物联网技术在石油装备制造业中的应用

物联网技术在石油装备制造业中的应用

田相友 1 曹智鹏 1 贺煜峰 1 张亮亮 2

1中海石油环保服务（天津）有限公司 天津 300452

²贝克休斯(中国）油田技术服务有限公司 北京 100020

摘要：将物联网技术在石油机械行业大范围的推广，可以有效地控制石油机械企业的人力、物力以及资金的投入，保证企业可以在短期内实现生产成本的降低以及生产效率的提高；在保证产品质量的前提下有效的控制产品的制造周期，使产品如期交货，并且还可以将在制品的数量以及库存量降低到最低水平，实现准时制生产，大大增加企业的市场竞争优势，提升企业的市场竞争力，赢取有利的市场地位。物联网时代，石油机械行业的发展将会是非常的快速和高科技的，将会带动石油机械行业的高速发展。

关键词：物联网技术；石油装备制造业；FRID

一、石油装备行业发展概述

我国石油装备制造业乘着国家经济快速发展和装备制造业方兴未艾的东风，步入了持续、快速的良性发展轨迹。产业规模快速扩大，产品综合性能快速提升，高科技产品攻关获得重大突破，成功研制了超深井钻机、顶驱、快速测井平台、中大功率内燃机、大功率烟气轮机等新产品。近年来，中国石油装备制造企业依靠自主创新，研发了一批达到国际先进水平的尖端装备，这标志着中国石油装备制造能力得到空前增强，大大改变了改革开放初期，大型、关键石油装备基本依靠进口的局面。同时，我国石油装备制造业的整体技术水平与国外发达国家相比，仍然存在较大差距。如何提高我国石油装备行业的总体规模与整体技术水平，实现跨越式发展是行业面临的重要课题。信息化技术是我国高新技术产业的重要一环，推进信息化与工业化融合，是推动产业结构优化升级的重大战略决策。制造业信息化是实现工业化的关键手段，是提升自身核心竞争力建设的有效措施。石油装备制造产业与物联网技术的融合，为石油装备制造业信息化提供较为全面的应用解决方案，物联网时代，不仅是中国制造业的良机，更是石油装备制造业的良机。

二、物联网系统架构和支撑技术

1、物联网系统构架可以分为感知层、网络层和应用层。其中的感知层由各种具有感知能力的设备组成。指利用 RFID射频识别、GPS、摄像头、传感器、电子望远镜等终端，使其连接到网络，可以做到随时随地对物体进行信息采集和获取。网络层是指通过各种通信网络与互联网进行网络融合，使其无论在任何地方都可以随时随地的进行信息的传输交换和共享。应用层是将物联网技术和装备制造业的信息化需求进行有效结合，实现广泛智能化的应用解决方案。实现信息的处理、协同、共享、决策，做到可以不受任何限制的数据和信息分析。

2、物联网的发展依赖于一些重要领域的动态技术创新。物联网所涉及的关键技术主要有信息感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术和云计算技术。信息感知技术也可以称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要采用电子标签和传感器等方式完成。物联网通信技术主要分为有线和无线 两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网技术。无线传感网 (WSN) 是集分布式信息采集、传输和处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视。物联网正是通过遍布在各个角落和物体上的形形色色的传感器以及由它们组成的无线传感网络，来感知整个物质世界的。数据融合与智能技术，数据融合是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效且符合用户需求的数据的过程；智能分析与控制技术主要包括人工智能理论、先进的人 - 机交互技术、智能控制技术与系统等。云计算技术作为一种能够满足海量数据处理需求的计算模型，将成为物联网发展的基石。物联网无处不在的信息采集活动，只有具有超强数据处理和存储能力的云计算系统才能满足其大规模的需求。

三、物联网技术在石油装备制造业中的应用

1、FRID系统制订精准节拍。FRID射频识别技术对信息的采集采取的是非接触的方式，可以最大限度的确保所收集到的数据资料的准确性、及时性以及可靠性，对于促进石油装备制造业作业流程的改进及管理水平的提升均具有重要的意义。诸如FRID标签或者智能标签等现代数据载体可以自组件上实现对产品使用期限信息的长时间保存，即使数年之后，依旧可以开展跟踪追溯。当前，部分石油装备制造企业已经引入了智能FRID射频识别系统，其中比较具有代表性的是北京高新技术企业之一，该企业长期以来始终致力于数字化及信息化建设，借助FRID射频识别技术促进企业研发信息化、制造信息化以及管理信息化的有效集成，并积极致力于ERP系统的应用探索。

2、在油田井下管杆柱内植FRID标签。物联网的3层参考体系即感知层、网络层、应用层，在智能电网中应用，转变为智能电网感知层、智能电网网络层、智能电网应用层。智能电网中物联网由WSN 无线网络构成的感知层。包括二维码标签、识读器、RFID标签、摄像头、各种感应器与所必须的网络组成，主要作用是识别和感知物体，采集并捕捉所需的信息。智能电网网络层主要有光缆、光端机组成，采用分级控制，网调、省调、地调、变电站或集控站可以调用和获取自己所需的信息，并会根据责任的不同处理不同的信息。因此网络层不但具有网络的功能，还具有信息处理的能力。同时，网络层对于物联网提供的海量信息进行筛选、计算、处理和存储，对于提升智能电网的洞察力和性能具有重要意义。

实现产品管理信息化的重要前提就是产品信息化只有实现了油田井下管杆柱及工具管理的信息化，才可以更加有效的对产品从入库到最终报废的相关环节实施更加有效的监控。这一监控的过程实际上是基于LE-RLPCAA定位模型实现的，根据LE-RLPCAA定位模型的基本原理，可以得到相似度矩阵 ，通过该数值能够判定油田井下管杆的具体位置，同时根据上述信息，可以建立起基于借点拓扑结构公式：

物联网技术还可以对于系统自动记录加油交易，加油效率大大提高，客户等待的时间几乎为零，各油站每日上传交易明细数据和营业报表数据到总部服务器，公司核算人员每天早上能够及时看到昨日各加油站的营业数据以及公司的统计数据。业务部门根据各油站上传的数据统计业务报表，并根据加油站油罐的库存情况和进销存报表制定油品配送计划。软件将所有的加油交易记录并分析统计，制作成表格，油站经理很容易核对油品进销存情况，了解油站的运营情况，及时作出决策应对市场变化。更少的时间得到了更多更全面的信息，同时还有精力去处理更重要的事情。

总而言之，石油装备制造业向石油勘探及开发提供所需要的技术、工具及装备等方面的支持，对石油行业的发展发挥着不可或缺的重要作用。随着全球范围内对石油能源需求量的不断增加，世界各国都对石油能源的开发予以了高度的关注，原油价格也是一路飙升，这就对石油装备制造业提出了更高的需求，同时也对石油装备制造业的进一步发展起到了极大的促进作用。

参考文献：

[1] 沈苏彬,毛燕琴,范曲立. 物联网概念模型与体系结构[J]. 南京邮电大学学报：自然科学版，2019(04)：56-57.

[2] 黄晶涛,檀朝东,沐峻丞. 物联网技术在石油装备制造业中的应用[J]. 中国石油和化工，2020(10)：67-68.

[3] 靖继鹏,张海涛，孟忻，芮鹤龄. 物联网关键技术及应用研究与管理[M]. 北京：机械工业出版社,2019：56-57.