（中国石油西南油气田分公司，四川成都610051）
摘要：生产物联网是通过RFID、智能仪表HART信息采集、生产数据智能推送等，把任何设备与网络相连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。是落地“一个气田，一个中心”扁平化、高效的生产管理模式的主要辅助系统。
关键字：物联网、RFID、预测性维护、检维修、设备管理
前言：
伴随着传感器以及网络技术的演进，气田各生产环节的设备本身都具备物联网功能，包括井口设备、维护设备、备用设备以及仪器仪表等，这些设备现场大多地广人稀、周界范围大、地理环境复杂，在安装、调试、运维过程中存在很大的难度。因此，需要生成物联网管理系统，实现对设备的实时监测、远程管理、智能检维修闭环管理，以提高油气田生产效率和决策能力、减轻劳动强度、提升安全保障水平,为现场操作人员生产活动、属地管理、制度执行等提供工具手段，为业务管理人员进行数据分析、远程协作、设备预警提供技术支持。
1、物联网技术及在油气田企业的应用
1.1物联网定义
物联网（InternetofThings,简称IOT）是通过传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的技术体系主要包括三个层次：感知层、传输层、应用层。
感知层：RFID、无线湿度变送器、无线压力变送器、无线电量模块、RFID标签读写器等
传输层：Zigbee网关、无线网桥、网络变换器、公用或专用网络等
应用层：各项功能
1.2物联网的应用
在气田，物联网技术以射频设备（RadioFrequencyidentification，RFID）技术、无线传感网（wirelesssensornetwork、WSN）技术等作为实物智能识别、监测手段、结合无线通信网络，为气田设备管理提供了智能化与人性化手段，基于物联网技术特点及优势，结合气田生产现状，气田设备状态监测（含服役和库存）及检修与维护资产管理一体化方案，以无线传感网与RFID技术实现对油气田设备状态量的全面实时感知、信息可靠传输、动态开放的智能化应用，不仅实现设备管理的常规功能，还能实现对生产优化设计与采购决策的有力支持，最终达到提高设备安全使用水平与减少设备使用与维护成本的目的。
2、气田生产物联网系统
气田生产物联网系统实现了设备、仪表的基本台账、仪表参数、图片、手册等动/静态信息管理；实时采集现场仪表、设备的运行数据，实现了作业区日常工作的规范、标准维护、查询；实现了作业区巡检管理、问题提报管理、临时任务、检修维护、属地监督管理等任务制定、下达、跟踪管理，实现了闭环的管理流程。
图2-1气田生产物联网系统
2.1功能架构图
气田生产物联网系统是数字化油田建设的很重要组成部分，智慧油田的主要设想“由静态到动态，由被动到主动”将在该系统的支持下实现。生成物联网系统功能架构主要是一方面通过手持终端扫描设备RFID标签采集数据，通过无线网或者3G/4G网络传送给管理系统，另一方面通过HART数据采集器实时采集设备动态信息，实现生产现场设备间的互连互通，并通过井场及井口RTU/PLC实现数据集中并有网络交换器、公用或专用网络等实现数据的远程传输，通过管理平台，通过实时监测模块实现对生产实时监测值、设备状态、电池电量、通讯质量等进行实时展现，设定预警阈值，和统计分析，实现人、系统、设备的互连互通。
图2-2物联网功能构架图
2.2开发思路及目标
实现标准化管理，提高工作效率，提升、优化管理水平，减小风险、量化工作人员绩效。
2.3生产物联网功能设计
该生产物联网系统，有手持终端应用和PC端应用平台。
PC端平台主要涵盖了任务中心、统计分析、智能仪表、设备信息、基础管理等功能模块，主要对物联网内的关联设备进行数据收集、分析、监控，以及通过该平台对相关工作人员进行任务下达、任务追踪、任务统计等操作，并最终给出相关的KPI。
手持终端提供了相应了接口，使手持终端能够从PC端下载任务信息、设备信息等，并能将手持终端每次采集到的数据通过PC端提供的接口上传到平台之中。
图2-3物联网功能图
2.4手持终端功能
手持终端APP系统有以下功能模块：任务模块、问题模块、查询模块、远程协作等。其中检维修任务模块包括巡回检查、维护保养、属地监督、临时任务、动态分析；问题模块包括问题闭环、问题上报；查询模块包括设备信息和应知应会。
（1）检维修任务模块
