新一代信息技术在气矿行业的应用研究

华晶晶 熊智超

摘  要：当前，全球能源格局正在发生深刻变化，新一代信息技术与气矿行业的深度融合应用成为助推行业数字化转型、降本增效的助推器。近年来，能源行业作为工业互联网、5G等新一代信息技术应用中重点探索的垂直领域，为加强对该行业数字化转型的理解，做好引导服务，开展了本项研究工作。研究发现，油气行业通过数字化转型，实现实时操作监控、无人化值守、远程运维、能源调度，已经成为气矿行业转型升级的必要路径。

关键词：气矿行业;新一代信息技术;转型发展

近年来，新一代信息技术在垂直行业的应用与“融合”成为各地政府部门、行业发展关注的重点，各行业差异化的融合发展路径更是研究的重中之重，能源行业作为流程型行业的典型代表，新技术应用场景尚未开展定向分析。今年以来，以工业互联网、大数据中心、5G等为代表的数字“新基建”成为疫后经济提振复苏、产业提速转型的强劲引擎，“融合”成为气矿行业数字化转型、智能化发展的突破口和着力点，成为带动制造业向数据驱动型创新体系和发展模式转变、后疫情时代经济重塑和增长动能的关键着力点，通过对气矿行业新技术应用现状、问题和新技术融合建议路径的分析，为相关部门的差异化研究提供参考。

1 新背景形势下气矿行业整体发展趋势分析

当前，我国油气产业发展面临资源品质劣质化、勘探目标多元化、开发对象复杂化、国际油气价格低位徘徊等多重挑战，降本、提质、增效成为气矿行业企业新形势下求生存、谋发展、促改革的必然选择。根据预测，数字技术的大规模应用，能够让油气生产成本减少10%-20%、可采储量提高5%。随着“新基建”等工作的推进，物联网催生出的生产环节“无人化”，大数据、云计算、人工智能带来的数据挖掘、利用与辅助决策，将实现生产成本的大幅降低，工业互联网在气矿行业预测性维护、远程操作、生产过程优化等方面发挥着不可替代的作用，同时随着更大规模的实时监控和自动化操作的上线，更快速和超低延迟的5G将成为油气数字化的“最大推手”，借助新一代信息技术和精良装备实现采矿智能化、高效化已经成为大势所趋。

2 信息化技术应用行业现状

气矿物联网信息化建设已初见规模和成效，针对业务应用整合、数据集成的工作正在开展，为信息化技术深度应用提供了信息基础，信息的智能化应用将是未来智能化运营的核心。目前，气矿行业信息化技术应用主要有以下几个方面。

2.1 AI辅助决策

油气行业对AI辅助决策的应用已经跃过最初的规划和管道腐蚀、抽油井等初步应用阶段，中石油、中石化均已初步探索基于工业互联网平台和AI技术融合应用的辅助决策。并已经建立大型的通用智能业务平台，同时具备支撑几个智能业务场景的能力，并逐步开展油藏分析、钻井风险、电泵井故障等预测分析。

2.2 大数据应用

部分企业已经通过建立具有海量数据值、多条数据链的“数据服务中心”，搭建了“标准化、实时化、可视化”的场景式系统，并逐步将数字化服务通过地面向地下延伸。还有部分企业可以通过利用大数据技术准确识别钻井作业中可能出现的异常情况，帮助勘探采矿人员绘制油藏动态图。

2.3 数字孪生技术应用

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟数字孪生体，通过模拟“将要”发生的场景来预判生产率、生产的可靠性。部分企业通过对钻孔、运输、采探等过程进行模拟，确定虚拟设备和工艺流程设计是否可行，从而实现降低故障成本。同时，建立数字孪生场景可以进行线上线下的实时反向控制。

2.4 无人机和机器人应用

“无人机”和机器人可以克服危险巡查、盲区巡查等问题，并弥补了遥感卫星执法周期长、分辨率低的缺点，迅速到达需监控、检查的区域，获得准确的视频和高精度图像，机器人的辅助可以帮助值守人员实现更为精细的远程操控作业以及害气体浓度、含氧量等重要信息的监测。

3 当前气矿行业数字化转型面临的挑战问题

虽然气矿行业转型已有一部分成效，但是在新技术的融合应用、发展基础层次等方面仍有瓶颈和不足。具体体现在：

3.1 新技术应用不足

一是AI技术应用较浅，以算法模型、图像识别、视频识别为代表的AI技术普遍应用不深;二是大数据挖掘技术应用不足，基于气矿勘探、采矿、运输等过程的数据汇聚、数据处理分析、数据交易等机制尚未建成，工业模型、工业机理尚未沉淀形成共性能力并赋能行业发展;三是新型网络技术应用不深，因以5G、软件定义网络、IPV6、时间敏感网络等为代表的新型网络技术普及率不高。四是物联网技术应用不足，以NB-IOT、LORA、智能传感为代表物联网技术在管道监测预警、油气传输等領域未普及。

3.2 融合发展基础层次不齐

一是大部分企业信息系统数量众多、数据标准尚不统一，系统集成难度较大，共享应用不充分;二是受制于行业的特殊性需求，大部分企业以自建云、自建平台为主，且企业主体分部较为分散，普遍存在数据存储与处理能力不足，数据中心建设集约度不高等问题;三是网络安全形式日益严峻，数字化转型突破了工业系统、企业内外的传统边界，网络安全的风险覆盖了整个生产经营过程。

4 气矿行业转型路径思考

站在新的历史方位，大力推进新一代信息技术在气矿行业的深入融合应用，是贯彻落实党中央、国务院决策部署的重大举措，是抢占产业竞争制高点、促进经济高质量发展的必然选择，是推动我国制造业质量变革、效率变革、动力变革的战略支点。

4.1 加快推进基于工业互联网平台应用的系统化解决方案

如图1所示，工业互联网作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合的全新经济生态、关键基础设施和新型应用模式，推动形成全新的工业生产制造和服务体系，解决多系统、多类数据融合问题。建议积极融合“新基建”发展战略，紧跟“十四五”期间重点发展方向，以边缘侧改造为基础，实现场站设备数据的互联互通，助力全流程一体化管控。同时，推动私有云与公有云的衔接融合，借力公有云提升企业数据处理分析的能力。加快新技术、新平台、新网络等叠加应用，构建工业互联网架构体系推进气矿行业探索新模式、新业务、新流程。