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★四川安控科技股份有限公司畢振飛，趙衛蕊

1　引言

2024年中國政府工作報告將“大力推進現代化產業體系建設，加快發展新質生產力”列為政府工作十項任務之首，“開展數字化轉型、發展新質生產力”將成為企業戰略核心。油氣企業自身也把提高發展質量和效益效率作為目標，借助數字化、智能化工具加快數字化轉型和智能化發展、優化生產組織模式，實現勞動用工大幅減少、效益效率顯著提升。安控科技作為自動化領域的領軍企業，充分利用物聯網、大數據、AI等新技術，借助E-IIP工業互聯網平臺融合各方要素，發力改造提升油氣等傳統產業，促進企業全要素生產率的智能化躍升。

2　油氣生產管控需求分析

2.1　生產運行智能管控

油氣行業數字化轉型核心切入點是基于物聯網的生產現場智能化。生產現場智能化以“產量+安全”為核心，打造細分業務閉環，實現業務點、線、面的有效串聯，構建生產運行一體化管理模式，以安控科技為例，實現了以上目標，具體如下。

（1）生產監控閉環管理

以DCS、SCADA監控為基礎，提升生產運行工況預警能力，建立與預警問題配套的工況處理、應急預案知識庫，打通線上運維處置流程及應急聯動控制通道，實現生產監控規范化、安全化管理。

（2）智能管控閉環管理

在生產監控閉環基礎上，從智能巡檢、報警管理、產量調整、產品收益優化等維度提升生產運行管理能力，實現運行管理少人干預、量化管控、產量與效益動態均衡。

（3）自動油氣閉環管理

在智能管控閉環基礎上，結合地質條件、油氣藏動態、單井生產動態、管網集輸動態等信息，實現按生產單位或油氣田區域的智能配產、配注、調產聯動管理。

2.2　生產運行決策管理

（1）數據資產管理

生產單位數據種類繁多、數據量大且分散，需加大數據治理力度，建立數據資產化管理體系，明確數據采集和管理職責，制定統一數據標準，搭建統一數據管理平臺，實現數據資產化、集中化、平臺化管理，確保數據及時性、準確性和完整性，提高數據集成共享能力，充分挖掘數據價值，夯實數字化基礎。

（2）生產運維管理

生產運維方面，一是由之前的粗放式、被動式管理模式，轉變為主動化、標準化管理模式，生產運維管理流程更加規范，崗位職責更加清晰，管理效率大幅提升；二是建立基于預測性維護的動態運維機制。

（3）生產運行管理

按照生產單位運行管理的不同業務場景，定制開發生產監控概況、生產動態跟蹤、重要事件匯總、生產調度協調、能源管控等功能模塊，實現日常生產運行業務的線上管理。

2.3　一體化管控平臺

為提高生產運行管理效率和決策能力，需要面向生產管理相關業務，搭建一體化管控平臺，建立“可視、可控、可析、可優、可溯”的專業化油氣田綜合管理體系。平臺將是跨網絡、跨業務的多系統融合平臺。

3　應用于油氣生產管控的工業物聯網平臺

3.1　安控E-IIP平臺簡介

安控科技作為國內數字化油氣田解決方案領域的領軍企業，依托油氣田行業多年的服務經驗與知識產品，自主研發擁有完全知識產權的工業互聯網平臺——E-IIP（Etrol Intelligence Information Platform）。

安控E-IIP工業互聯網平臺是基于工業場景構建的PaaS級平臺，是構建油氣田行業全要素、全產業鏈、全價值鏈連接的樞紐，是實現油氣田數字化、網絡化、智能化過程中資源配置的核心，擁有安全監控、工業數據管理、工業數據分析、云技術應用以及移動性等眾多符合油氣田行業實際場景的解決方案，滿足行業內不同類型企業的生產運營需求，建構行業應用生態，賦能機器、場站、油田智能化。

3.2　設計目標

基于油氣物聯網建設，搭建油田統一管控平臺，打通數據采集、存儲與應用全鏈路，實現數據互聯互通、業務分層應用，促進安全生產與智能管控，支撐生產現場無人值守及勞動組織模式變革。

