基于多維度識(shí)別技術(shù)的井控裝置全生命周期管理系統(tǒng)研究

魏立明 王星 齊金濤 湯芬芳

摘 要：質(zhì)量可靠的井控裝置是鉆井作業(yè)過(guò)程中預(yù)防和控制發(fā)生井噴事故的有效保障。隨著井控裝置種類規(guī)格增多、使用環(huán)境的變化，僅僅采用出廠編號(hào)或者自編號(hào)無(wú)法可靠地識(shí)別出井控裝置單點(diǎn)狀態(tài)并做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)設(shè)定每臺(tái)井控裝置的“規(guī)格型號(hào)+自編號(hào)”為唯一的識(shí)別碼，形成“自編號(hào)銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”的多維度識(shí)別技術(shù)平臺(tái)，在手持機(jī)APP上建立入庫(kù)、檢維修、使用等信息，在PC端自動(dòng)形成井控裝置全生命周期運(yùn)行記錄，建立井控裝置全生命周期信息管理系統(tǒng)，提高了井控裝置在使用過(guò)程中的本質(zhì)安全。

關(guān)鍵詞：井控裝置;物聯(lián)網(wǎng);二維碼銘牌;RFID芯片;全生命周期

前言

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)井控裝置在入庫(kù)、檢驗(yàn)、使用、檢修等環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控井控裝置單點(diǎn)狀態(tài)，能提高井控裝置管理質(zhì)量。在井控裝置管理模式的基礎(chǔ)上，研究并應(yīng)用多種方式組合形成多維度的識(shí)別模式，通過(guò)建立PC端管理系統(tǒng)和手持端APP，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)井控裝置、操作電子化，獲取井控裝置各個(gè)階段的信息數(shù)據(jù)，建立井控裝置全生命周期管理系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

井控裝置全生命周期管理系統(tǒng)系統(tǒng)主要由“自編號(hào)銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”形成的多維度識(shí)別平臺(tái)、手持端APP、PC端管理系統(tǒng)組成，三者共同作用構(gòu)成了“物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+井控裝置管理”的模式。采用手持機(jī)APP掃描RFID芯片或二維碼銘牌，完成井控裝置生命周期信息輸入和狀態(tài)識(shí)別。

二、多維度識(shí)別技術(shù)

1.多維度識(shí)別模式設(shè)計(jì)

井控裝置在檢修和使用過(guò)程中，受壓力水沖洗、井口鉆井液銹蝕、高溫、震動(dòng)等多種影響，污染或損壞常規(guī)銘牌等標(biāo)記物，造成識(shí)別失效。在保證井控裝置的唯一性、可持續(xù)性的前提下，采用“井控裝置規(guī)格型號(hào)+自編號(hào)”作為唯一身份基礎(chǔ)信息，以“自編號(hào)銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)肉眼、圖形圖像、電子數(shù)據(jù)綜合識(shí)別，滿足在不同環(huán)境下，識(shí)別井控裝置的要求，為實(shí)現(xiàn)井控裝置數(shù)字化管理提供支持。

1.1自編號(hào)銘牌。作為基準(zhǔn)識(shí)別方式，采用激光刻印方式將基礎(chǔ)信息刻印在不銹鋼板材上，通過(guò)肉眼即可讀取井控裝置基礎(chǔ)信息。

1.2二維碼銘牌。二維碼是記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的一種圖形方式，是采用激光刻印系統(tǒng)將基礎(chǔ)信息轉(zhuǎn)換為二維碼圖形，刻印在不銹鋼板材上。通過(guò)掃碼軟件掃讀二維碼即可獲取基礎(chǔ)信息，也可以鏈接到數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3 RFID芯片。RFID芯片讀寫(xiě)速度更快，可多目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)、遠(yuǎn)距離識(shí)別;無(wú)機(jī)械故障、壽命長(zhǎng)。為滿足井場(chǎng)防爆要求和各種惡劣的環(huán)境，選擇Xerafy Xplorer超高頻高強(qiáng)度金屬射頻芯片存儲(chǔ)井控裝置基礎(chǔ)信息，作為主要的信息讀取方式。

三、井控裝置全生命周期管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在井控裝置運(yùn)行管理要求基礎(chǔ)上，結(jié)合SY/T6160、SY/T5964等標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了井控裝置生命周期管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)資源層、服務(wù)層、應(yīng)用層，涵蓋了井控裝置從試壓、出廠、上井使用、檢維修及報(bào)廢等全生命過(guò)程。

四、井控裝置全生命周期管理系統(tǒng)功能

整個(gè)系統(tǒng)由手持端信息輸入和PC端系統(tǒng)管理兩部分實(shí)現(xiàn)井控裝置操作信息錄入和后臺(tái)數(shù)據(jù)分析、判斷等操作。

