石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)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(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備多樣化、大型化，生產(chǎn)區(qū)域廣泛等特點，在整個生產(chǎn)過程中，設(shè)備的巡查和保養(yǎng)對生產(chǎn)的正常進行意義重大。石油化工企業(yè)的設(shè)備復(fù)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(shè)備的老化和損壞，如果不能及時的發(fā)現(xiàn)并維護保養(yǎng)，極易造成重大的安全事故。

企業(yè)現(xiàn)場巡檢設(shè)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(shè)，其中一項重要建設(shè)內(nèi)容就是實施智能化巡檢。通過建設(shè)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(nèi)容，自動對比現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)和儀表數(shù)據(jù)的差異，并且利用后臺對巡檢的點、時間、人員進行詳細設(shè)定、跟蹤和自動預(yù)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(xiàn)場巡檢工作及主要問題

1.1 現(xiàn)場巡檢工作

現(xiàn)場巡檢是定時巡視，是指巡視檢查化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)施的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)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(shè)備檢修的依據(jù)，確保生產(chǎn)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(shè)備的故障信息，并把結(jié)果帶回相應(yīng)管理部門，有專門的技術(shù)人員進行分析總結(jié)檢修內(nèi)容，及時派出相關(guān)技術(shù)人員排除故障或者將故障控制在最小范圍內(nèi)，防止事故的發(fā)生，從而保證生產(chǎn)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(nèi)容包括：設(shè)備各項參數(shù)、機泵各項參數(shù)、調(diào)節(jié)閥開度和各種輔助設(shè)施，以及重要工藝參數(shù)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(shè)備正常運行的1項基礎(chǔ)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(guān)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(guān)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(nèi)容過多、流于形式

企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和設(shè)備實施的不斷增多，巡檢內(nèi)容、巡檢記錄、巡檢數(shù)據(jù)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(xiàn)場根據(jù)個人經(jīng)驗利用終端進行記錄填報，工作量大，出錯率極高，影響生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。

2 智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

平臺使用企業(yè)級SpringBoot技術(shù)框架，采用了B/S的3層架構(gòu)，遵循RUP管理規(guī)范，服務(wù)器系統(tǒng)的體系架構(gòu)采用的是MVC，從而可以更好地復(fù)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，使整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做到強內(nèi)聚，弱耦合，并通過標準的Html5技術(shù)，充分利用圖表、報表、GIS、視頻等多種展示手段，現(xiàn)場手持終端讀取設(shè)備ID和信息，并對關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行集成調(diào)用，并利用公共網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)回傳至平臺，進行對比和管理，實現(xiàn)巡檢問題的智能對比分析和閉環(huán)管理，平臺功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

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(guān)系不均衡的情況，將各類型巡檢點進行網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)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(dǎo)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(zhuǎn)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(shè)備標簽編制，以RFID標簽作為巡檢設(shè)備的唯一標示，通過智能終端設(shè)備掃描標簽來實現(xiàn)巡檢任務(wù)的定位，加強對巡檢任務(wù)的監(jiān)管工作。為便于智能匹配，把主要維護設(shè)備名稱、類型、位號及主要參數(shù)以及其標準限值，噪、溫、振等參數(shù)也進行了關(guān)聯(lián)，同時對相關(guān)系統(tǒng)、歷史故障情況也進行了匹配關(guān)聯(lián)［4-5］。

3 功能實現(xiàn)

智能巡檢系統(tǒng)是基于RFID統(tǒng)一技術(shù)平臺，結(jié)合射頻自動識別技術(shù)、掌上設(shè)備技術(shù)和移動通信技術(shù)實現(xiàn)巡檢管理的專業(yè)應(yīng)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(wù)、固化巡檢標準內(nèi)容；自動提醒巡檢任務(wù)、監(jiān)督考核巡檢到位、實時上傳巡檢數(shù)據(jù)、回顧歷史巡檢數(shù)據(jù)；工作狀態(tài)監(jiān)督、推送缺陷；巡檢數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計、巡檢質(zhì)量監(jiān)督考核等一系列功能，并可與通過網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)MIS及GIS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接、數(shù)據(jù)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(shù)平臺，結(jié)合射頻自動識別技術(shù)、掌上設(shè)備技術(shù)和移動通信技術(shù)實現(xiàn)巡檢管理的專業(yè)應(yīng)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(wù)、固化巡檢標準內(nèi)容；自動提醒巡檢任務(wù)、監(jiān)督考核巡檢到位、實時上傳巡檢數(shù)據(jù)、回顧歷史巡檢數(shù)據(jù)；工作狀態(tài)監(jiān)督、推送缺陷；巡檢數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計、巡檢質(zhì)量監(jiān)督考核等一系列功能，并可與通過網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)MIS及GIS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接、數(shù)據(jù)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(nèi)容的制定，按巡檢點選擇巡檢內(nèi)容，維護好以后，在制定巡檢任務(wù)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(xiàn)巡檢點信息及巡檢內(nèi)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(jù)提前維護好的各巡檢點地理位置，結(jié)合巡檢點連通關(guān)系及巡檢耗時，生成巡檢點拓撲關(guān)系圖，從而輔助校驗巡檢信息設(shè)置是否得當，選擇完巡檢點確定后，根據(jù)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(diào)整巡檢點順序。

3.3 巡檢任務(wù)管理

巡檢任務(wù)制定，支持巡檢任務(wù)初始化和調(diào)整的功能。巡檢任務(wù)信息包括巡檢范圍和應(yīng)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(wù)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(wù)。

3.4 巡檢執(zhí)行管理

巡檢任務(wù)下發(fā)指用戶制定該巡檢任務(wù)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(wù)到手持終端上時，系統(tǒng)將根據(jù)任務(wù)的下發(fā)情況，將巡檢人的巡檢范圍自動下載相關(guān)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，采用增量下載的方式提高下載速度。

3.5 巡檢數(shù)據(jù)分析

巡檢信息回傳到服務(wù)器后，用戶可以對巡檢過程進行查詢，查詢的內(nèi)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(jié)果也可以導(dǎo)入Excel文件或打印輸出。根據(jù)巡檢結(jié)果，生成設(shè)備參數(shù)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(wù)流程

巡檢人員接受任務(wù)后，利用手持終端選擇和下載相應(yīng)的巡檢任務(wù)進入巡檢任務(wù)明細，開始進行巡檢任務(wù)，系統(tǒng)將首先提示用戶應(yīng)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(xiàn)場后根據(jù)巡檢路線圖或根據(jù)采集的設(shè)備RFID，系統(tǒng)自動提示用戶對該設(shè)備的巡檢項目內(nèi)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(xiàn)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(wù)流程

在填寫問題信息時，問題地點和設(shè)備將根據(jù)當前巡檢點位自動帶入，當屬于設(shè)備故障問題時，系統(tǒng)將各種設(shè)備的常見故障現(xiàn)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(jīng)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(shè)備存在未消問題，并可直接調(diào)閱該設(shè)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(diào)整，在巡檢結(jié)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(jié)束語

智能巡檢系統(tǒng)通過對自動關(guān)聯(lián)檢查內(nèi)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(shù)據(jù)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(jù)當前巡檢點位自動帶出檢查標準，并通過相關(guān)實時系統(tǒng)對比分析異常情況，對于設(shè)備問題從故障庫中自動根據(jù)數(shù)據(jù)及現(xiàn)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(zhì)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(shù)以及AR、數(shù)字孿生、圖像識別技術(shù)的發(fā)展，如能將智能巡檢系統(tǒng)與企業(yè)的數(shù)據(jù)采集等信息系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，進行可視化融合和情景化呈現(xiàn)，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］。