探究石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

宋希勇 程會(huì)武

1.中國石油工程建設(shè)有限公司西南分公司 四川 成都 610041；2.塔里木油田公司 新疆 庫爾勒 841000

1 石化企業(yè)巡檢工作現(xiàn)狀

現(xiàn)場巡檢是石化企業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行定時(shí)巡檢，以便發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障點(diǎn)和安全隱患，同時(shí)詳細(xì)記錄信息，為設(shè)備檢修提供依據(jù)，保證生產(chǎn)裝置運(yùn)行安全、穩(wěn)定。巡檢工作是為了保障人員及時(shí)就位，并準(zhǔn)確記錄設(shè)備故障，將結(jié)果交于管理部門，由專業(yè)技術(shù)員分析總結(jié)，并委派技術(shù)人員間故障排除和控制，避免發(fā)生事故，進(jìn)而使石化企業(yè)能夠安全穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。當(dāng)前石化企業(yè)采用的巡檢模式是在固定時(shí)間內(nèi)，按照固定路線要求員工巡檢轄區(qū)范圍，主要巡檢設(shè)備參數(shù)等內(nèi)容。

石化企業(yè)通過巡檢工作確保設(shè)備運(yùn)行正常，但是在實(shí)際巡檢時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些不足。一方面，巡檢線路交叉重疊，效率不高。巡檢時(shí)，不同單位關(guān)注點(diǎn)各有差異，巡檢對象和危險(xiǎn)度也不同，各巡檢點(diǎn)的點(diǎn)位和巡檢時(shí)間、頻次等都有差異，因此巡檢路線可能會(huì)存在交叉、重復(fù)現(xiàn)象，效率不高，時(shí)間重疊，其他時(shí)段可能有空缺。另一方面，巡檢內(nèi)容多，形式化。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，設(shè)備的增多，巡檢記錄、內(nèi)容、匯總、統(tǒng)計(jì)分析等工作都由工作人員人工錄入，出錯(cuò)率比較高。當(dāng)前大多數(shù)所用的巡檢系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是巡更系統(tǒng)，只能夠用于管理巡檢考勤，記錄的信息需要在操作室或是辦公室填報(bào)，有些巡檢系統(tǒng)在現(xiàn)場也可以由工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)記錄填報(bào)，但是工作量很大，容易出錯(cuò)，對生產(chǎn)安全運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生影響。因此，石化企業(yè)為提高巡檢質(zhì)量和效率，開發(fā)了智能巡檢系統(tǒng)[2]。

2 石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能巡檢系統(tǒng)采用B/ S 架構(gòu)，其中包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、多應(yīng)用服務(wù)器以及Web 服務(wù)器等部分，B/ S 架構(gòu)下，Web 瀏覽器可以用于用戶工作界面，前端可以實(shí)現(xiàn)少數(shù)事務(wù)性邏輯，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)主要事務(wù)性邏輯，總共三層結(jié)構(gòu)，可以降低計(jì)算機(jī)負(fù)載，降低成本。

該系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1 所示，其中包括數(shù)據(jù)庫、管理軟件、APP、數(shù)據(jù)收集終端、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、管理服務(wù)器和站點(diǎn)PC 終端等部分，可以用于設(shè)備巡檢管理，對于設(shè)備全面檢修維護(hù)可以貫徹落實(shí)周期性檢查檢修標(biāo)準(zhǔn)，通過對比歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)可以自動(dòng)上報(bào)一場設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)即時(shí)考核閉環(huán)管理[3]。

圖1 總體設(shè)計(jì)

石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)從功能上可以分成三部分，其一為讀寫NFC 卡，利用NFC 標(biāo)簽獲得巡檢信息，提高工作效率，避免人為漏洞；其二為手持移動(dòng)終端收集錄入巡檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)；其三為根據(jù)服務(wù)端系統(tǒng)分配用戶和權(quán)限，查詢并統(tǒng)計(jì)巡檢數(shù)據(jù)，監(jiān)控巡檢人員[4]。按照系統(tǒng)功能需求和結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)整體功能劃分如圖2 所示。

圖2 功能模塊

3 石化企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用可以提高傳統(tǒng)巡檢管理效率，該系統(tǒng)開發(fā)分為服務(wù)器端和手持移動(dòng)終端兩部分，前者為計(jì)量人員提供巡檢工作管理服務(wù)，后者為巡檢人員現(xiàn)場巡檢工作提供幫助，二者操作簡便，均方便錄入并管理巡檢數(shù)據(jù)。

3.1 手持終端開發(fā)設(shè)計(jì)

