石化企业智能巡检系统设计与应用

穆波，刘超，袁志祥，罗忠军

（1.中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛266012；2.中国石油集团电能有限公司HSE监督站，黑龙江大庆163455；3.中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛266500；4.山东齐旺达石油化工有限公司，山东淄博255400）

石油化工企业属于高温高压、易燃易爆有毒的危险行业，具有生产工艺复杂，设备多样化、大型化，生产区域广泛等特点，在整个生产过程中，设备的巡查和保养对生产的正常进行意义重大。石油化工企业的设备复杂并且分布较广，一般情况下，大多分布在露天环境下，外部环境的变化极易造成设备的老化和损坏，如果不能及时的发现并维护保养，极易造成重大的安全事故。

企业现场巡检设备多，检查项目更多，微小的疏忽就可能酿成大错，在国际化的大背景下，石油化工企业正朝着大型化、一体化、智能化的方向发展，BP、Shell等世界知名企业纷纷启动了智能工厂建设，其中一项重要建设内容就是实施智能化巡检。通过建设智能巡检系统，实时跟踪巡检人员的所处位置，自动匹配巡检标准和巡检内容，自动对比现场采集数据和仪表数据的差异，并且利用后台对巡检的点、时间、人员进行详细设定、跟踪和自动预警，这不仅能够有效降低漏检率，也让各级管理人员能够全面系统掌握装置运行情况［1-2］。

1 现场巡检工作及主要问题

1.1 现场巡检工作

现场巡检是定时巡视，是指巡视检查化工企业生产设备、设施的运行情况，及时发现设备存在的故障点和安全隐患，并把信息详细的记录下来，以作为设备检修的依据，确保生产装置安全、稳定、长周期运行。

巡检工作主要是保证工作人员及时到位和正确记录设备的故障信息，并把结果带回相应管理部门，有专门的技术人员进行分析总结检修内容，及时派出相关技术人员排除故障或者将故障控制在最小范围内，防止事故的发生，从而保证生产企业的安全和稳定运行。

目前巡检模式是员工在规定的时间，按照固定的路线对自己所辖区域进行巡检，内容包括：设备各项参数、机泵各项参数、调节阀开度和各种辅助设施，以及重要工艺参数的核对。另外，电气、仪表、保运等单位的专业巡检，也按照固定的路线进行巡视检查。

1.2 存在的问题

巡检是保证化工企业及其附属设备正常运行的1项基础性的日常工作，但在运行过程中还存在着一些实际问题［3］。

（1）巡检路线重叠，效率较低

企业人员巡检过程中，由于不同单位、专业的关注点不同，以及巡检对象的重要性和危险程度不同，如属地管理人员巡检点、外操巡检点、仪表巡检点等，以及常规巡检点、关键巡检点、特护巡检点等，所要求的点位、巡检时间、频次都有所差异，由此带来的巡检线路重叠、交叉，如外操巡检和管理人员的相近点位同时巡视，巡视效率低、巡视时间重叠，造成其他时段的空缺。

（2）巡检内容过多、流于形式

企业生产规模的不断扩大和设备实施的不断增多，巡检内容、巡检记录、巡检数据的登记、汇总以及对以往巡检信息的统计、分析，都需要人员进行录入，并且出错率较高。目前很多投用的巡检系统，很大一部分都是巡更系统，只能起到巡检考勤的管理，大量的记录需要返回操作室或办公室进行填报，部分巡检系统也需要人员在现场根据个人经验利用终端进行记录填报，工作量大，出错率极高，影响生产安全稳定运行。

2 智能巡检系统设计开发

2.1 系统设计

平台使用企业级SpringBoot技术框架，采用了B/S的3层架构，遵循RUP管理规范，服务器系统的体系架构采用的是MVC，从而可以更好地复用系统的业务逻辑，使整体系统结构做到强内聚，弱耦合，并通过标准的Html5技术，充分利用图表、报表、GIS、视频等多种展示手段，现场手持终端读取设备ID和信息，并对关联系统的数据进行集成调用，并利用公共网络和企业内部网络，将数据回传至平台，进行对比和管理，实现巡检问题的智能对比分析和闭环管理，平台功能的结构设计见图1。

图1 系统架构

2.2 巡检路线智能优化

针对企业巡检中不同类型巡检点巡检频次不一致、相邻巡检点连通关系不均衡的情况，将各类型巡检点进行网络拓扑关系分析，然后对巡检路线进行基于动态规划的巡检路线优化，自动对巡检路线进行智能排序，计算最优巡检路径，从而推导出科学的巡检路线，其优化过程见图2。

叶晓晓当裸模的事在校园里不胫而走，流言比风快，她走到哪里，都能感觉到像烟雾一样的闲言碎语跟随着他。在食堂、在开水房、在操场，她都能感觉到背后的窃窃私语，当她转过头去时，那些迷雾又三三两两散开。这让她很是恼火：你们除了有妒忌，还有什么本事？！

图2 巡检路线优化

2.3 巡检标签管理

标签管理主要是对巡检地点进行设备标签编制，以RFID标签作为巡检设备的唯一标示，通过智能终端设备扫描标签来实现巡检任务的定位，加强对巡检任务的监管工作。为便于智能匹配，把主要维护设备名称、类型、位号及主要参数以及其标准限值，噪、温、振等参数也进行了关联，同时对相关系统、历史故障情况也进行了匹配关联［4-5］。