3.3　平臺架構

本平臺采用分布式架構，具有高擴展性，支持系統集成、業務協同，如圖1所示。

圖1 平臺架構圖

4　解決方案

4.1　實時數據采集與匯聚管理

基于物聯網采集的實時數據，是油氣生產監控管理與指揮決策的基礎，也是業務協同分析的數據源。安控科技通過對海量實時數據進行統一管理，可以幫助用戶構建智能應用數據底座。

通過適配現場各類設備，實現數據穩定高效采集。支持多源實時數據（RTU、PLC、DCS、SCADA等）的匯聚存儲及計算管理，一是降低頻繁調用監控系統配套實時庫的訪問壓力；二是數據完整性、時效性、穩定性、規范性得到保障。

提供實時數據采集管理、入庫實時數據查詢管理、實時數據指標計算等功能，具備實時數據接入、分析、計算能力。

4.2　智能分析平臺

（1）智能報警預警

基于分布式與流計算的海量數據分析能力，構建生產預警場景。面向油氣生產運行異常工況和儀表設備故障，進行智能預警分析。一方面，構建全工藝流程預警預測方法，實現由簡單閾值報警向高級工況預警的跨越，報警信息價值越來越高。另一方面，注重物聯網儀表故障診斷分析，夯實數據基礎，提升數據質量，降低數據異常帶來的生產風險。

（2）視覺智能分析

基于AI算法，應用檢測、識別和跟蹤等視覺模式識別技術，對監控區域中的人、車、物、行為進行智能分析和判斷，并進行預報警，實現油氣田現場風險高效管控，并輔助生產管理決策。在通用算法模型基礎上，通過場景化模型定義，提升實用性。通過緊密結合生場景，提升生產安全。

（3）多源報警融合管理

基于多源融合的先進報警管理，打破報警系統間相互孤立局面，以DCS、SCADA、視頻分析以及其它報警系統的與生產預警相關的診斷分析結果為數據源，實現所有預警結果的集中管理。基于EEMUA191/ISA18.2國際標準，對報警預警數據進行挖掘分析，開展預警信息多維統計分析，突出重點報警，解決報警泛濫、無效報警等問題，實現報警優化與健康度評價。

4.3　生產管控平臺

支持多業務、跨系統的功能融合，為企業提供涵蓋生產監控、生產優化、生產決策的多節點、多層級應用。安控科技通過構建生產運行智能管控模式，助力油田智慧化建設。

（1）分級監控

生產監控不再是常規遠程監測和控制業務的單一應用或簡單集成，更重要的是圍繞“穩產增產、穩定安全”目標，探索信息化助力油氣生產業務場景，設計全棧國產信創一體化大監控模式（跨崗位與部門、跨網絡與平臺）。

油氣物聯網平臺是系列應用場景的一體化串聯、分層化應用平臺。

圖2 生產智能管控云平臺

·建立多級平臺間實時數據獲取機制、數據同步機制、狀態監管機制，保證數據、狀態、功能的一致性。

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

（2）融合平臺

支持多業務、跨系統的功能融合，為企業提供涵蓋生產監控、生產優化、生產決策的多節點、多層級應用。

（3）業務協同

油氣生產環節多、業務鏈條長，存在著跨部門、跨業務領域的場景，及較高的業務協同需求。基于事務流程，可以實現在線跟蹤與工作留痕，強化過程管理及關鍵環節控制，提升協同工作效率。安控科技通過打通“監控-報警-處置-反饋”全流程，實現生產異常閉環管理。基于流程驅動的工單管理，覆蓋了工單創建、工單分派、工單接收、工單處理、工單動態跟蹤、工單評價全環節，實現工單全生命周期管理。

4.4　生產報表管理

（1）報表管理

提供一站式數據存儲、分析、展示解決方案。采用強大的數據訪問引擎，支持多種異構數據源。對于常規報表，提供可視化報表自定義機制，使用拖拉拽方式，即可實現零代碼配置報表。采用先進的任務調度管理系統，實現數據的自動獲取、同步、計算與統計。

