舒 松，何新洲，杜 力，喻 會(huì)

（長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院，武漢 430074）

0 引言

由于物聯(lián)網(wǎng)本身是通過(guò)海量的多種類(lèi)型傳感器的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)的，每一個(gè)傳感器本身都是信息源，不同類(lèi)型的傳感器能夠捕獲到不同的信息內(nèi)容[1]。

而且，傳感器所捕獲的數(shù)據(jù)具備實(shí)時(shí)性，能夠按照一定的時(shí)間周期對(duì)信息進(jìn)行不斷的更新。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油裝備制造業(yè)之中擁有較為廣闊的應(yīng)用前景[2]。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油裝備制造業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油裝備制造業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩方面：

1.1 FRID系統(tǒng)制訂精準(zhǔn)節(jié)拍

作為自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，F(xiàn)RID射頻識(shí)別技術(shù)無(wú)需人工操作以及直接接觸，只需利用射頻信號(hào)便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的準(zhǔn)確識(shí)別，同時(shí)取得有關(guān)數(shù)據(jù)資料，這在較為惡劣的工作環(huán)境下尤其適用[3]。

FRID射頻識(shí)別技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于可以在同一時(shí)間完成數(shù)個(gè)處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的目標(biāo)對(duì)象的準(zhǔn)確識(shí)別，操作簡(jiǎn)單快捷。

將FRID射頻識(shí)別系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，一方面，可以為石油裝備制造業(yè)的業(yè)務(wù)流程制定精準(zhǔn)節(jié)拍[4]；另一方面，為實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵組件的嚴(yán)密安全追蹤提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

不管基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的FRID系統(tǒng)是通過(guò)何種構(gòu)架方式實(shí)現(xiàn)的，其技術(shù)基礎(chǔ)依然是互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)傳播方式的融合，將物體信息進(jìn)行準(zhǔn)確的傳遞。

而且，在物聯(lián)網(wǎng)上，傳感器定時(shí)采集到的信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，為了確保數(shù)據(jù)傳播的正確性與及時(shí)性，還需要通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議才能夠?qū)崿F(xiàn)。

本身除了能夠通過(guò)傳感器和網(wǎng)絡(luò)獲取并且傳播數(shù)據(jù)之外，其本身也具有一定的數(shù)據(jù)智能處理能力[5]。不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)物體的智能控制，而且還能夠?qū)鞲衅髋c智能處理器進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)的分析和處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以及信息傳感設(shè)備，按照一定的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)物與物之間、物與人之間以及人與人之間的相互連接的網(wǎng)絡(luò)[6]。

具體而言，物聯(lián)網(wǎng)包括了感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層三個(gè)層次的內(nèi)容?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的FRID系統(tǒng)應(yīng)用基本原理如圖1所示。

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，石油裝備制造業(yè)生產(chǎn)模式也相應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從之前的按庫(kù)存生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榘从唵窝b配或者是按訂單設(shè)計(jì)的模式，產(chǎn)品生產(chǎn)方式的精益化程度逐步提升，這樣，跟蹤、控制包括原材料、零部件以及最終產(chǎn)品就變得尤其重要，從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，物料及質(zhì)量追蹤也是ERP系統(tǒng)的重要工作之一。FRID射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)信息的采集采取的是非接觸的方式，可以最大限度的確保所收集到的數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性、及時(shí)性以及可靠性，對(duì)于促進(jìn)石油裝備制造業(yè)作業(yè)流程的改進(jìn)及管理水平的提升均具有重要的意義[7]。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的FRID系統(tǒng)應(yīng)用基本原理

