★四川安控科技股份有限公司毕振飞，赵卫蕊

1　引言

2024年中国政府工作报告将“大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力”列为政府工作十项任务之首，“开展数字化转型、发展新质生产力”将成为企业战略核心。油气企业自身也把提高发展质量和效益效率作为目标，借助数字化、智能化工具加快数字化转型和智能化发展、优化生产组织模式，实现劳动用工大幅减少、效益效率显著提升。安控科技作为自动化领域的领军企业，充分利用物联网、大数据、AI等新技术，借助E-IIP工业互联网平台融合各方要素，发力改造提升油气等传统产业，促进企业全要素生产率的智能化跃升。

2　油气生产管控需求分析

2.1　生产运行智能管控

油气行业数字化转型核心切入点是基于物联网的生产现场智能化。生产现场智能化以“产量+安全”为核心，打造细分业务闭环，实现业务点、线、面的有效串联，构建生产运行一体化管理模式，以安控科技为例，实现了以上目标，具体如下。

（1）生产监控闭环管理

以DCS、SCADA监控为基础，提升生产运行工况预警能力，建立与预警问题配套的工况处理、应急预案知识库，打通线上运维处置流程及应急联动控制通道，实现生产监控规范化、安全化管理。

（2）智能管控闭环管理

在生产监控闭环基础上，从智能巡检、报警管理、产量调整、产品收益优化等维度提升生产运行管理能力，实现运行管理少人干预、量化管控、产量与效益动态均衡。

（3）自动油气闭环管理

在智能管控闭环基础上，结合地质条件、油气藏动态、单井生产动态、管网集输动态等信息，实现按生产单位或油气田区域的智能配产、配注、调产联动管理。

2.2　生产运行决策管理

（1）数据资产管理

生产单位数据种类繁多、数据量大且分散，需加大数据治理力度，建立数据资产化管理体系，明确数据采集和管理职责，制定统一数据标准，搭建统一数据管理平台，实现数据资产化、集中化、平台化管理，确保数据及时性、准确性和完整性，提高数据集成共享能力，充分挖掘数据价值，夯实数字化基础。

（2）生产运维管理

生产运维方面，一是由之前的粗放式、被动式管理模式，转变为主动化、标准化管理模式，生产运维管理流程更加规范，岗位职责更加清晰，管理效率大幅提升；二是建立基于预测性维护的动态运维机制。

（3）生产运行管理

按照生产单位运行管理的不同业务场景，定制开发生产监控概况、生产动态跟踪、重要事件汇总、生产调度协调、能源管控等功能模块，实现日常生产运行业务的线上管理。

2.3　一体化管控平台

为提高生产运行管理效率和决策能力，需要面向生产管理相关业务，搭建一体化管控平台，建立“可视、可控、可析、可优、可溯”的专业化油气田综合管理体系。平台将是跨网络、跨业务的多系统融合平台。

3　应用于油气生产管控的工业物联网平台

3.1　安控E-IIP平台简介

安控科技作为国内数字化油气田解决方案领域的领军企业，依托油气田行业多年的服务经验与知识产品，自主研发拥有完全知识产权的工业互联网平台——E-IIP（Etrol Intelligence Information Platform）。

安控E-IIP工业互联网平台是基于工业场景构建的PaaS级平台，是构建油气田行业全要素、全产业链、全价值链连接的枢纽，是实现油气田数字化、网络化、智能化过程中资源配置的核心，拥有安全监控、工业数据管理、工业数据分析、云技术应用以及移动性等众多符合油气田行业实际场景的解决方案，满足行业内不同类型企业的生产运营需求，建构行业应用生态，赋能机器、场站、油田智能化。

3.2　设计目标

基于油气物联网建设，搭建油田统一管控平台，打通数据采集、存储与应用全链路，实现数据互联互通、业务分层应用，促进安全生产与智能管控，支撑生产现场无人值守及劳动组织模式变革。

