石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)設計與應用

穆波，劉超，袁志祥，羅忠軍

（1.中國石化青島安全工程研究院，山東青島266012；2.中國石油集團電能有限公司HSE監(jiān)督站，黑龍江大慶163455；3.中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東青島266500；4.山東齊旺達石油化工有限公司，山東淄博255400）

石油化工企業(yè)屬于高溫高壓、易燃易爆有毒的危險行業(yè)，具有生產工藝復雜，設備多樣化、大型化，生產區(qū)域廣泛等特點，在整個生產過程中，設備的巡查和保養(yǎng)對生產的正常進行意義重大。石油化工企業(yè)的設備復雜并且分布較廣，一般情況下，大多分布在露天環(huán)境下，外部環(huán)境的變化極易造成設備的老化和損壞，如果不能及時的發(fā)現并維護保養(yǎng)，極易造成重大的安全事故。

企業(yè)現場巡檢設備多，檢查項目更多，微小的疏忽就可能釀成大錯，在國際化的大背景下，石油化工企業(yè)正朝著大型化、一體化、智能化的方向發(fā)展，BP、Shell等世界知名企業(yè)紛紛啟動了智能工廠建設，其中一項重要建設內容就是實施智能化巡檢。通過建設智能巡檢系統(tǒng)，實時跟蹤巡檢人員的所處位置，自動匹配巡檢標準和巡檢內容，自動對比現場采集數據和儀表數據的差異，并且利用后臺對巡檢的點、時間、人員進行詳細設定、跟蹤和自動預警，這不僅能夠有效降低漏檢率，也讓各級管理人員能夠全面系統(tǒng)掌握裝置運行情況［1-2］。

1 現場巡檢工作及主要問題

1.1 現場巡檢工作

現場巡檢是定時巡視，是指巡視檢查化工企業(yè)生產設備、設施的運行情況，及時發(fā)現設備存在的故障點和安全隱患，并把信息詳細的記錄下來，以作為設備檢修的依據，確保生產裝置安全、穩(wěn)定、長周期運行。

巡檢工作主要是保證工作人員及時到位和正確記錄設備的故障信息，并把結果帶回相應管理部門，有專門的技術人員進行分析總結檢修內容，及時派出相關技術人員排除故障或者將故障控制在最小范圍內，防止事故的發(fā)生，從而保證生產企業(yè)的安全和穩(wěn)定運行。

目前巡檢模式是員工在規(guī)定的時間，按照固定的路線對自己所轄區(qū)域進行巡檢，內容包括：設備各項參數、機泵各項參數、調節(jié)閥開度和各種輔助設施，以及重要工藝參數的核對。另外，電氣、儀表、保運等單位的專業(yè)巡檢，也按照固定的路線進行巡視檢查。

1.2 存在的問題

巡檢是保證化工企業(yè)及其附屬設備正常運行的1項基礎性的日常工作，但在運行過程中還存在著一些實際問題［3］。

（1）巡檢路線重疊，效率較低

企業(yè)人員巡檢過程中，由于不同單位、專業(yè)的關注點不同，以及巡檢對象的重要性和危險程度不同，如屬地管理人員巡檢點、外操巡檢點、儀表巡檢點等，以及常規(guī)巡檢點、關鍵巡檢點、特護巡檢點等，所要求的點位、巡檢時間、頻次都有所差異，由此帶來的巡檢線路重疊、交叉，如外操巡檢和管理人員的相近點位同時巡視，巡視效率低、巡視時間重疊，造成其他時段的空缺。

（2）巡檢內容過多、流于形式

企業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大和設備實施的不斷增多，巡檢內容、巡檢記錄、巡檢數據的登記、匯總以及對以往巡檢信息的統(tǒng)計、分析，都需要人員進行錄入，并且出錯率較高。目前很多投用的巡檢系統(tǒng)，很大一部分都是巡更系統(tǒng)，只能起到巡檢考勤的管理，大量的記錄需要返回操作室或辦公室進行填報，部分巡檢系統(tǒng)也需要人員在現場根據個人經驗利用終端進行記錄填報，工作量大，出錯率極高，影響生產安全穩(wěn)定運行。

2 智能巡檢系統(tǒng)設計開發(fā)

