1 前言
       iPES油氣水井生產物聯網系統（Intelligent Production Engineering System for Wells）是一套基于自動化技術、計算機技術、網絡技術、系統工程技術以及油氣田開發專業技術，以提高油田數字化水平、單井產能、系統效率和降低能耗為目的，集數據采集、數據管理、生產預測、工程分析、遠程計量、優化設計、措施計劃安排、控制執行等于一體的綜合信息平臺[1]。該平臺產生的故障診斷結論分兩類：油氣生產設備故障報警和物聯設備及其網絡故障報警。油氣生產設備故障是由油田管井組人員根據下達的工單內容進行管理和處理；物聯設備及其網絡故障處理是由自動化維護人員進行管理。在當前油田日常故障處理中更多的是依賴人工作業和個人經驗，這大大降低了生產效率，而且在故障處理時也存在著延誤性。針對目前油氣水井故障處理情況，油田在油氣生產設備故障和物聯設備及其網絡自身故障問題中急需一套解決方案來解決，而以往油田故障處理情況和用戶反饋的意見也為建立iPES工單系統奠定了基礎。
       本文介紹的iPES工單系統是應用物聯網技術以快速處理故障報警、提高生產效率為目的的工單系統軟件。該系統對油氣水井出現各種報警故障和物聯設備及其網絡故障進行處理，實現工單下達任務的自動流轉和實時流轉，各管井組人員通過智能PDA登陸，查詢、下載工單任務，實時獲取工單內容，進行故障處理，通過無線網絡上報處理結果和反饋信息，提交到控制中心，控制中心根據信息反饋的情況及時進行故障自檢，并能隨時做出決策和指揮，真正實現對報警故障快速有效地處理，從而提高生產效率，降低油田人員的生產勞動強度。
2 系統架構
       該系統是在windows 操作系統上自主研發，采用B/S架構，以TCP/IP作為基礎數據傳輸協議，通過通信網絡無線數據通道GPRS/3G/wifi等，將控制中心的工單數據下發到智能PDA終端上，由油田管井組人員將故障處理完成情況進行實時的反饋。該系統利用智能PDA作為訪問工具，通過無線網絡接入實時控制中心平臺，讓管井組人員在任何時間、任何地點能夠登陸平臺進行工作處理，并實時獲取最新工單情況。在報警故障維修時應用物聯網技術對維修設備無線物聯，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的目的。
       整個系統采用分層的設計思路，層與層之間為松耦合設計，采用明確定義的接口來交互作用，任一層的內部變化不影響其它層的運行，具備很強的擴展性能與適應性能，完全能夠支持隨以后使用過程中不斷變化的應用。構建本系統由用戶層、業務邏輯層、數據層組成。用戶層實現用戶通過web、智能PDA終端訪問；業務邏輯層是對數據層的操作，對數據業務邏輯處理；采用oracle數據庫作為工單處理系統的底層數據庫構成了該系統的數據層。移動智能PDA的應用則是實現物聯設備安裝、工單派發、故障處理情況的反饋和物聯網設備數據交互及應用等功能，使得在處理單井故障情況下更加智能化。
       本系統分為六大子系統，包括系統管理子系統、工單管理子系統、日常巡檢子系統、維護保養工單子系統、故障維修工單子系統和設備安裝工單子系統。工單系統應用架構如圖1和圖2所示。

3 工單系統功能設計
3.1 系統管理子系統
       實現整個系統的模塊配置、界面設置等功能，是整個系統框架的管理。分別包括系統組織機構管理、系統角色用戶管理、系統配置和系統日志。
3.1.1 系統組織機構管理
       對系統組織機構能實現添加、刪除、修改等功能管理。
3.1.2 系統角色用戶管理
       添加系統角色（管理角色名稱、當前狀態、可操作單位和所有權限等功能）、系統角色權限（設定角色權限管理）、用戶設置（添加用戶名稱并設置啟用狀態和管理范圍）等功能。
3.1.3 系統配置
       實現系統間配置、模塊間配置和報表間配置等功能。并且可以靈活的配置之間相關內容。
3.1.4 系統日志
       根據時間、子系統名稱、用戶名稱等條件查詢系統日志（包括用戶名稱、活動時間、子系統名稱、模塊分類名稱、明細模塊名稱和IP地址）。
3.2 工單管理子系統
       實現整個工單的管理，包括工單類型、模塊管理、綜合查詢和統計分析。能夠自動生成各種所需工單，進行下達流轉。
3.2.1 工單類型
       對工單類型可以靈活實現添加、刪除、修改、克隆等功能。
3.2.2 工單模板管理
       實現工單模板的靈活配置，自動生成所需類型工單模板。
3.2.3 工單綜合查詢
       根據自動下達的所有工單情況，按工單編號、日期、井號等條件進行綜合查詢。
3.2.4 工單統計分析
       按工單編號、日期、井號等條件查詢工單統計內容，并對其統計工單情況（工單編號、工單模板、工單類型、工單內容等）進行分析。
3.3 日常巡檢工單子系統
       實現巡檢工單的查詢及下載、巡檢工單的內容、巡檢準備內容、無線物聯（PDA）、巡檢工作單、巡檢信息反饋和巡檢完成確定等。巡井人通過智能PDA終端登陸，對巡檢工單進行查詢及下載，了解巡檢工單內容和巡檢準備內容，當巡井任務接受后，巡井人到現場進行人工巡井，通過無線物聯PDA進行設備物聯，狀態匹配成功后進行預定義人工巡井，反饋巡井狀況到控制中心進行智能巡井，待自動巡井完成后，巡井完成得到確認，巡井任務結束。
