油田生产移动APP系统的设计与实践

武瑛　兰明菊　章玲　陈菲凡

摘要：移动应用是油田企业数字化转型的重要手段之一，已成为中石油生产信息“扁平化、透明化、流程化”管理的发展趋势。油田生产数据移动应用APP以物联网采集数据为基础，运用数据共享便捷查询重点生产数据，快速定位巡检目标，自动规划导航线路，满足工作组成员之间的指令传达，是油田现场生产监控、日生产数据查询、调度指令推送反馈的重要辅助工具，该应用覆盖采油厂的全体员工及各个生产环节重点领域，具备较为广阔的应用前景。

关键词：生产指挥；移动APP；数字化转型；指令流转；巡检打卡

一、前言

随着网络信息时代的到来，信息化的应用手段正在呈现全新的发展趋势，特别是移动互联网络的普及应用以及4G到5G的过渡升级使得信息在处理、传递和交互上都突破了时间和空间的限制，大大提高了人们的工作效率和生活的便利，加速了社会的发展[1]。移动互联技术的出现使得办公管理不局限于时间和地点以及空间的约束中，改变了传统的管理手段依靠时间和地点的限制的局面，因此为了企业快速发展，构建基于移动互联技术的企业管理平台显的尤为重要[2]。

采油厂生产现场地域广，战线长，现场员工巡检路线长，劳动强度大，异常工况信息反馈不及时，容易引发次生生产事故。信息传递层级多、效率低。通过电话、口述等方式传递生产信息容易出错，存在描述不清楚的问题，延误现场处置时机及效率。油田作业中的任务派发、异常汇报等作业流程及现场管理中，主要靠纸质文件命令传达、人的口头传达以及QQ微信等外网通讯工具，办公地点主要局限在办公室内，都需要大量的手工化操作，往往对接不及时还容易出错。

近年来，各大油田在不断强化、完善数据源头采集的同时，更加注重利用真实的数据和信息技术优化运行、降低成本、提高效率。油田采油厂稠油生产关键环节已实现全流程数字化覆盖，在采油、集输、注汽三大工艺方面有7万余点监测数据，此基础上建立的油田生产数据移动应用APP，针对油田特点及各种业务需求，在移动巡检、数据上报与信息查询等方面取得了良好的应用效果。

二、实现目标

1.建立同时应用于Android与IOS系统的移动客户端，在保证数据安全性的同时，摆脱时间、地点、区域、设备的限制，实现重要生产指标数据、预警数据、实时数据的移动便捷查询，便于采油厂管理人员及时掌握生产动态。

2.创建采油厂班组移动管理新平台，实现巡检跟踪、打卡记录、移动录入、问题反馈等功能，辅助提升基层生产运行人员的执行力，有效管控日常巡检等工作，提高采油厂生产管理精细化水平。

3.在APP端和Web端实现生产指令在线申请、审核、执行、关闭等全过程闭环管理和信息保存留痕，便于后期问题追溯、历史查询，更好的发挥系统生产调度职能。根据采油厂组织架构分级分组，实现APP端与Web端各节点不同功能的用户授权、角色管控。

三、生产移动应用APP功能研究

（一）平台整体架构设计

平台总体框架分为数据服务层、平台支撑层、软件服务层及用户服务层四层，平台搭建时，采用《数据交换设计规范》及《元数据内容规范》两个体系的标准和准则来规划用户服务层、数据服务层和软件服务层。

数据服务层提供基础数据，包括部门人员信息、井位坐标信息、员工操作记录信息等；平台支撑层是系统核心层，通过数据交互、分布式处理、安全认证等实现生产数据移动应用APP功能研究与开发，保障系统数据安全[3]；软件服务层和用户服务层是系统可视化部分，主要是实现生产数据查询、生产情况（文字、语音、图片）沟通、巡检情况上传等功能。

数据应用层按照工艺划分为 “采油- 集输- 供汽” ；按照设备划分为“井、锅炉、机泵”；按照时间划分为“实时数据- 定点数据- 日报- 月报”。

（二）平台数据库设计

为了保证生产数据的一致性，保证源点数据一次采集，多系统应用的要求，总体建库原则为：系统对于数据库已有数据只进行链路提取，不对任何原始生产数据项进行重复采集，保证所有数据都在源点录入，而不再开设其它的数据入口，系统只进行相关生产数据的引用[4-5]。

APP数据库实现人员管理、消息管理、群组管理、统计分析等数据的存储、调用，共设计数据表9张，数据字段49个，包括静态数据和动态数据两种，如图2所示。其他数据库通过数据库链路为APP数据库提供数据，存放的是APP系统资源数据。

在应用发布服务器发布的资源分为三类：一是需要专用控件支持的B/S架构资源，采用IE核心架构，如DMS系统、调度会系统等；二是直接使用移动终端浏览器访问的B/S架构资源，如门户网站相关信息；三是需要客户端程序支持的C/S架构资源，如APP服务端消息报送、油区地图等功能。

