基于多維度識別技術的井控裝置全生命周期管理系統研究

魏立明 王星 齊金濤 湯芬芳

摘 要：質量可靠的井控裝置是鉆井作業過程中預防和控制發生井噴事故的有效保障。隨著井控裝置種類規格增多、使用環境的變化，僅僅采用出廠編號或者自編號無法可靠地識別出井控裝置單點狀態并做到實時監控。通過設定每臺井控裝置的“規格型號+自編號”為唯一的識別碼，形成“自編號銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”的多維度識別技術平臺，在手持機APP上建立入庫、檢維修、使用等信息，在PC端自動形成井控裝置全生命周期運行記錄，建立井控裝置全生命周期信息管理系統，提高了井控裝置在使用過程中的本質安全。

關鍵詞：井控裝置;物聯網;二維碼銘牌;RFID芯片;全生命周期

前言

通過物聯網技術對井控裝置在入庫、檢驗、使用、檢修等環節中的數據進行完善，實現動態管理，做到實時監控井控裝置單點狀態，能提高井控裝置管理質量。在井控裝置管理模式的基礎上，研究并應用多種方式組合形成多維度的識別模式，通過建立PC端管理系統和手持端APP，采用物聯網技術實現井控裝置、操作電子化，獲取井控裝置各個階段的信息數據，建立井控裝置全生命周期管理系統。

一、系統設計概要

井控裝置全生命周期管理系統系統主要由“自編號銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”形成的多維度識別平臺、手持端APP、PC端管理系統組成，三者共同作用構成了“物聯網+互聯網+井控裝置管理”的模式。采用手持機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識別。

二、多維度識別技術

1.多維度識別模式設計

井控裝置在檢修和使用過程中，受壓力水沖洗、井口鉆井液銹蝕、高溫、震動等多種影響，污染或損壞常規銘牌等標記物，造成識別失效。在保證井控裝置的唯一性、可持續性的前提下，采用“井控裝置規格型號+自編號”作為唯一身份基礎信息，以“自編號銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”方式，實現實現肉眼、圖形圖像、電子數據綜合識別，滿足在不同環境下，識別井控裝置的要求，為實現井控裝置數字化管理提供支持。

1.1自編號銘牌。作為基準識別方式，采用激光刻印方式將基礎信息刻印在不銹鋼板材上，通過肉眼即可讀取井控裝置基礎信息。

1.2二維碼銘牌。二維碼是記錄數據符號信息的一種圖形方式，是采用激光刻印系統將基礎信息轉換為二維碼圖形，刻印在不銹鋼板材上。通過掃碼軟件掃讀二維碼即可獲取基礎信息，也可以鏈接到數據庫，進一步獲取相關數據。

1.3 RFID芯片。RFID芯片讀寫速度更快，可多目標、運動、遠距離識別;無機械故障、壽命長。為滿足井場防爆要求和各種惡劣的環境，選擇Xerafy Xplorer超高頻高強度金屬射頻芯片存儲井控裝置基礎信息，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設計

在井控裝置運行管理要求基礎上，結合SY/T6160、SY/T5964等標準，設計了井控裝置生命周期管理系統，設計了數據采集層、數據資源層、服務層、應用層，涵蓋了井控裝置從試壓、出廠、上井使用、檢維修及報廢等全生命過程。

四、井控裝置全生命周期管理系統功能

整個系統由手持端信息輸入和PC端系統管理兩部分實現井控裝置操作信息錄入和后臺數據分析、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系統的井控裝置APP，掃查二維碼、RFID芯片，都可以讀取當前井控裝置的規格型號、自編號、制造廠家等靜態信息;在APP上完成送井、到井、轉場、回收、填寫維修工藝卡、巡檢報告等操作，完成動態數據填寫。

2.PC端管理系統

PC端管理系統實現了對APP上采集的數據后臺綜合處理，為單臺井控裝置精細管理提供支撐。其中井控裝置管理是對井控裝置狀態進行管理，特別是在信息管理中，體現了“全生命周期數據”，見圖 1;地圖欄目顯示了當前井控裝置的實時地理位置和對應井號情況;大數據分析圖中，對井控裝置單臺動態、維修數據、出入庫統計等進行動態分析統計。

五、系統特色

該系統目前在大港、冀東、四川、東北等市場應用50余口井，操作簡單實用，能實現井控裝置生命周期管理要求。具有以下特色：

1.在數據采集層實現了自動化采集數據。通過手持端讀取RFID芯片或二維碼直接讀取單臺井控裝置信息，輸入標準化，使用簡單方便，避免了人為因素造成的輸入失誤;

2.數據共享減少了重復性工作。實現了數據“一次輸入，全局共享”，大幅度減少重復性工作;

3.關鍵數據可統計分析。系統PC端開發基于Java語言、Spring框架、MySQL數據庫，對單臺井控裝置運行過程中產生的關鍵動態數據，如服務井號、檢修數據等關鍵數據進行統計分析，進而查找管理上的不足，提高井控裝置運行質量;

4.查詢方式多樣化。系統用戶方便查閱井控裝置當前及歷史情況，實時檢查檢維修流程動態，使井控裝置檢維修過程更加規范統一;在全生命數據中查詢全程的信息，如出廠信息、上井使用信息、檢維修信息、大修信息、報廢信息等，為日常管理和決策提供技術支撐;通過大數據分析，可跟蹤分析井控裝置質量情況，及時發現質量隱患。非系統用戶可以通過掃查二維碼鏈接到PC端系統查詢井控裝置當前及最近三個月檢修及使用情況。

5.報警提示功能。對一年期、三年期檢測時間點進行預警，便于管理人員及時安排檢修作業，消除質量隱患。

六、結論

根據設計的“物聯網+互聯網+井控裝置”的方案，實現“物聯網+”，達到了以下目的：

1.采用“自編號銘牌+二維碼銘牌+RFID芯片”的多維度識別模式，實現了井控裝置、操作實現了電子化標識，配合地理信息系統和后臺遠程數據庫，實現井控裝置標識、數據、地理信息和時間信息的統一，支撐了大數據分析;

2.井控裝置信息和數據加密，實現了數據安全管理;

3.建立統一的綜合信息分析和應用管理平臺，對井控裝置、人員、數據資料規范化“透明化”管理，建立可跟蹤、可追溯和可評價的流程體系;大數據分析與對比，實現井控裝置精細化管理;全程遠程化和移動化管理，達到人員與井控裝置利用最大化。

參考文獻：

[1]張前.基于物聯網的井控裝置信息管理系統.石油工業技術監督.2018.2.

[2]楊波，王偉，鐘成千，劉瀚陽.井控裝置電子檔案系統設計.科學管理.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.數據庫系統概率（第5版）.高等教育出版社.2014.4.