覆蓋了工單創(chuàng)建、工單分派、工單接收、工單處理、工單動(dòng)態(tài)跟蹤、工單評(píng)價(jià)全環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工單全生命周期管理。

4.4　生產(chǎn)報(bào)表管理

（1）報(bào)表管理

提供一站式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、展示解決方案。采用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問(wèn)引擎，支持多種異構(gòu)數(shù)據(jù)源。對(duì)于常規(guī)報(bào)表，提供可視化報(bào)表自定義機(jī)制，使用拖拉拽方式，即可實(shí)現(xiàn)零代碼配置報(bào)表。采用先進(jìn)的任務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取、同步、計(jì)算與統(tǒng)計(jì)。

（2）指標(biāo)管理

從物聯(lián)網(wǎng)管理、設(shè)備管理、工藝管理、生產(chǎn)運(yùn)行質(zhì)量等維度進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行KPI指標(biāo)體系建模及量化評(píng)價(jià)，對(duì)考核指標(biāo)偏低原因進(jìn)行逐級(jí)分析，定位問(wèn)題本源，提升生產(chǎn)運(yùn)行管理水平。以指標(biāo)為抓手實(shí)施質(zhì)量管理，可以幫助管理層宏觀掌控生產(chǎn)運(yùn)行管理現(xiàn)狀，進(jìn)行變化態(tài)勢(shì)跟蹤分析。如通過(guò)建立地面工程關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)和算法，構(gòu)建多級(jí)指標(biāo)管理體系，關(guān)聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算，輔助油田精細(xì)化管理能力提升。

5　關(guān)鍵技術(shù)

5.1　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

該數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品為安控科技所擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有并發(fā)性、容錯(cuò)性、分布式、實(shí)時(shí)等特性，保證了數(shù)據(jù)低時(shí)延。提供了多種接口支持?jǐn)?shù)據(jù)共享。

同時(shí)，根據(jù)油氣業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求，進(jìn)行深度融合與適配。建立了基于油田對(duì)象化概念的數(shù)據(jù)模型，支持自定義復(fù)雜建模；支持功圖等大字段數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，無(wú)需額外配置關(guān)系庫(kù)；對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制，支持自定義邏輯的流程控制。

5.2　組態(tài)繪制與管理

采用基于可視化組態(tài)編輯引擎，支持組態(tài)在線繪制、編輯與管理，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得。組態(tài)繪制采用SVG矢量圖繪制技術(shù)，自適應(yīng)屏幕大小，縮放不失真。

5.3　智能預(yù)警

針對(duì)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，預(yù)警模型涉及參數(shù)、時(shí)間尺度各異，為準(zhǔn)確描述預(yù)警模型，安控定義了一套模型定義語(yǔ)言，同時(shí)提供了一套可視化編輯界面，實(shí)現(xiàn)了模型靈活配置與擴(kuò)展。

預(yù)警計(jì)算采用了基于流式計(jì)算的高并發(fā)數(shù)據(jù)運(yùn)算技術(shù)，一是提升基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)預(yù)警預(yù)測(cè)響應(yīng)能力，確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常；二是避免因計(jì)算量過(guò)大造成漏報(bào)警、系統(tǒng)服務(wù)器崩潰現(xiàn)象發(fā)生，提高生產(chǎn)預(yù)警預(yù)測(cè)連續(xù)可靠性。

另外，預(yù)警模型采用熱部署機(jī)制，支持技術(shù)人員自行調(diào)試模型，降低了運(yùn)維成本。

5.4　可配置大屏展示

大屏可視化展示，具有高度的可配置性。支持配置布局方式、組件類(lèi)型、圖表樣式、顏色等，以及配置交互功能、數(shù)據(jù)來(lái)源，從而實(shí)現(xiàn)豐富的展示效果。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，可設(shè)計(jì)參觀、生產(chǎn)管理、應(yīng)急指揮等多個(gè)數(shù)據(jù)駕駛艙。

5.5　云邊協(xié)同

基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景，開(kāi)展云邊協(xié)同機(jī)制和智能控制算法研究，實(shí)現(xiàn)云端支持監(jiān)控與控制策略管理、算法模型管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，邊緣端通過(guò)接收平臺(tái)下發(fā)的工業(yè)模型，進(jìn)行邊緣智能化分析。應(yīng)用場(chǎng)景包括：油井診斷分析、智能注水調(diào)水、智能間抽等。

5.6　流程管理

建立可視化的流程管理，支持流程定義與應(yīng)用管理。在此基礎(chǔ)上，可開(kāi)展工單管理、事項(xiàng)管理、指揮調(diào)度等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

6　應(yīng)用效果

某采油廠通過(guò)搭建安控科技的E-IIP工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，接入50萬(wàn)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立了全廠監(jiān)控統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了覆蓋生產(chǎn)流程及業(yè)務(wù)單元的集中監(jiān)控。平臺(tái)投用后，在減少一線用工、保障生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)效率等方面發(fā)揮了重大作用。通過(guò)平臺(tái)應(yīng)用和管理強(qiáng)化，有效報(bào)警率由42%提高到72%，一線員工無(wú)效跑井?dāng)?shù)量大幅降低。應(yīng)用智能預(yù)警后，提高了生產(chǎn)異常響應(yīng)及時(shí)性，縮短了隱患存在的時(shí)間，降低了事故發(fā)生頻率，年累計(jì)可減少產(chǎn)量損失7686噸，形成了有特色的預(yù)警管理模式，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

某采氣廠通過(guò)搭建安控E-IIP工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了跨網(wǎng)絡(luò)三級(jí)（作業(yè)區(qū)中控室、廠生產(chǎn)指揮中心、廠辦公網(wǎng)）生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，數(shù)據(jù)采集頻率秒級(jí)，滿足廠級(jí)及各氣田遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有效共享，與已有軟件系統(tǒng)共同構(gòu)建完整的業(yè)務(wù)分析與管理體系。

7　結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的飛速進(jìn)步和不斷創(chuàng)新，智能油氣田技術(shù)的發(fā)展正在經(jīng)歷從單一監(jiān)控或分析技術(shù)到全方位智能集成平臺(tái)的革命性轉(zhuǎn)變。展望未來(lái)，這種趨勢(shì)將進(jìn)一步深化，推動(dòng)油氣田行業(yè)進(jìn)入全自動(dòng)化、全數(shù)字化的智慧智能時(shí)代。在這一過(guò)程中，以安控科技E-IIP為代表的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將扮演至關(guān)重要的角色，其需求也將進(jìn)一步上升。同時(shí)，平臺(tái)也會(huì)不斷提升自身的數(shù)據(jù)集成與AI分析能力、自動(dòng)化控制與智能決策支持能力、虛擬現(xiàn)實(shí)/數(shù)字孿生與可視化技術(shù)，以及開(kāi)放性與可擴(kuò)展性等方面的能力，從而賦能油氣田數(shù)智化轉(zhuǎn)型，助力實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行、智能管控、降本增效、綠色生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年6月刊