2.1 系統(tǒng)設計

平臺使用企業(yè)級SpringBoot技術框架，采用了B/S的3層架構，遵循RUP管理規(guī)范，服務器系統(tǒng)的體系架構采用的是MVC，從而可以更好地復用系統(tǒng)的業(yè)務邏輯，使整體系統(tǒng)結構做到強內聚，弱耦合，并通過標準的Html5技術，充分利用圖表、報表、GIS、視頻等多種展示手段，現場手持終端讀取設備ID和信息，并對關聯系統(tǒng)的數據進行集成調用，并利用公共網絡和企業(yè)內部網絡，將數據回傳至平臺，進行對比和管理，實現巡檢問題的智能對比分析和閉環(huán)管理，平臺功能的結構設計見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構

2.2 巡檢路線智能優(yōu)化

針對企業(yè)巡檢中不同類型巡檢點巡檢頻次不一致、相鄰巡檢點連通關系不均衡的情況，將各類型巡檢點進行網絡拓撲關系分析，然后對巡檢路線進行基于動態(tài)規(guī)劃的巡檢路線優(yōu)化，自動對巡檢路線進行智能排序，計算最優(yōu)巡檢路徑，從而推導出科學的巡檢路線，其優(yōu)化過程見圖2。

葉曉曉當裸模的事在校園里不脛而走，流言比風快，她走到哪里，都能感覺到像煙霧一樣的閑言碎語跟隨著他。在食堂、在開水房、在操場，她都能感覺到背后的竊竊私語，當她轉過頭去時，那些迷霧又三三兩兩散開。這讓她很是惱火：你們除了有妒忌，還有什么本事？！

圖2 巡檢路線優(yōu)化

2.3 巡檢標簽管理

標簽管理主要是對巡檢地點進行設備標簽編制，以RFID標簽作為巡檢設備的唯一標示，通過智能終端設備掃描標簽來實現巡檢任務的定位，加強對巡檢任務的監(jiān)管工作。為便于智能匹配，把主要維護設備名稱、類型、位號及主要參數以及其標準限值，噪、溫、振等參數也進行了關聯，同時對相關系統(tǒng)、歷史故障情況也進行了匹配關聯［4-5］。

3 功能實現

智能巡檢系統(tǒng)是基于RFID統(tǒng)一技術平臺，結合射頻自動識別技術、掌上設備技術和移動通信技術實現巡檢管理的專業(yè)應用系統(tǒng)。主要功能有：制定巡檢計劃、規(guī)劃最優(yōu)巡檢路線、定時生成巡檢任務、固化巡檢標準內容；自動提醒巡檢任務、監(jiān)督考核巡檢到位、實時上傳巡檢數據、回顧歷史巡檢數據；工作狀態(tài)監(jiān)督、推送缺陷；巡檢數據分析與統(tǒng)計、巡檢質量監(jiān)督考核等一系列功能，并可與通過網絡與企業(yè)現有生產MIS及GIS系統(tǒng)實現無縫連接、數據共享。巡檢管理人員通過該系統(tǒng)可了解、檢查巡檢工作情況，功能框架見圖3。

圖3 平臺功能框架

智能巡檢系統(tǒng)是基于RFID統(tǒng)一技術平臺，結合射頻自動識別技術、掌上設備技術和移動通信技術實現巡檢管理的專業(yè)應用系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要功能有：制定巡檢計劃、規(guī)劃最優(yōu)巡檢路線、定時生成巡檢任務、固化巡檢標準內容；自動提醒巡檢任務、監(jiān)督考核巡檢到位、實時上傳巡檢數據、回顧歷史巡檢數據；工作狀態(tài)監(jiān)督、推送缺陷；巡檢數據分析與統(tǒng)計、巡檢質量監(jiān)督考核等一系列功能，并可與通過網絡與企業(yè)現有生產MIS及GIS系統(tǒng)實現無縫連接、數據共享。巡檢管理人員通過該系統(tǒng)可有效了解、檢查巡檢工作情況，提高工作效率。

3.1 巡檢點管理

巡檢點管理主要是對各巡檢內容的制定，按巡檢點選擇巡檢內容，維護好以后，在制定巡檢任務的時候只要進行選擇其需要的巡檢點即可。此模塊主要實現巡檢點信息及巡檢內容巡檢耗時和巡檢周期管理的維護等功能。

3.2 巡檢路線管理

根據提前維護好的各巡檢點地理位置，結合巡檢點連通關系及巡檢耗時，生成巡檢點拓撲關系圖，從而輔助校驗巡檢信息設置是否得當，選擇完巡檢點確定后，根據巡檢類型、頻次、時長和難易程度進行排序，自動進行路線優(yōu)化，優(yōu)化完成后可以手動調整巡檢點順序。

