雅丹 油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)iPES的工單系統(tǒng)的研制

1 前言
       iPES油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（Intelligent Production Engineering System for Wells）是一套基于自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)以及油氣田開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)技術(shù)，以提高油田數(shù)字化水平、單井產(chǎn)能、系統(tǒng)效率和降低能耗為目的，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)預(yù)測(cè)、工程分析、遠(yuǎn)程計(jì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)、措施計(jì)劃安排、控制執(zhí)行等于一體的綜合信息平臺(tái)[1]。該平臺(tái)產(chǎn)生的故障診斷結(jié)論分兩類(lèi)：油氣生產(chǎn)設(shè)備故障報(bào)警和物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警。油氣生產(chǎn)設(shè)備故障是由油田管井組人員根據(jù)下達(dá)的工單內(nèi)容進(jìn)行管理和處理；物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)故障處理是由自動(dòng)化維護(hù)人員進(jìn)行管理。在當(dāng)前油田日常故障處理中更多的是依賴(lài)人工作業(yè)和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，這大大降低了生產(chǎn)效率，而且在故障處理時(shí)也存在著延誤性。針對(duì)目前油氣水井故障處理情況，油田在油氣生產(chǎn)設(shè)備故障和物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)自身故障問(wèn)題中急需一套解決方案來(lái)解決，而以往油田故障處理情況和用戶反饋的意見(jiàn)也為建立iPES工單系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
       本文介紹的iPES工單系統(tǒng)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以快速處理故障報(bào)警、提高生產(chǎn)效率為目的的工單系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)對(duì)油氣水井出現(xiàn)各種報(bào)警故障和物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)工單下達(dá)任務(wù)的自動(dòng)流轉(zhuǎn)和實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)，各管井組人員通過(guò)智能PDA登陸，查詢、下載工單任務(wù)，實(shí)時(shí)獲取工單內(nèi)容，進(jìn)行故障處理，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上報(bào)處理結(jié)果和反饋信息，提交到控制中心，控制中心根據(jù)信息反饋的情況及時(shí)進(jìn)行故障自檢，并能隨時(shí)做出決策和指揮，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警故障快速有效地處理，從而提高生產(chǎn)效率，降低油田人員的生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度。
2 系統(tǒng)架構(gòu)
       該系統(tǒng)是在windows 操作系統(tǒng)上自主研發(fā)，采用B/S架構(gòu)，以TCP/IP作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)通道GPRS/3G/wifi等，將控制中心的工單數(shù)據(jù)下發(fā)到智能PDA終端上，由油田管井組人員將故障處理完成情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋。該系統(tǒng)利用智能PDA作為訪問(wèn)工具，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入實(shí)時(shí)控制中心平臺(tái)，讓管井組人員在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)能夠登陸平臺(tái)進(jìn)行工作處理，并實(shí)時(shí)獲取最新工單情況。在報(bào)警故障維修時(shí)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)維修設(shè)備無(wú)線物聯(lián)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。