1.手持端信息輸入部分

在手持端安裝了基于Android系統(tǒng)的井控裝置APP，掃查二維碼、RFID芯片，都可以讀取當(dāng)前井控裝置的規(guī)格型號(hào)、自編號(hào)、制造廠家等靜態(tài)信息;在APP上完成送井、到井、轉(zhuǎn)場(chǎng)、回收、填寫(xiě)維修工藝卡、巡檢報(bào)告等操作，完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)填寫(xiě)。

2.PC端管理系統(tǒng)

PC端管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)APP上采集的數(shù)據(jù)后臺(tái)綜合處理，為單臺(tái)井控裝置精細(xì)管理提供支撐。其中井控裝置管理是對(duì)井控裝置狀態(tài)進(jìn)行管理，特別是在信息管理中，體現(xiàn)了“全生命周期數(shù)據(jù)”，見(jiàn)圖 1;地圖欄目顯示了當(dāng)前井控裝置的實(shí)時(shí)地理位置和對(duì)應(yīng)井號(hào)情況;大數(shù)據(jù)分析圖中，對(duì)井控裝置單臺(tái)動(dòng)態(tài)、維修數(shù)據(jù)、出入庫(kù)統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析統(tǒng)計(jì)。

五、系統(tǒng)特色

該系統(tǒng)目前在大港、冀東、四川、東北等市場(chǎng)應(yīng)用50余口井，操作簡(jiǎn)單實(shí)用，能實(shí)現(xiàn)井控裝置生命周期管理要求。具有以下特色：

1.在數(shù)據(jù)采集層實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)。通過(guò)手持端讀取RFID芯片或二維碼直接讀取單臺(tái)井控裝置信息，輸入標(biāo)準(zhǔn)化，使用簡(jiǎn)單方便，避免了人為因素造成的輸入失誤;

2.數(shù)據(jù)共享減少了重復(fù)性工作。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)“一次輸入，全局共享”，大幅度減少重復(fù)性工作;

3.關(guān)鍵數(shù)據(jù)可統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)PC端開(kāi)發(fā)基于Java語(yǔ)言、Spring框架、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)單臺(tái)井控裝置運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的關(guān)鍵動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如服務(wù)井號(hào)、檢修數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而查找管理上的不足，提高井控裝置運(yùn)行質(zhì)量;

4.查詢方式多樣化。系統(tǒng)用戶方便查閱井控裝置當(dāng)前及歷史情況，實(shí)時(shí)檢查檢維修流程動(dòng)態(tài)，使井控裝置檢維修過(guò)程更加規(guī)范統(tǒng)一;在全生命數(shù)據(jù)中查詢?nèi)痰男畔ⅲ绯鰪S信息、上井使用信息、檢維修信息、大修信息、報(bào)廢信息等，為日常管理和決策提供技術(shù)支撐;通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，可跟蹤分析井控裝置質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患。非系統(tǒng)用戶可以通過(guò)掃查二維碼鏈接到PC端系統(tǒng)查詢井控裝置當(dāng)前及最近三個(gè)月檢修及使用情況。

5.報(bào)警提示功能。對(duì)一年期、三年期檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警，便于管理人員及時(shí)安排檢修作業(yè)，消除質(zhì)量隱患。

六、結(jié)論

根據(jù)設(shè)計(jì)的“物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+井控裝置”的方案，實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)+”，達(dá)到了以下目的：

1.采用“自編號(hào)銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”的多維度識(shí)別模式，實(shí)現(xiàn)了井控裝置、操作實(shí)現(xiàn)了電子化標(biāo)識(shí)，配合地理信息系統(tǒng)和后臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)井控裝置標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)、地理信息和時(shí)間信息的統(tǒng)一，支撐了大數(shù)據(jù)分析;

2.井控裝置信息和數(shù)據(jù)加密，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全管理;

3.建立統(tǒng)一的綜合信息分析和應(yīng)用管理平臺(tái)，對(duì)井控裝置、人員、數(shù)據(jù)資料規(guī)范化“透明化”管理，建立可跟蹤、可追溯和可評(píng)價(jià)的流程體系;大數(shù)據(jù)分析與對(duì)比，實(shí)現(xiàn)井控裝置精細(xì)化管理;全程遠(yuǎn)程化和移動(dòng)化管理，達(dá)到人員與井控裝置利用最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]張前.基于物聯(lián)網(wǎng)的井控裝置信息管理系統(tǒng).石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督.2018.2.

[2]楊波，王偉，鐘成千，劉瀚陽(yáng).井控裝置電子檔案系統(tǒng)設(shè)計(jì).科學(xué)管理.2016.6.

[3]閆沁山，馬慶.井控裝置管理方法的探索.新疆石油科技.2009.4.

[4]王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概率（第5版）.高等教育出版社.2014.4.