新一代信息技術(shù)在氣礦行業(yè)的應(yīng)用研究

華晶晶 熊智超

摘??要：當(dāng)前，全球能源格局正在發(fā)生深刻變化，新一代信息技術(shù)與氣礦行業(yè)的深度融合應(yīng)用成為助推行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、降本增效的助推器。近年來，能源行業(yè)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G等新一代信息技術(shù)應(yīng)用中重點探索的垂直領(lǐng)域，為加強(qiáng)對該行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的理解，做好引導(dǎo)服務(wù)，開展了本項研究工作。研究發(fā)現(xiàn)，油氣行業(yè)通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)實時操作監(jiān)控、無人化值守、遠(yuǎn)程運維、能源調(diào)度，已經(jīng)成為氣礦行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必要路徑。

關(guān)鍵詞：氣礦行業(yè);新一代信息技術(shù);轉(zhuǎn)型發(fā)展

近年來，新一代信息技術(shù)在垂直行業(yè)的應(yīng)用與“融合”成為各地政府部門、行業(yè)發(fā)展關(guān)注的重點，各行業(yè)差異化的融合發(fā)展路徑更是研究的重中之重，能源行業(yè)作為流程型行業(yè)的典型代表，新技術(shù)應(yīng)用場景尚未開展定向分析。今年以來，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、5G等為代表的數(shù)字“新基建”成為疫后經(jīng)濟(jì)提振復(fù)蘇、產(chǎn)業(yè)提速轉(zhuǎn)型的強(qiáng)勁引擎，“融合”成為氣礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展的突破口和著力點，成為帶動制造業(yè)向數(shù)據(jù)驅(qū)動型創(chuàng)新體系和發(fā)展模式轉(zhuǎn)變、后疫情時代經(jīng)濟(jì)重塑和增長動能的關(guān)鍵著力點，通過對氣礦行業(yè)新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、問題和新技術(shù)融合建議路徑的分析，為相關(guān)部門的差異化研究提供參考。

1?新背景形勢下氣礦行業(yè)整體發(fā)展趨勢分析

當(dāng)前，我國油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨資源品質(zhì)劣質(zhì)化、勘探目標(biāo)多元化、開發(fā)對象復(fù)雜化、國際油氣價格低位徘徊等多重挑戰(zhàn)，降本、提質(zhì)、增效成為氣礦行業(yè)企業(yè)新形勢下求生存、謀發(fā)展、促改革的必然選擇。根據(jù)預(yù)測，數(shù)字技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，能夠讓油氣生產(chǎn)成本減少10%-20%、可采儲量提高5%。隨著“新基建”等工作的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)催生出的生產(chǎn)環(huán)節(jié)“無人化”，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能帶來的數(shù)據(jù)挖掘、利用與輔助決策，將實現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅降低，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在氣礦行業(yè)預(yù)測性維護(hù)、遠(yuǎn)程操作、生產(chǎn)過程優(yōu)化等方面發(fā)揮著不可替代的作用，同時隨著更大規(guī)模的實時監(jiān)控和自動化操作的上線，更快速和超低延遲的5G將成為油氣數(shù)字化的“最大推手”，借助新一代信息技術(shù)和精良裝備實現(xiàn)采礦智能化、高效化已經(jīng)成為大勢所趨。

2?信息化技術(shù)應(yīng)用行業(yè)現(xiàn)狀

氣礦物聯(lián)網(wǎng)信息化建設(shè)已初見規(guī)模和成效，針對業(yè)務(wù)應(yīng)用整合、數(shù)據(jù)集成的工作正在開展，為信息化技術(shù)深度應(yīng)用提供了信息基礎(chǔ)，信息的智能化應(yīng)用將是未來智能化運營的核心。目前，氣礦行業(yè)信息化技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個方面。

2.1?AI輔助決策

油氣行業(yè)對AI輔助決策的應(yīng)用已經(jīng)躍過最初的規(guī)劃和管道腐蝕、抽油井等初步應(yīng)用階段，中石油、中石化均已初步探索基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和AI技術(shù)融合應(yīng)用的輔助決策。并已經(jīng)建立大型的通用智能業(yè)務(wù)平臺，同時具備支撐幾個智能業(yè)務(wù)場景的能力，并逐步開展油藏分析、鉆井風(fēng)險、電泵井故障等預(yù)測分析。