借助FRID射頻識(shí)別系統(tǒng)可以確保對(duì)產(chǎn)品跟蹤追溯的順利實(shí)現(xiàn)。每個(gè)零件均需要獲得FRID技術(shù)的標(biāo)識(shí)，以便于在關(guān)鍵的物流鏈環(huán)節(jié)被讀寫(xiě)器進(jìn)行識(shí)別，之后由更高一級(jí)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行采集和處理，并根據(jù)實(shí)際需求決定是否將額外的數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入。FRID射頻識(shí)別系統(tǒng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的追蹤和控制就是借助這一系列的信息而得以實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際操作過(guò)程中，需要以FRID標(biāo)簽中的相關(guān)信息為主要依據(jù)來(lái)開(kāi)展加工活組裝線上的分段加工操作；設(shè)備獲得繼續(xù)加工操作的準(zhǔn)許的前提條件是以加工圖為依據(jù)對(duì)組件進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，同時(shí)生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)得到認(rèn)可。

諸如FRID標(biāo)簽或者智能標(biāo)簽等現(xiàn)代數(shù)據(jù)載體可以自組件上實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品使用期限信息的長(zhǎng)時(shí)間保存，即使數(shù)年之后，依舊可以開(kāi)展跟蹤追溯。當(dāng)前，部分石油裝備制造企業(yè)已經(jīng)引入了智能FRID射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中比較具有代表性的是北京高新技術(shù)企業(yè)之一的北京石油機(jī)械廠，該企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)始終致力于數(shù)字化及信息化建設(shè)，借助FRID射頻識(shí)別技術(shù)促進(jìn)企業(yè)研發(fā)信息化、制造信息化以及管理信息化的有效集成[8]，并積極致力于ERP系統(tǒng)的應(yīng)用探索；東歐石油公司—羅馬尼亞石油工業(yè)技術(shù)公司Rompetrol，為對(duì)石油產(chǎn)品進(jìn)行有效保護(hù)和管理，在燃料車(chē)上應(yīng)用了FRID封條；加拿大Nabors公司引入FRID射頻識(shí)別技術(shù)來(lái)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的油氣井田鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理。

將FRID射頻識(shí)別技術(shù)與ERP系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，能夠?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程及其物流制定精準(zhǔn)節(jié)拍，二者之間有效協(xié)調(diào)，一方面，可以在一定程度上補(bǔ)充ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式，另一方面，對(duì)于ERP系統(tǒng)物流及信息流的有效集成發(fā)揮著極為關(guān)鍵的促進(jìn)作用，同時(shí)為確保ERP系統(tǒng)功效的充分實(shí)現(xiàn)提供有力保障。

1.2 在油田井下管桿柱內(nèi)植FRID標(biāo)簽

油田井下管柱、桿柱等工具主要應(yīng)用于油田鉆井、采油、修井以及注水等作業(yè)環(huán)節(jié)，一直以來(lái)，對(duì)于油田井下管柱及桿柱等工具的管理都是采取的人工干預(yù)方式，產(chǎn)品入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)保管、物料發(fā)放、檢查檢驗(yàn)、下井、維護(hù)維修以及設(shè)備報(bào)廢等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要通過(guò)人工的方式進(jìn)行數(shù)次的數(shù)目清點(diǎn)、辨認(rèn)標(biāo)記以及記錄等，這種識(shí)別產(chǎn)品的方式效率極低，甚至有些時(shí)候根本不能準(zhǔn)確的辨別，特別是在對(duì)油田井下作業(yè)過(guò)程中的管柱、桿柱等工具進(jìn)行服役狀況評(píng)估方面，難度較大。FRID射頻識(shí)別技術(shù)具有非接觸式的信息采集方式，并有電子標(biāo)簽充當(dāng)移動(dòng)信息載體，這樣，可以確保油田井下管柱、桿柱等工具作業(yè)及管理需求的最大限度的滿足。

對(duì)于以油田井下管桿柱及井下工具生產(chǎn)為主營(yíng)的石油裝備制造企業(yè)而言，從油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，利用作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的FRID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)在油田井下管桿柱中植入電子芯片，每根油田井下管桿柱就具備了一份專(zhuān)屬的電子身份證件，從而為油田井下管桿柱管理的信息化的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，RFID電子標(biāo)簽植入油田井下管桿柱如圖2所示。