3.3.1 巡井范圍設定
       對巡井范圍設定實現添加、刪除、維護等功能。
3.3.2 巡井工單管理
       對巡井機制（實現添加、刪除、修改等功能）、巡井內容（實現添加、刪除、修改等功能）、巡井工單自動生成和下發（對巡井工單進行今日、昨日查詢和下載工單內容）、巡井信息監控（按井號、日期等條件查詢巡井結果、巡井狀態和巡井下一步工作等情況）等功能進行管理。
3.3.3 巡井工單統計分析
       記錄巡井的狀況反饋、巡檢報告和巡井的完成時間等。當巡井任務完成后，還可以查詢該巡井工單編號下的巡井信息，包括工單數據、工作內容、準備事項、檢查項、工作要求、物聯設備等。
3.4 維護保養工單子系統
       實現維護保養工單的查詢及下載、維護保養工單內容、維護保養準備內容、無線物聯（PDA）、維護保養信息反饋和維護保養工作完成確定等。
3.4.1 維修保養周期管理
       對保養周期管理實現錄入、刪除、修改等功能。
3.4.2 維修保養工單管理
       對工單生成、下發（可實現查詢下載維護保養工單情況）和監控保養狀態（按井號、日期等條件查詢維修保養結果、完成時間、進行狀態和下步工作情況等內容）等功能進行管理。
3.4.3 維修工單統計分析
       統計保養情況的狀況反饋和反饋時間等。當保養維護工作完成后，還可查詢該維修保養工單編號下的保養信息，包括工單數據、工作內容、準備事項、保養項、工作要求、保養物聯設備等。
3.5 故障維修工單子系統
       實現故障維修工單的查詢及下載、維修工單內容、維修工作準備內容、無線物聯（PDA）、維修信息反饋和維修工作完成確認等。
3.5.1 故障報警配置模塊
       對故障巡視內容、維修準備材料和故障處理步驟等內容實現添加、刪除、修改等操作功能。
3.5.2 故障報警工單管理
       對報警工單管理實現自動生成工單、下發（可實現查詢下載故障報警工單內容）、監控反饋信息（按井號、日期等條件查詢反饋內容、反饋時間、確認的原因等信息）和查詢故障處理過程中反饋情況（查詢故障維修內容、維修要求收到時間、維修完成時間、當前處理狀態、告警級別等情況）等功能。
3.5.3 故障報警工單統計分析
       統計故障報警的故障原因補充說明、維修結果和維修檢測結果等。當故障維修工作完成后，還可查詢該故障維修工單編號下的維修情況信息，包括工單數據、巡視內容、巡井人、故障檢查完成時間、故障處理步驟、維修準備材料和維修限定完成的時間等。故障維修工單流程如圖3所示。

3.6 物聯設備安裝工單
       實現物聯設備安裝工單的查詢接收及下載、安裝的指導步驟、無線物聯設備綁定、設備檢測、設備安裝工況追蹤情況和任務完成確認情況等。
3.6.1 物聯設備管理
       添加設備錄入（對設備錄入實現添加、刪除、修改等功能）、井號匹配（對井號進行物聯監測匹配）、安裝情況（按日期、井號等條件查詢安裝日期、安裝設備、安裝物聯狀態等情況）等功能。
3.6.2 設備安裝工單管理
       對自動生成工單、下發（可實現查詢下載工單安裝步驟、準備材料、安裝設備名稱等內容）和監控安裝情況（按日期、井號等條件查詢安裝設備類型、設備編號、位置信息、當前參數、采集時間和參數值等內容）等功能進行管理。
3.6.3 設備安裝工單統計分析
       統計設備安裝的完成情況和完成時間等。當安裝設備完成后，還可查詢該設備工單編號下的安裝情況，包括安裝位置、安裝設備列表、安裝設備所需材料、安裝人、安裝完成限定時間、安裝指導步驟、設備檢測單等。
4 結論
通過上面的研究，對該系統有如下認識。
（1）該工單系統實現了油氣生產設備及物聯設備故障數據的外部獲取、內部數據共享，方便快捷地進行數據訪問。
（2）能夠準確快速地了解油氣水井出現的各種故障問題，同時避免單靠人工管理處理故障時出現相關延誤性；在油氣水井生產設備故障和物聯設備及其網絡故障發生時不僅能快速獲知，而且能夠及時診斷、實時處理。
（3）該工單系統軟件功能強、性能穩定，具有良好的開放性、兼容性和擴展性，能實時通過智能PDA終端無線連接到控制中心上，實現管井組人員與控制中心隨時聯系，準確快速地對報警故障問題進行解決，實時反饋完成情況。
（4）采用瀏覽器/服務器（網絡+數據庫）的系統體系結構，實現網上報警故障信息的查詢與診斷、工單的派發，提高了故障報警處理效率，降低了油田人員生產勞動強度。通過關鍵告警集中展現、工單自動派發、物聯設備監控、故障實時反饋和控制中心自我檢測，實現油氣水井報警故障和物聯設備及其網絡故障處理智能化。
參考文獻：
[1] 檀朝東等．油氣水井生產物聯網系統iPES的技術研究[J]．中國石油和化工，2012，3：61~64．
作者簡介：王新義，2005年畢業于中國石油大學（華東）工商管理專業，現在吐哈油田溫米采油廠，主要從事合同及造價管理工作，e-mail：wangxinyi@petrochina.com.cn，電話：13909953673，0995-8377869。