3.3　平台架构

本平台采用分布式架构，具有高扩展性，支持系统集成、业务协同，如图1所示。

图1 平台架构图

4　解决方案

4.1　实时数据采集与汇聚管理

基于物联网采集的实时数据，是油气生产监控管理与指挥决策的基础，也是业务协同分析的数据源。安控科技通过对海量实时数据进行统一管理，可以帮助用户构建智能应用数据底座。

通过适配现场各类设备，实现数据稳定高效采集。支持多源实时数据（RTU、PLC、DCS、SCADA等）的汇聚存储及计算管理，一是降低频繁调用监控系统配套实时库的访问压力；二是数据完整性、时效性、稳定性、规范性得到保障。

提供实时数据采集管理、入库实时数据查询管理、实时数据指标计算等功能，具备实时数据接入、分析、计算能力。

4.2　智能分析平台

（1）智能报警预警

基于分布式与流计算的海量数据分析能力，构建生产预警场景。面向油气生产运行异常工况和仪表设备故障，进行智能预警分析。一方面，构建全工艺流程预警预测方法，实现由简单阈值报警向高级工况预警的跨越，报警信息价值越来越高。另一方面，注重物联网仪表故障诊断分析，夯实数据基础，提升数据质量，降低数据异常带来的生产风险。

（2）视觉智能分析

基于AI算法，应用检测、识别和跟踪等视觉模式识别技术，对监控区域中的人、车、物、行为进行智能分析和判断，并进行预报警，实现油气田现场风险高效管控，并辅助生产管理决策。在通用算法模型基础上，通过场景化模型定义，提升实用性。通过紧密结合生场景，提升生产安全。

（3）多源报警融合管理

基于多源融合的先进报警管理，打破报警系统间相互孤立局面，以DCS、SCADA、视频分析以及其它报警系统的与生产预警相关的诊断分析结果为数据源，实现所有预警结果的集中管理。基于EEMUA191/ISA18.2国际标准，对报警预警数据进行挖掘分析，开展预警信息多维统计分析，突出重点报警，解决报警泛滥、无效报警等问题，实现报警优化与健康度评价。

4.3　生产管控平台

支持多业务、跨系统的功能融合，为企业提供涵盖生产监控、生产优化、生产决策的多节点、多层级应用。安控科技通过构建生产运行智能管控模式，助力油田智慧化建设。

（1）分级监控

生产监控不再是常规远程监测和控制业务的单一应用或简单集成，更重要的是围绕“稳产增产、稳定安全”目标，探索信息化助力油气生产业务场景，设计全栈国产信创一体化大监控模式（跨岗位与部门、跨网络与平台）。

油气物联网平台是系列应用场景的一体化串联、分层化应用平台。

图2 生产智能管控云平台

·建立多级平台间实时数据获取机制、数据同步机制、状态监管机制，保证数据、状态、功能的一致性。

·提供高可配置性功能，满足横向差异性需求（如各二级单位）、纵向差异性需求（各级平台）。

（2）融合平台

支持多业务、跨系统的功能融合，为企业提供涵盖生产监控、生产优化、生产决策的多节点、多层级应用。

（3）业务协同

油气生产环节多、业务链条长，存在着跨部门、跨业务领域的场景，及较高的业务协同需求。基于事务流程，可以实现在线跟踪与工作留痕，强化过程管理及关键环节控制，提升协同工作效率。安控科技通过打通“监控-报警-处置-反馈”全流程，实现生产异常闭环管理。基于流程驱动的工单管理，覆盖了工单创建、工单分派、工单接收、工单处理、工单动态跟踪、工单评价全环节，实现工单全生命周期管理。

4.4　生产报表管理

（1）报表管理

提供一站式数据存储、分析、展示解决方案。采用强大的数据访问引擎，支持多种异构数据源。对于常规报表，提供可视化报表自定义机制，使用拖拉拽方式，即可实现零代码配置报表。采用先进的任务调度管理系统，实现数据的自动获取、同步、计算与统计。