       整個(gè)系統(tǒng)采用分層的設(shè)計(jì)思路，層與層之間為松耦合設(shè)計(jì)，采用明確定義的接口來(lái)交互作用，任一層的內(nèi)部變化不影響其它層的運(yùn)行，具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性能與適應(yīng)性能，完全能夠支持隨以后使用過(guò)程中不斷變化的應(yīng)用。構(gòu)建本系統(tǒng)由用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層組成。用戶層實(shí)現(xiàn)用戶通過(guò)web、智能PDA終端訪問(wèn)；業(yè)務(wù)邏輯層是對(duì)數(shù)據(jù)層的操作，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯處理；采用oracle數(shù)據(jù)庫(kù)作為工單處理系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成了該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層。移動(dòng)智能PDA的應(yīng)用則是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備安裝、工單派發(fā)、故障處理情況的反饋和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)交互及應(yīng)用等功能，使得在處理單井故障情況下更加智能化。
       本系統(tǒng)分為六大子系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、工單管理子系統(tǒng)、日常巡檢子系統(tǒng)、維護(hù)保養(yǎng)工單子系統(tǒng)、故障維修工單子系統(tǒng)和設(shè)備安裝工單子系統(tǒng)。工單系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖1和圖2所示。

3 工單系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)
       實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的模塊配置、界面設(shè)置等功能，是整個(gè)系統(tǒng)框架的管理。分別包括系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)管理、系統(tǒng)角色用戶管理、系統(tǒng)配置和系統(tǒng)日志。
3.1.1 系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)管理
       對(duì)系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改等功能管理。
3.1.2 系統(tǒng)角色用戶管理
       添加系統(tǒng)角色（管理角色名稱(chēng)、當(dāng)前狀態(tài)、可操作單位和所有權(quán)限等功能）、系統(tǒng)角色權(quán)限（設(shè)定角色權(quán)限管理）、用戶設(shè)置（添加用戶名稱(chēng)并設(shè)置啟用狀態(tài)和管理范圍）等功能。
3.1.3 系統(tǒng)配置
       實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間配置、模塊間配置和報(bào)表間配置等功能。并且可以靈活的配置之間相關(guān)內(nèi)容。
3.1.4 系統(tǒng)日志
       根據(jù)時(shí)間、子系統(tǒng)名稱(chēng)、用戶名稱(chēng)等條件查詢系統(tǒng)日志（包括用戶名稱(chēng)、活動(dòng)時(shí)間、子系統(tǒng)名稱(chēng)、模塊分類(lèi)名稱(chēng)、明細(xì)模塊名稱(chēng)和IP地址）。
3.2 工單管理子系統(tǒng)
       實(shí)現(xiàn)整個(gè)工單的管理，包括工單類(lèi)型、模塊管理、綜合查詢和統(tǒng)計(jì)分析。能夠自動(dòng)生成各種所需工單，進(jìn)行下達(dá)流轉(zhuǎn)。
3.2.1 工單類(lèi)型
       對(duì)工單類(lèi)型可以靈活實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改、克隆等功能。
3.2.2 工單模板管理
       實(shí)現(xiàn)工單模板的靈活配置，自動(dòng)生成所需類(lèi)型工單模板。
3.2.3 工單綜合查詢
       根據(jù)自動(dòng)下達(dá)的所有工單情況，按工單編號(hào)、日期、井號(hào)等條件進(jìn)行綜合查詢。
3.2.4 工單統(tǒng)計(jì)分析
       按工單編號(hào)、日期、井號(hào)等條件查詢工單統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，并對(duì)其統(tǒng)計(jì)工單情況（工單編號(hào)、工單模板、工單類(lèi)型、工單內(nèi)容等）進(jìn)行分析。