3 功能实现

智能巡检系统是基于RFID统一技术平台，结合射频自动识别技术、掌上设备技术和移动通信技术实现巡检管理的专业应用系统。主要功能有：制定巡检计划、规划最优巡检路线、定时生成巡检任务、固化巡检标准内容；自动提醒巡检任务、监督考核巡检到位、实时上传巡检数据、回顾历史巡检数据；工作状态监督、推送缺陷；巡检数据分析与统计、巡检质量监督考核等一系列功能，并可与通过网络与企业现有生产MIS及GIS系统实现无缝连接、数据共享。巡检管理人员通过该系统可了解、检查巡检工作情况，功能框架见图3。

图3 平台功能框架

智能巡检系统是基于RFID统一技术平台，结合射频自动识别技术、掌上设备技术和移动通信技术实现巡检管理的专业应用系统。系统的主要功能有：制定巡检计划、规划最优巡检路线、定时生成巡检任务、固化巡检标准内容；自动提醒巡检任务、监督考核巡检到位、实时上传巡检数据、回顾历史巡检数据；工作状态监督、推送缺陷；巡检数据分析与统计、巡检质量监督考核等一系列功能，并可与通过网络与企业现有生产MIS及GIS系统实现无缝连接、数据共享。巡检管理人员通过该系统可有效了解、检查巡检工作情况，提高工作效率。

3.1 巡检点管理

巡检点管理主要是对各巡检内容的制定，按巡检点选择巡检内容，维护好以后，在制定巡检任务的时候只要进行选择其需要的巡检点即可。此模块主要实现巡检点信息及巡检内容巡检耗时和巡检周期管理的维护等功能。

3.2 巡检路线管理

根据提前维护好的各巡检点地理位置，结合巡检点连通关系及巡检耗时，生成巡检点拓扑关系图，从而辅助校验巡检信息设置是否得当，选择完巡检点确定后，根据巡检类型、频次、时长和难易程度进行排序，自动进行路线优化，优化完成后可以手动调整巡检点顺序。

3.3 巡检任务管理

巡检任务制定，支持巡检任务初始化和调整的功能。巡检任务信息包括巡检范围和应注意的事项、巡检点、巡检人和巡检时间限制等进行交代说明。巡检任务制定依赖于巡检路线自动规划的功能，按照日期、班次、巡检区域，自动生成指定条件下的巡检任务。

3.4 巡检执行管理

巡检任务下发指用户制定该巡检任务的执行人或执行班组，在执行人或班组下载巡检任务到手持终端上时，系统将根据任务的下发情况，将巡检人的巡检范围自动下载相关数据到手持终端上，供巡检人员在巡检过程中操作，对于同步到系统的数据，采用增量下载的方式提高下载速度。

3.5 巡检数据分析

巡检信息回传到服务器后，用户可以对巡检过程进行查询，查询的内容包括漏检点、超时巡检点等。系统具有完善的统计功能，可以按人员、班组、时间段等进行统计，并可以将统计的信息以饼图、柱图等形式展示。统计结果也可以导入Excel文件或打印输出。根据巡检结果，生成设备参数变化追踪效果图。对正常、漏检、超时等借助于不同颜色和图标让用户对巡检情况一目了然。

3.6 业务流程

巡检人员接受任务后，利用手持终端选择和下载相应的巡检任务进入巡检任务明细，开始进行巡检任务，系统将首先提示用户应注意的事项和危险点，待用户确认后才正式开始巡检工作。巡检人员到现场后根据巡检路线图或根据采集的设备RFID，系统自动提示用户对该设备的巡检项目内容，并要求巡检人在巡检卡上进行打勾确认。如果在巡检过程中发现问题，可在巡检过程中直接填写问题信息并提交处理，见图4。

图4 平台业务流程

在填写问题信息时，问题地点和设备将根据当前巡检点位自动带入，当属于设备故障问题时，系统将各种设备的常见故障现象、可能原因和建议处理措施维护为标准问题及处置库供使用人员选择。在手持终端中添加的新问题，将自动上传系统的问题管理中，进入问题处理流程。对于已经存在未闭环处理的问题，在用户巡检该点位时，系统将自动提示用户该设备存在未消问题，并可直接调阅该设备的历史问题及趋势，若问题发展趋势趋于严重，用户还可以对问题信息进行调整，在巡检结束后系统也可将修正后的信息同步到系统中，由负责人进行消缺处理。

4 结束语

智能巡检系统通过对自动关联检查内容及标准库，使巡检人员必须按照标准规范进行，所有巡轨迹均可进行回放，所有历史巡检数据均可查阅，系统每天有巡检提醒、每周有巡检通报，加强了对巡检人员的监督管理。

在巡检过程中根据当前巡检点位自动带出检查标准，并通过相关实时系统对比分析异常情况，对于设备问题从故障库中自动根据数据及现象匹配处置措施。此外系统自动生成台账和统计分析报表，满足不同层级管理及考核要求，所有检查项均可进行量化考核。相比于传统巡检方式，通过系统规范了员工的行为，也提高了巡检的质量，漏检率大幅降低、问题处理速度大幅提升，在提高巡检工作效率的同时也方便巡检管理人员进行有效监督和管理，具有一定的实用性和可行性。

随着无线通信技术以及AR、数字孪生、图像识别技术的发展，如能将智能巡检系统与企业的数据采集等信息系统有机的结合起来，进行可视化融合和情景化呈现，则更能充分发挥智能巡检的优势，极大的提高巡检的工作效率［6］。