手持終端是按照巡檢需求和企業(yè)管理方法設(shè)計(jì)的，包括無線智能巡檢與讀寫NFC 卡信息卡兩部分功能，前者主要用于錄入巡檢數(shù)據(jù)、記錄管理、提交數(shù)據(jù)、拍照管理等，后者主要用于巡檢人員讀取信息卡以及區(qū)域信息進(jìn)行相應(yīng)的巡檢工作[5]。

手持終端是基于Android 系統(tǒng)和Eclipse 工具開發(fā)的。該操作功能主要是為方便巡檢人員手持設(shè)備操進(jìn)行巡檢，涉及內(nèi)容較多，設(shè)計(jì)時(shí)先要擁有個(gè)人賬號(hào)信息登錄系統(tǒng)，且每個(gè)賬號(hào)是唯一的，系統(tǒng)管理員對用戶名、初始密碼進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，并針對不同用戶分配相應(yīng)的角色、權(quán)限等。輸入用戶名和密碼后登錄系統(tǒng)，進(jìn)入操作界面，其中包括巡檢管理、記錄管理、數(shù)據(jù)提交、拍照記錄、系統(tǒng)設(shè)置和退出等功能[6]。

（1）巡檢管理功能主要用于巡檢人員讀取NFC 區(qū)域信息卡，通過讀取信息可以了解巡檢區(qū)域信息并查看巡檢設(shè)備，核實(shí)信息，錄入設(shè)備問題。該界面中，巡檢人員通過單選列表錄入巡檢信息，但是在未提交前可進(jìn)行適當(dāng)修改，如遇特殊情況需添加備注，為巡檢管理提供基礎(chǔ)。

（2）記錄管理功能是巡檢人員對已經(jīng)巡檢區(qū)域和未巡檢區(qū)域信息的查看，通過查看記錄了解巡檢工作進(jìn)度和巡檢區(qū)域情況。

（3）數(shù)據(jù)提交功能是用于巡檢完成后工作人員利用網(wǎng)絡(luò)將手持移動(dòng)端中存儲(chǔ)的信息數(shù)據(jù)提交給計(jì)量中心，通信傳輸采用的是IP 訪問服務(wù)端Web 服務(wù)。數(shù)據(jù)提交后無法修改。

（4）拍照管理功能是巡檢人員巡檢時(shí)如遇特殊情況由手持終端設(shè)備拍照記錄下來，上傳數(shù)據(jù)庫中。該功能分為拍照和圖庫選擇，圖片采用base64 編碼模式上傳，傳輸過程中有程序進(jìn)行壓縮處理，大小則按照像素和分辨率調(diào)整，一般在100k 左右，命名形式為時(shí)間+ 區(qū)域信息卡ID+ 用戶信息碼，管理人員通過上傳的招聘了解故障情況，進(jìn)而制定緊急預(yù)案[7]。

（5）系統(tǒng)設(shè)置功能提供系統(tǒng)說明和巡檢區(qū)域選擇服務(wù)，為巡檢人員提供設(shè)備學(xué)習(xí)和在線參考功能。

（6）退出功能是為保證系統(tǒng)安全設(shè)置的操作，系統(tǒng)使用完成點(diǎn)擊退出按鈕可以退出系統(tǒng)，確保安全。

讀寫NFC 卡信息卡功能可以定義巡檢區(qū)域信息，利用系統(tǒng)讀寫功能管理NFC 信息化，由管理人員負(fù)責(zé)寫入?yún)^(qū)域信息，確保信息準(zhǔn)確實(shí)時(shí)，巡檢人員和管理人員能夠利用讀卡功能了解其中的區(qū)域信息，將巡檢工作直觀具體體現(xiàn)出來。

3.2 服務(wù)器端程序

服務(wù)器端功能包括巡檢工作數(shù)據(jù)中心和控制中心，其為巡檢人員提供管理服務(wù)，其中包括巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理、巡檢監(jiān)控等內(nèi)容，可以保證企業(yè)生產(chǎn)安全。

服務(wù)器端程序分為系統(tǒng)管理和巡檢管理，前者用于管理人員管理系統(tǒng)不同層面，例如用戶管理、角色分配等，后者用于管理巡檢數(shù)據(jù)、區(qū)域和人員，例如選件數(shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出打印等（見圖3）。

衛(wèi)星地圖標(biāo)注巡檢區(qū)域信息，已經(jīng)巡檢完成區(qū)域和未巡檢區(qū)域分別標(biāo)注紅色和綠色，利用衛(wèi)星地區(qū)繪制巡檢路線，手持移動(dòng)端發(fā)送位置信息，并由服務(wù)器端接受，同時(shí)繪制路線圖，將巡檢系統(tǒng)打開，手持端設(shè)備通過定位導(dǎo)航將經(jīng)緯度信息實(shí)時(shí)傳輸給服務(wù)端，傳輸完成后退出，停止信息發(fā)送。