3.3 日常巡檢工單子系統(tǒng)
       實(shí)現(xiàn)巡檢工單的查詢及下載、巡檢工單的內(nèi)容、巡檢準(zhǔn)備內(nèi)容、無(wú)線物聯(lián)（PDA）、巡檢工作單、巡檢信息反饋和巡檢完成確定等。巡井人通過(guò)智能PDA終端登陸，對(duì)巡檢工單進(jìn)行查詢及下載，了解巡檢工單內(nèi)容和巡檢準(zhǔn)備內(nèi)容，當(dāng)巡井任務(wù)接受后，巡井人到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工巡井，通過(guò)無(wú)線物聯(lián)PDA進(jìn)行設(shè)備物聯(lián)，狀態(tài)匹配成功后進(jìn)行預(yù)定義人工巡井，反饋巡井狀況到控制中心進(jìn)行智能巡井，待自動(dòng)巡井完成后，巡井完成得到確認(rèn)，巡井任務(wù)結(jié)束。
3.3.1 巡井范圍設(shè)定
       對(duì)巡井范圍設(shè)定實(shí)現(xiàn)添加、刪除、維護(hù)等功能。
3.3.2 巡井工單管理
       對(duì)巡井機(jī)制（實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改等功能）、巡井內(nèi)容（實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改等功能）、巡井工單自動(dòng)生成和下發(fā)（對(duì)巡井工單進(jìn)行今日、昨日查詢和下載工單內(nèi)容）、巡井信息監(jiān)控（按井號(hào)、日期等條件查詢巡井結(jié)果、巡井狀態(tài)和巡井下一步工作等情況）等功能進(jìn)行管理。
3.3.3 巡井工單統(tǒng)計(jì)分析
       記錄巡井的狀況反饋、巡檢報(bào)告和巡井的完成時(shí)間等。當(dāng)巡井任務(wù)完成后，還可以查詢?cè)撗簿尉幪?hào)下的巡井信息，包括工單數(shù)據(jù)、工作內(nèi)容、準(zhǔn)備事項(xiàng)、檢查項(xiàng)、工作要求、物聯(lián)設(shè)備等。
3.4 維護(hù)保養(yǎng)工單子系統(tǒng)
       實(shí)現(xiàn)維護(hù)保養(yǎng)工單的查詢及下載、維護(hù)保養(yǎng)工單內(nèi)容、維護(hù)保養(yǎng)準(zhǔn)備內(nèi)容、無(wú)線物聯(lián)（PDA）、維護(hù)保養(yǎng)信息反饋和維護(hù)保養(yǎng)工作完成確定等。
3.4.1 維修保養(yǎng)周期管理
       對(duì)保養(yǎng)周期管理實(shí)現(xiàn)錄入、刪除、修改等功能。
3.4.2 維修保養(yǎng)工單管理
       對(duì)工單生成、下發(fā)（可實(shí)現(xiàn)查詢下載維護(hù)保養(yǎng)工單情況）和監(jiān)控保養(yǎng)狀態(tài)（按井號(hào)、日期等條件查詢維修保養(yǎng)結(jié)果、完成時(shí)間、進(jìn)行狀態(tài)和下步工作情況等內(nèi)容）等功能進(jìn)行管理。
3.4.3 維修工單統(tǒng)計(jì)分析
       統(tǒng)計(jì)保養(yǎng)情況的狀況反饋和反饋時(shí)間等。當(dāng)保養(yǎng)維護(hù)工作完成后，還可查詢?cè)摼S修保養(yǎng)工單編號(hào)下的保養(yǎng)信息，包括工單數(shù)據(jù)、工作內(nèi)容、準(zhǔn)備事項(xiàng)、保養(yǎng)項(xiàng)、工作要求、保養(yǎng)物聯(lián)設(shè)備等。
3.5 故障維修工單子系統(tǒng)
       實(shí)現(xiàn)故障維修工單的查詢及下載、維修工單內(nèi)容、維修工作準(zhǔn)備內(nèi)容、無(wú)線物聯(lián)（PDA）、維修信息反饋和維修工作完成確認(rèn)等。
3.5.1 故障報(bào)警配置模塊
       對(duì)故障巡視內(nèi)容、維修準(zhǔn)備材料和故障處理步驟等內(nèi)容實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改等操作功能。
3.5.2 故障報(bào)警工單管理
       對(duì)報(bào)警工單管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成工單、下發(fā)（可實(shí)現(xiàn)查詢下載故障報(bào)警工單內(nèi)容）、監(jiān)控反饋信息（按井號(hào)、日期等條件查詢反饋內(nèi)容、反饋時(shí)間、確認(rèn)的原因等信息）和查詢故障處理過(guò)程中反饋情況（查詢故障維修內(nèi)容、維修要求收到時(shí)間、維修完成時(shí)間、當(dāng)前處理狀態(tài)、告警級(jí)別等情況）等功能。
3.5.3 故障報(bào)警工單統(tǒng)計(jì)分析
       統(tǒng)計(jì)故障報(bào)警的故障原因補(bǔ)充說(shuō)明、維修結(jié)果和維修檢測(cè)結(jié)果等。當(dāng)故障維修工作完成后，還可查詢?cè)摴收暇S修工單編號(hào)下的維修情況信息，包括工單數(shù)據(jù)、巡視內(nèi)容、巡井人、故障檢查完成時(shí)間、故障處理步驟、維修準(zhǔn)備材料和維修限定完成的時(shí)間等。故障維修工單流程如圖3所示。