3.3 巡檢任務管理

巡檢任務制定，支持巡檢任務初始化和調整的功能。巡檢任務信息包括巡檢范圍和應注意的事項、巡檢點、巡檢人和巡檢時間限制等進行交代說明。巡檢任務制定依賴于巡檢路線自動規(guī)劃的功能，按照日期、班次、巡檢區(qū)域，自動生成指定條件下的巡檢任務。

3.4 巡檢執(zhí)行管理

巡檢任務下發(fā)指用戶制定該巡檢任務的執(zhí)行人或執(zhí)行班組，在執(zhí)行人或班組下載巡檢任務到手持終端上時，系統(tǒng)將根據任務的下發(fā)情況，將巡檢人的巡檢范圍自動下載相關數據到手持終端上，供巡檢人員在巡檢過程中操作，對于同步到系統(tǒng)的數據，采用增量下載的方式提高下載速度。

3.5 巡檢數據分析

巡檢信息回傳到服務器后，用戶可以對巡檢過程進行查詢，查詢的內容包括漏檢點、超時巡檢點等。系統(tǒng)具有完善的統(tǒng)計功能，可以按人員、班組、時間段等進行統(tǒng)計，并可以將統(tǒng)計的信息以餅圖、柱圖等形式展示。統(tǒng)計結果也可以導入Excel文件或打印輸出。根據巡檢結果，生成設備參數變化追蹤效果圖。對正常、漏檢、超時等借助于不同顏色和圖標讓用戶對巡檢情況一目了然。

3.6 業(yè)務流程

巡檢人員接受任務后，利用手持終端選擇和下載相應的巡檢任務進入巡檢任務明細，開始進行巡檢任務，系統(tǒng)將首先提示用戶應注意的事項和危險點，待用戶確認后才正式開始巡檢工作。巡檢人員到現場后根據巡檢路線圖或根據采集的設備RFID，系統(tǒng)自動提示用戶對該設備的巡檢項目內容，并要求巡檢人在巡檢卡上進行打勾確認。如果在巡檢過程中發(fā)現問題，可在巡檢過程中直接填寫問題信息并提交處理，見圖4。

圖4 平臺業(yè)務流程

在填寫問題信息時，問題地點和設備將根據當前巡檢點位自動帶入，當屬于設備故障問題時，系統(tǒng)將各種設備的常見故障現象、可能原因和建議處理措施維護為標準問題及處置庫供使用人員選擇。在手持終端中添加的新問題，將自動上傳系統(tǒng)的問題管理中，進入問題處理流程。對于已經存在未閉環(huán)處理的問題，在用戶巡檢該點位時，系統(tǒng)將自動提示用戶該設備存在未消問題，并可直接調閱該設備的歷史問題及趨勢，若問題發(fā)展趨勢趨于嚴重，用戶還可以對問題信息進行調整，在巡檢結束后系統(tǒng)也可將修正后的信息同步到系統(tǒng)中，由負責人進行消缺處理。

4 結束語

智能巡檢系統(tǒng)通過對自動關聯檢查內容及標準庫，使巡檢人員必須按照標準規(guī)范進行，所有巡軌跡均可進行回放，所有歷史巡檢數據均可查閱，系統(tǒng)每天有巡檢提醒、每周有巡檢通報，加強了對巡檢人員的監(jiān)督管理。

在巡檢過程中根據當前巡檢點位自動帶出檢查標準，并通過相關實時系統(tǒng)對比分析異常情況，對于設備問題從故障庫中自動根據數據及現象匹配處置措施。此外系統(tǒng)自動生成臺賬和統(tǒng)計分析報表，滿足不同層級管理及考核要求，所有檢查項均可進行量化考核。相比于傳統(tǒng)巡檢方式，通過系統(tǒng)規(guī)范了員工的行為，也提高了巡檢的質量，漏檢率大幅降低、問題處理速度大幅提升，在提高巡檢工作效率的同時也方便巡檢管理人員進行有效監(jiān)督和管理，具有一定的實用性和可行性。

隨著無線通信技術以及AR、數字孿生、圖像識別技術的發(fā)展，如能將智能巡檢系統(tǒng)與企業(yè)的數據采集等信息系統(tǒng)有機的結合起來，進行可視化融合和情景化呈現，則更能充分發(fā)揮智能巡檢的優(yōu)勢，極大的提高巡檢的工作效率［6］。