3.2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能主要用于管理巡檢系統(tǒng)用戶、權(quán)限等，系統(tǒng)管理人員在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)修改查詢用戶和角色，并按照工作內(nèi)容和性質(zhì)分配用戶權(quán)限。該功能開發(fā)采用持久化技術(shù)，開發(fā)時(shí)將數(shù)據(jù)庫用戶表、角色表以及權(quán)限表關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的用戶類、角色類中，在Sq1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成對象，用戶利用操作功能管理用戶和角色權(quán)限。此外，系統(tǒng)該管理也可以設(shè)定巡檢區(qū)域，編輯NFC 信息化。

3.2.2 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理功能主要針對的是基層巡檢人員，管理人員利用該功能查詢基層巡檢人員的巡檢數(shù)據(jù)、并統(tǒng)計(jì)分組、導(dǎo)出分析，可以監(jiān)控巡檢人員的巡檢路線，管理巡檢區(qū)域相關(guān)信息。管理人員根據(jù)分析統(tǒng)計(jì)的巡檢數(shù)據(jù)制定應(yīng)急維護(hù)方案，利用巡檢監(jiān)控對巡檢路線進(jìn)行跟蹤，確保巡檢時(shí)效，利用巡檢區(qū)域控制了解區(qū)域巡檢情況，已經(jīng)巡檢區(qū)域和未巡檢區(qū)域圖標(biāo)不同，實(shí)時(shí)更新，方便管理人員把握整個(gè)巡檢情況，并完善管理，以便了解故障，方便維修[8]。

（1）巡檢記錄功能。該功能用于查詢、統(tǒng)計(jì)、分析服務(wù)器中的所有巡檢數(shù)據(jù)，根據(jù)巡檢時(shí)間進(jìn)行排序，其中利用DevExpress 控件實(shí)現(xiàn)分組統(tǒng)計(jì)。

（2）故障記錄功能。該功能主要是指記錄功能的下屬子集，其主要是讓管理人員明確問題巡檢區(qū)域、設(shè)備，及時(shí)把握故障數(shù)據(jù)，問題字段用紅色字體標(biāo)注。

（3）監(jiān)控連線功能。該功能用于跟蹤巡檢人員的路線，利用手持終端中的GPS 功能自動(dòng)傳輸位置至服務(wù)端，用于確定巡檢具體位置，其服務(wù)器端利用Google 地圖開放接口，采用GMaP 開發(fā)包以便人員能夠在Web 應(yīng)用程序中嵌入谷歌地圖，大小為2kb。通過手持端可以將經(jīng)緯度信息上傳到數(shù)據(jù)庫中，在地圖標(biāo)記上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)連線，構(gòu)成巡檢路線圖，提供衛(wèi)星地圖與模擬地圖兩種模式。

（4）巡檢監(jiān)控?？梢燥@示巡檢區(qū)域信息，管理人員可以調(diào)整區(qū)域信息，在Web 界面上將巡檢區(qū)域地圖嵌入。

（5）缺陷管理。該功能是巡檢人員利用手持終端設(shè)備配招將現(xiàn)場故障情況進(jìn)行拍照后上傳至服務(wù)器端，由管理人員根據(jù)現(xiàn)場普通情況判斷故障區(qū)域和具體內(nèi)容，進(jìn)而提出解決方案。

3.3 系統(tǒng)安全保障

為保證企業(yè)智能巡檢系統(tǒng)安全，提出了一些安全保障促使。針對系統(tǒng)應(yīng)用，采用權(quán)限分配措施，按照用戶身份對不同操作權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，需要接受身份認(rèn)證，避免推諉責(zé)任。針對網(wǎng)絡(luò)，采用防火墻和其他的安全策略，例如定期殺毒、掃描系統(tǒng)，并關(guān)閉非必要使用端口，定期更換復(fù)雜的登錄密碼。針對數(shù)據(jù)庫用戶信息，采用哈希加密算法加密密碼，避免數(shù)據(jù)庫信息泄露；針對數(shù)據(jù)庫信息備份，可以定期備份維護(hù)數(shù)據(jù)庫文件保護(hù)信息安全。

4 結(jié)語

綜上所述，石化企業(yè)通過智能巡檢系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)聯(lián)檢查內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行巡檢作業(yè)，記錄巡檢情況，查閱巡檢數(shù)據(jù)，可有效監(jiān)管巡檢人員和巡檢工作。本系統(tǒng)的應(yīng)用可以加強(qiáng)信息交互，提高工作效率，滿足企業(yè)需求。系統(tǒng)利用手持終端設(shè)備和Android 操作系統(tǒng)、NFC 讀卡技術(shù)、GPS 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能巡檢，有效解決了人工巡檢問題，具有可行性，值得推廣應(yīng)用。