3.6 物聯(lián)設(shè)備安裝工單
       實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備安裝工單的查詢接收及下載、安裝的指導(dǎo)步驟、無(wú)線物聯(lián)設(shè)備綁定、設(shè)備檢測(cè)、設(shè)備安裝工況追蹤情況和任務(wù)完成確認(rèn)情況等。
3.6.1 物聯(lián)設(shè)備管理
       添加設(shè)備錄入（對(duì)設(shè)備錄入實(shí)現(xiàn)添加、刪除、修改等功能）、井號(hào)匹配（對(duì)井號(hào)進(jìn)行物聯(lián)監(jiān)測(cè)匹配）、安裝情況（按日期、井號(hào)等條件查詢安裝日期、安裝設(shè)備、安裝物聯(lián)狀態(tài)等情況）等功能。
3.6.2 設(shè)備安裝工單管理
       對(duì)自動(dòng)生成工單、下發(fā)（可實(shí)現(xiàn)查詢下載工單安裝步驟、準(zhǔn)備材料、安裝設(shè)備名稱(chēng)等內(nèi)容）和監(jiān)控安裝情況（按日期、井號(hào)等條件查詢安裝設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備編號(hào)、位置信息、當(dāng)前參數(shù)、采集時(shí)間和參數(shù)值等內(nèi)容）等功能進(jìn)行管理。
3.6.3 設(shè)備安裝工單統(tǒng)計(jì)分析
       統(tǒng)計(jì)設(shè)備安裝的完成情況和完成時(shí)間等。當(dāng)安裝設(shè)備完成后，還可查詢?cè)撛O(shè)備工單編號(hào)下的安裝情況，包括安裝位置、安裝設(shè)備列表、安裝設(shè)備所需材料、安裝人、安裝完成限定時(shí)間、安裝指導(dǎo)步驟、設(shè)備檢測(cè)單等。
4 結(jié)論
通過(guò)上面的研究，對(duì)該系統(tǒng)有如下認(rèn)識(shí)。
（1）該工單系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了油氣生產(chǎn)設(shè)備及物聯(lián)設(shè)備故障數(shù)據(jù)的外部獲取、內(nèi)部數(shù)據(jù)共享，方便快捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
（2）能夠準(zhǔn)確快速地了解油氣水井出現(xiàn)的各種故障問(wèn)題，同時(shí)避免單靠人工管理處理故障時(shí)出現(xiàn)相關(guān)延誤性；在油氣水井生產(chǎn)設(shè)備故障和物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)不僅能快速獲知，而且能夠及時(shí)診斷、實(shí)時(shí)處理。
（3）該工單系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定，具有良好的開(kāi)放性、兼容性和擴(kuò)展性，能實(shí)時(shí)通過(guò)智能PDA終端無(wú)線連接到控制中心上，實(shí)現(xiàn)管井組人員與控制中心隨時(shí)聯(lián)系，準(zhǔn)確快速地對(duì)報(bào)警故障問(wèn)題進(jìn)行解決，實(shí)時(shí)反饋完成情況。
（4）采用瀏覽器/服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)+數(shù)據(jù)庫(kù)）的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上報(bào)警故障信息的查詢與診斷、工單的派發(fā)，提高了故障報(bào)警處理效率，降低了油田人員生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)關(guān)鍵告警集中展現(xiàn)、工單自動(dòng)派發(fā)、物聯(lián)設(shè)備監(jiān)控、故障實(shí)時(shí)反饋和控制中心自我檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)油氣水井報(bào)警故障和物聯(lián)設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)故障處理智能化。
參考文獻(xiàn)：
[1] 檀朝東等．油氣水井生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)iPES的技術(shù)研究[J]．中國(guó)石油和化工，2012，3：61~64．
作者簡(jiǎn)介：王新義，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）工商管理專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在吐哈油田溫米采油廠，主要從事合同及造價(jià)管理工作，e-mail：wangxinyi@petrochina.com.cn，電話：13909953673，0995-8377869。