圖2 RFID電子標(biāo)簽植入油田井下管桿柱示意圖

需要特別指出的是，要對(duì)石油行業(yè)的特殊性予以全面考慮，確保油田井下管桿柱中植入電子芯片不會(huì)對(duì)油田井下管桿柱及工具的正常使用造成不利影響，不僅如此，還要注意電子芯片安裝的牢固性，確保其不會(huì)隨著油田作業(yè)的推進(jìn)以及物流環(huán)節(jié)的變化而出現(xiàn)從管桿柱中脫落的問(wèn)題；油田作業(yè)環(huán)境十分惡劣，面臨著電磁、高壓、高溫以及振動(dòng)等因素的影響，因此還要注意芯片信息的安全性，防止其丟失或出錯(cuò)。依托于FRID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，在油田井下管桿柱及工具中植入電子芯片，開(kāi)展信息化管理系統(tǒng)的研發(fā)工作。在油田井下管桿柱及工具中植入充當(dāng)油田井下管桿柱及工具的信息載體的電子芯片，也可以稱其為移動(dòng)電子標(biāo)簽，意味著在產(chǎn)品信息化的實(shí)現(xiàn)，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品管理信息化的重要前提就是產(chǎn)品信息化。

只有實(shí)現(xiàn)了油田井下管桿柱及工具管理的信息化，才可以更加有效的對(duì)產(chǎn)品從入庫(kù)到最終報(bào)廢的相關(guān)環(huán)節(jié)實(shí)施更加有效的監(jiān)控。這一監(jiān)控的過(guò)程實(shí)際上是基于LE-RLPCAA定位模型實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)LE-RLPCAA定位模型的基本原理，我們可以得到相似度矩陣：

刻畫(huà)的是點(diǎn)i在信號(hào)空間之中所處的區(qū)域的具體位置，通過(guò)該數(shù)值我們能夠判定油田井下管桿的具體位置，同時(shí)根據(jù)上述信息，我們可以建立起基于借點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的位移公式：

物理空間的位移矩陣為：

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模以及影響范圍的逐步擴(kuò)大，對(duì)于石油裝備制造業(yè)而言，依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)石油裝備制造業(yè)產(chǎn)品的信息化的順利實(shí)現(xiàn)成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)石油裝備制造業(yè)管理信息化的全面實(shí)施創(chuàng)造有利條件，不僅如此，在油田生產(chǎn)設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、資產(chǎn)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理以及跟蹤追溯等方面均具有重要意義，為現(xiàn)代化數(shù)字油田的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，石油裝備制造業(yè)向石油勘探及開(kāi)發(fā)提供所需要的技術(shù)、工具及裝備等方面的支持，對(duì)石油行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著不可或缺的重要作用。隨著全球范圍內(nèi)對(duì)石油能源需求量的不斷增加，世界各國(guó)都對(duì)石油能源的開(kāi)發(fā)予以了高度的關(guān)注，原油價(jià)格也是一路飆升，這就對(duì)石油裝備制造業(yè)提出了更高的需求，同時(shí)也對(duì)石油裝備制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。

受現(xiàn)代化信息技術(shù)迅猛發(fā)展的影響，石油裝備制造業(yè)也開(kāi)展了信息化建設(shè)，其生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平不斷提升，現(xiàn)代化信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響范圍越來(lái)越廣，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益普及，使得信息傳輸及共享等問(wèn)題得到了很好的解決，信息在控制及決策方面的基礎(chǔ)性地位更加突出。

石油裝備制造業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行衡量的一大重要指標(biāo)就是先進(jìn)和落后兩大定義，只有在石油裝備制造業(yè)的每個(gè)環(huán)節(jié)中充分融合現(xiàn)代化信息技術(shù)，才能從根本上提升石油制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于石油裝備制造業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)信息化的一條有效途徑就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及顯示需求分析，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在石油裝備制造業(yè)中擁有者極為寬闊的發(fā)展空間，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，為中國(guó)的石油裝備制造業(yè)提供了發(fā)展良機(jī)。

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