在执行人巡检、维护保养、属地监督任务以及临时任务时，必须手持终端每个巡检点逐一进行扫描，然后按照提示逐一完成该巡检点的所有检维修任务，在过程中发现异常情况时，直接通过手持终端进行记录（包括文字描述、现场照片）和上报，对操作过程中可能发生的意外进行了风险提示，若为“关键操作”系统还会关联操作卡，员工需按照手持终端上的提示，进行操作，每个步骤必须确认后，方能执行下一个步骤，当天作业结束后，履行施工界面交接，并生成属地监督工作记录上传到物联网平台。
（2）问题模块
在通过手持终端进行日常工作过程中，发现问题、异常情况时可直接将问题上传至物联网平台，此外也可通过“问题上报”模块，单独上报日常工作之外发现的问题。问题处理、整改完成后，必须通过手持终端进行现场整改结果确认后，方能完成该问题的闭环。
（3）查询模块
执行人通过手持终端扫描设备的唯一标识ID:RFID标签，获取该设备的基本信息、图片信息、技术手册、维护保养记录、检维修记录、巡检发现的异常信息。在日常检维修的工作中不断更新设备信息，长期以往，即可通过物联网管理系统建立起现场设备的大数据库，为下一步对设备进行有针对性的管理措施提供分析基础数据。
（4）远程协作
在手持终端上选择与在线PC客户端进行远程协助，主动发起双向视频语音请求，在对方响应后即可进行视频通话，井站员工在现场执行任务、处理突发事件遇到困难时，可利用手持终端的远程协作功能呼叫调控中心，提升现场问题的及时处理效率。
2.5PC端主要功能
（1）任务中心
该功能包含了巡回检查、维护保养、动态分析、属地监督。
每日通过物联网平台定时自动下发检维修及临时任务到各井站的手持终端并进行任务跟踪提醒。同时平台可对各项井站工作任务的执行结果进行统计，通过将井站基础工作任务的模块化集成，实现任务的“制定-下达-执行-反馈”扁平化高效管理。
（2）智能仪表动态信息
通过物联网管理系统实施采集现场智能仪表的HART信息，包括仪表的量程、型号、厂家、实时电流值、实时数据等，并与自控系统采集的仪表实施数据进行交互对比，对比差异较大的，将进行报警提示，并自动生成一个问题整改流程。在仪表检定周期前，系统可按照预先设定的时间进行提示，同时可通过短信系统自动发送提示短信到相关人员的手机，督促其尽快开展仪表周期校检工作。
（3）统计分析
对井站工作任务、现场设备运行情况统计分析。通过模块可以查看到各个井站当天或一段时间内井站工作任务：“巡回检查、维护保养、动态分析、属地监督、临时任务额”的下达、执行及完成情况，方便设备管理技术人员及时掌握各种设备运行状态、进而知道啊检修和替换策略，并为后期预测性维护奠定基础。
3、生产物联网系统功能特点和价值
3.1功能特点
（1）结合了现有的操作卡、票证管理，现场作业必要时与操作卡、票证结合，实现风险管控；
（2）调控中心与现场实时视频通话，现场给予工作指导；
（3）远程查询设备、仪器仪表的各项参数；
（4）调取并学习设备信息及操作手册；
（5）快速方便了解最新下发文件；
（6）实现了检维修闭环管理流程
（7）静态信息与动态信息融合，实现了设备、仪表主数据数据漫游
3.2业务（检维修）价值
（1）井站员工：日常巡检、周期性设备维护保养、及时上报发现现场的问题隐患、远程咨询、属地监督工作、问题闭环操作等
（2）管理人员：监控现场设备/智能仪表运行情况、井站任务制定，任务安排及下达（“一站一案”）、及时处理上报问题（收集、分发至各个责任办公室，由办公室领导指派负责人现场处理）、及时指导现场人员工作、工作完成情况统计，量化考核等。
4、生产物联网系统价值意义
提升效率、降低成本，通过生产物联网系统可以接入生产网络可连接范围内的全部智能设备，实现全网络智能设备的集中管理，为现有人工管理提供了高效的管理平台和实时监控手段，可提升设备管理效率、减少人工运维成本。实时监测全面感知、预先提醒。实现对井站现场各项工作内容及管理的标准化，让员工“上标准岗，干标准活”，便于对井站工作开展进行统一量化考核，实现移动终端的人工智能辅助，优化现场检维修工作。真正做到人与设备、人与人、系统与设备等的相互协作。
参考文献：
1、关成尧;檀朝东;田春华;张立会;郭燕;檀革勤;浅谈油气生产物联网的建设模式[J];中国石油和化工;2011年04期
2、檀朝东;李清辉;李丹;陈毓华;檀革勤;关成尧;张杰;油气生产物联网功能设计研究[J];中国石油和化工;2011年10期
3、曾韬；物联网在数字油田的应用；电信科学；2010年6期