（2）指标管理

从物联网管理、设备管理、工艺管理、生产运行质量等维度进行生产运行KPI指标体系建模及量化评价，对考核指标偏低原因进行逐级分析，定位问题本源，提升生产运行管理水平。以指标为抓手实施质量管理，可以帮助管理层宏观掌控生产运行管理现状，进行变化态势跟踪分析。如通过建立地面工程关键技术指标项和算法，构建多级指标管理体系，关联物联网数据自动计算，辅助油田精细化管理能力提升。

5　关键技术

5.1　实时数据库

该数据库产品为安控科技所拥有完全自主知识产权，具有并发性、容错性、分布式、实时等特性，保证了数据低时延。提供了多种接口支持数据共享。

同时，根据油气业务特点和需求，进行深度融合与适配。建立了基于油田对象化概念的数据模型，支持自定义复杂建模；支持功图等大字段数据采集存储，无需额外配置关系库；对于生产现场控制，支持自定义逻辑的流程控制。

5.2　组态绘制与管理

采用基于可视化组态编辑引擎，支持组态在线绘制、编辑与管理，实现所见即所得。组态绘制采用SVG矢量图绘制技术，自适应屏幕大小，缩放不失真。

5.3　智能预警

针对不同业务场景，预警模型涉及参数、时间尺度各异，为准确描述预警模型，安控定义了一套模型定义语言，同时提供了一套可视化编辑界面，实现了模型灵活配置与扩展。

预警计算采用了基于流式计算的高并发数据运算技术，一是提升基于实时数据的生产预警预测响应能力，确保第一时间发现生产异常；二是避免因计算量过大造成漏报警、系统服务器崩溃现象发生，提高生产预警预测连续可靠性。

另外，预警模型采用热部署机制，支持技术人员自行调试模型，降低了运维成本。

5.4　可配置大屏展示

大屏可视化展示，具有高度的可配置性。支持配置布局方式、组件类型、图表样式、颜色等，以及配置交互功能、数据来源，从而实现丰富的展示效果。针对不同应用场景，可设计参观、生产管理、应急指挥等多个数据驾驶舱。

5.5　云边协同

基于业务场景，开展云边协同机制和智能控制算法研究，实现云端支持监控与控制策略管理、算法模型管理、实时监控分析，边缘端通过接收平台下发的工业模型，进行边缘智能化分析。应用场景包括：油井诊断分析、智能注水调水、智能间抽等。

5.6　流程管理

建立可视化的流程管理，支持流程定义与应用管理。在此基础上，可开展工单管理、事项管理、指挥调度等业务应用。

6　应用效果

某采油厂通过搭建安控科技的E-IIP工业互联网平台，接入50万点实时数据，建立了全厂监控统一平台，实现了覆盖生产流程及业务单元的集中监控。平台投用后，在减少一线用工、保障生产安全、提高生产效率等方面发挥了重大作用。通过平台应用和管理强化，有效报警率由42%提高到72%，一线员工无效跑井数量大幅降低。应用智能预警后，提高了生产异常响应及时性，缩短了隐患存在的时间，降低了事故发生频率，年累计可减少产量损失7686吨，形成了有特色的预警管理模式，具有广泛的推广应用价值。

某采气厂通过搭建安控E-IIP工业互联网平台，实现了跨网络三级（作业区中控室、厂生产指挥中心、厂办公网）生产监控系统建设，数据采集频率秒级，满足厂级及各气田远程监控的需要。同时，实现实时数据的有效共享，与已有软件系统共同构建完整的业务分析与管理体系。

7　结语

随着技术的飞速进步和不断创新，智能油气田技术的发展正在经历从单一监控或分析技术到全方位智能集成平台的革命性转变。展望未来，这种趋势将进一步深化，推动油气田行业进入全自动化、全数字化的智慧智能时代。在这一过程中，以安控科技E-IIP为代表的工业物联网平台将扮演至关重要的角色，其需求也将进一步上升。同时，平台也会不断提升自身的数据集成与AI分析能力、自动化控制与智能决策支持能力、虚拟现实/数字孪生与可视化技术，以及开放性与可扩展性等方面的能力，从而赋能油气田数智化转型，助力实现安全运行、智能管控、降本增效、绿色生产、可持续发展等目标。

摘自《自动化博览》2024年6月刊