2.2?大數(shù)據(jù)應(yīng)用

部分企業(yè)已經(jīng)通過建立具有海量數(shù)據(jù)值、多條數(shù)據(jù)鏈的“數(shù)據(jù)服務(wù)中心”，搭建了“標(biāo)準(zhǔn)化、實時化、可視化”的場景式系統(tǒng)，并逐步將數(shù)字化服務(wù)通過地面向地下延伸。還有部分企業(yè)可以通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)準(zhǔn)確識別鉆井作業(yè)中可能出現(xiàn)的異常情況，幫助勘探采礦人員繪制油藏動態(tài)圖。

2.3?數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬數(shù)字孿生體，通過模擬“將要”發(fā)生的場景來預(yù)判生產(chǎn)率、生產(chǎn)的可靠性。部分企業(yè)通過對鉆孔、運輸、采探等過程進(jìn)行模擬，確定虛擬設(shè)備和工藝流程設(shè)計是否可行，從而實現(xiàn)降低故障成本。同時，建立數(shù)字孿生場景可以進(jìn)行線上線下的實時反向控制。

2.4?無人機(jī)和機(jī)器人應(yīng)用

“無人機(jī)”和機(jī)器人可以克服危險巡查、盲區(qū)巡查等問題，并彌補(bǔ)了遙感衛(wèi)星執(zhí)法周期長、分辨率低的缺點，迅速到達(dá)需監(jiān)控、檢查的區(qū)域，獲得準(zhǔn)確的視頻和高精度圖像，機(jī)器人的輔助可以幫助值守人員實現(xiàn)更為精細(xì)的遠(yuǎn)程操控作業(yè)以及害氣體濃度、含氧量等重要信息的監(jiān)測。

3?當(dāng)前氣礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)問題

雖然氣礦行業(yè)轉(zhuǎn)型已有一部分成效，但是在新技術(shù)的融合應(yīng)用、發(fā)展基礎(chǔ)層次等方面仍有瓶頸和不足。具體體現(xiàn)在：

3.1?新技術(shù)應(yīng)用不足

一是AI技術(shù)應(yīng)用較淺，以算法模型、圖像識別、視頻識別為代表的AI技術(shù)普遍應(yīng)用不深;二是大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用不足，基于氣礦勘探、采礦、運輸?shù)冗^程的數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)交易等機(jī)制尚未建成，工業(yè)模型、工業(yè)機(jī)理尚未沉淀形成共性能力并賦能行業(yè)發(fā)展;三是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用不深，因以5G、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、IPV6、時間敏感網(wǎng)絡(luò)等為代表的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及率不高。四是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用不足，以NB-IOT、LORA、智能傳感為代表物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在管道監(jiān)測預(yù)警、油氣傳輸?shù)阮I(lǐng)域未普及。

3.2?融合發(fā)展基礎(chǔ)層次不齊

一是大部分企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)量眾多、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，系統(tǒng)集成難度較大，共享應(yīng)用不充分;二是受制于行業(yè)的特殊性需求，大部分企業(yè)以自建云、自建平臺為主，且企業(yè)主體分部較為分散，普遍存在數(shù)據(jù)存儲與處理能力不足，數(shù)據(jù)中心建設(shè)集約度不高等問題;三是網(wǎng)絡(luò)安全形式日益嚴(yán)峻，數(shù)字化轉(zhuǎn)型突破了工業(yè)系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)外的傳統(tǒng)邊界，網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險覆蓋了整個生產(chǎn)經(jīng)營過程。

4?氣礦行業(yè)轉(zhuǎn)型路徑思考

站在新的歷史方位，大力推進(jìn)新一代信息技術(shù)在氣礦行業(yè)的深入融合應(yīng)用，是貫徹落實黨中央、國務(wù)院決策部署的重大舉措，是搶占產(chǎn)業(yè)競爭制高點、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇，是推動我國制造業(yè)質(zhì)量變革、效率變革、動力變革的戰(zhàn)略支點。

4.1?加快推進(jìn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用的系統(tǒng)化解決方案

如圖1所示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的全新經(jīng)濟(jì)生態(tài)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用模式，推動形成全新的工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系，解決多系統(tǒng)、多類數(shù)據(jù)融合問題。建議積極融合“新基建”發(fā)展戰(zhàn)略，緊跟“十四五”期間重點發(fā)展方向，以邊緣側(cè)改造為基礎(chǔ)，實現(xiàn)場站設(shè)備數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，助力全流程一體化管控。同時，推動私有云與公有云的銜接融合，借力公有云提升企業(yè)數(shù)據(jù)處理分析的能力。加快新技術(shù)、新平臺、新網(wǎng)絡(luò)等疊加應(yīng)用，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系推進(jìn)氣礦行業(yè)探索新模式、新業(yè)務(wù)、新流程。