（2）指標管理

從物聯網管理、設備管理、工藝管理、生產運行質量等維度進行生產運行KPI指標體系建模及量化評價，對考核指標偏低原因進行逐級分析，定位問題本源，提升生產運行管理水平。以指標為抓手實施質量管理，可以幫助管理層宏觀掌控生產運行管理現狀，進行變化態勢跟蹤分析。如通過建立地面工程關鍵技術指標項和算法，構建多級指標管理體系，關聯物聯網數據自動計算，輔助油田精細化管理能力提升。

5　關鍵技術

5.1　實時數據庫

該數據庫產品為安控科技所擁有完全自主知識產權，具有并發性、容錯性、分布式、實時等特性，保證了數據低時延。提供了多種接口支持數據共享。

同時，根據油氣業務特點和需求，進行深度融合與適配。建立了基于油田對象化概念的數據模型，支持自定義復雜建模；支持功圖等大字段數據采集存儲，無需額外配置關系庫；對于生產現場控制，支持自定義邏輯的流程控制。

5.2　組態繪制與管理

采用基于可視化組態編輯引擎，支持組態在線繪制、編輯與管理，實現所見即所得。組態繪制采用SVG矢量圖繪制技術，自適應屏幕大小，縮放不失真。

5.3　智能預警

針對不同業務場景，預警模型涉及參數、時間尺度各異，為準確描述預警模型，安控定義了一套模型定義語言，同時提供了一套可視化編輯界面，實現了模型靈活配置與擴展。

預警計算采用了基于流式計算的高并發數據運算技術，一是提升基于實時數據的生產預警預測響應能力，確保第一時間發現生產異常；二是避免因計算量過大造成漏報警、系統服務器崩潰現象發生，提高生產預警預測連續可靠性。

另外，預警模型采用熱部署機制，支持技術人員自行調試模型，降低了運維成本。

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、組件類型、圖表樣式、顏色等，以及配置交互功能、數據來源，從而實現豐富的展示效果。針對不同應用場景，可設計參觀、生產管理、應急指揮等多個數據駕駛艙。

5.5　云邊協同

基于業務場景，開展云邊協同機制和智能控制算法研究，實現云端支持監控與控制策略管理、算法模型管理、實時監控分析，邊緣端通過接收平臺下發的工業模型，進行邊緣智能化分析。應用場景包括：油井診斷分析、智能注水調水、智能間抽等。

5.6　流程管理

建立可視化的流程管理，支持流程定義與應用管理。在此基礎上，可開展工單管理、事項管理、指揮調度等業務應用。

6　應用效果

某采油廠通過搭建安控科技的E-IIP工業互聯網平臺，接入50萬點實時數據，建立了全廠監控統一平臺，實現了覆蓋生產流程及業務單元的集中監控。平臺投用后，在減少一線用工、保障生產安全、提高生產效率等方面發揮了重大作用。通過平臺應用和管理強化，有效報警率由42%提高到72%，一線員工無效跑井數量大幅降低。應用智能預警后，提高了生產異常響應及時性，縮短了隱患存在的時間，降低了事故發生頻率，年累計可減少產量損失7686噸，形成了有特色的預警管理模式，具有廣泛的推廣應用價值。

某采氣廠通過搭建安控E-IIP工業互聯網平臺，實現了跨網絡三級（作業區中控室、廠生產指揮中心、廠辦公網）生產監控系統建設，數據采集頻率秒級，滿足廠級及各氣田遠程監控的需要。同時，實現實時數據的有效共享，與已有軟件系統共同構建完整的業務分析與管理體系。

7　結語

隨著技術的飛速進步和不斷創新，智能油氣田技術的發展正在經歷從單一監控或分析技術到全方位智能集成平臺的革命性轉變。展望未來，這種趨勢將進一步深化，推動油氣田行業進入全自動化、全數字化的智慧智能時代。在這一過程中，以安控科技E-IIP為代表的工業物聯網平臺將扮演至關重要的角色，其需求也將進一步上升。同時，平臺也會不斷提升自身的數據集成與AI分析能力、自動化控制與智能決策支持能力、虛擬現實/數字孿生與可視化技術，以及開放性與可擴展性等方面的能力，從而賦能油氣田數智化轉型，助力實現安全運行、智能管控、降本增效、綠色生產、可持續發展等目標。

摘自《自動化博覽》2024年6月刊