（三）平台功能架构设计

系统APP核心功能由新闻中心、生产运行、信息报送、油区地图、个人中心五部分构成。

1.新闻中心：根据门户系统展示最新新闻内容，新闻分类包括图片新闻、通知通告、会议安排等。

2.生产运行：根据目前生产调度会系统中大量数据查询内容移植至本系统中，功能包括日报数据、实时监控、生产曲线及数据跟踪等4大模块。

3.信息报送：提供即时消息收发，消息可包含文字、语音、图片等内容，并为了更高效的管理，还可针对区块、岗位等提供群组模式。

4.油区地图：基于移动设备GPS定位系统，让用户通过可视化地图方式查看实时位置、油区井位位置、巡检路线，还提供实时路径规划和历史路径查看等功能。

5.个人中心：修改查看个人信息，及APP相关设置。

（四）移动应用功能开发

1.新闻中心模块功能开发

使用 HTTP 协议访问采油厂主页，设计中先封装 HttpClient 类，设置需要访问的新闻和通知通告网页的 URL 地址。当访问某一个图片新闻或通知通告时，浏览器会向网页所在服务器发出请求，设置请求信息，使用 HttpClient 对象发起请求并使用HttpClient.execute（）方法获取响应、解析响应、返回结果，得到相应网页的 HTML 页面数据，设置每10分钟获取一次数据。

2.生产运行模块功能开发

该功能模块从工艺角度出发，即采油、集输、供汽、分线计量四个方面进行统计分析，对生产数据进行分类汇总。数据表类型分为10分钟更新一次的实时数据表，和按日查询的日报数据表，均默认显示当前最新数据，支持历史数据查询。

3.指令中心模块功能开发

（1）指令下发和查询：页面实现调度、应急、维修指令的发起，包括编辑与下发功能，选择目标区块、目标井，安排指令执行人，详细描述问题隐患情况，安排整改措施，提示注意事项，进行下发。在下发列表页面，可以查看已下发的指令和目前整改、处理情况。

（2）指令处理和反馈：待处理指令页面实现对调度、应急、维修指令的查收、查看，指令执行人按照指令要求进行操作，将结果进行反馈。已处理指令页面，可以查看已经处理过的指令信息。

4.油区巡检模块功能开发

通过数据库之间链路接口，读取系统中的井位、锅炉坐标；使用授权账号可以对空间资源进行查询和数据下载，通过JAVA方式调用API，可对发布的空间资源接口进行调用，获得管汇及处理站坐标数据。油田生产作业中，地面工程使用的是北京54坐标系。手机通过卫星和网络得到的位置数据称为坐标，如纬度、经度和高程等，而坐标是在一定的基准下定义的，手机应用软件提供的坐标一般是以世界坐标系为基准的，与卫星系统定义的基准相同，即 WGS84 世界大地坐标系。为了提供较高的导航精度，将北京54坐标和经纬度坐标进行必要的坐标转换[4]。通过移动端GPS获取实时位置，经油区地图、经纬度、商用地图三方坐转换叠加，快速定位目标，自动规划最高效的导航线路，定位误差≤15m，导航准确率≥98%，大幅缩短路程耗时，为生产紧急处理争取宝贵时间。

按比例显示井区设备信息功能，优化导航过程中展示内容，为技术人员快速准确到达定位现场，实时掌握周边井区设备提供可靠支撑。将井站坐标与数据补录功能相结合，井站定位15m有效范围内，可进行井站巡检打卡、数据移动录入，巡检完成后记录自动成图，班组长可根据路线图分析巡检工作是否到位，有效跟踪基层生产维保工作质量[5]。巡检中，可查询单井井口信息，包括生成层位、泵型、泵深、轮次等数据，为现场员工对生产井况判断提供依据。

5.Web端管理功能开发

按照系统管控需求，根据组织架构分级分组，完成访问APP端各模块和Web端各节点的角色授权功能。管理员通过对用户分配角色，分配权限，系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。授权用户可自定义群组的建立、编辑、删除功能，以及群组内成员的添加或删除，以便用户在移动APP客户端进行群组消息发送。PC端指令中心操作平台，实现PC端指令下发和反馈，历史指令便捷查询及批量导出功能。授权用户可以自行定义班组名称、班长（班组管理员）和班成员。通过APP前端进行巡检打卡产生巡检记录，通过设置班长可以使用表格和曲线图的方式，看到班成员的巡检打卡情况。

（五）平台使用关键技术

1.基于JAVA的生产指令流程管理技术

基于JAVA的业务流程管理系统是市场上流行的开源工作流引擎，可以很好地支持主流数据库。三层架构将业务分为表示层、业务逻辑层、数据访问层，表示层为用户提供交互操作界面：业务逻辑层负责关键业务的处理和数据传输，是对数据层的操作，对数据进行业务逻辑处理：数据访问层负责对数据库的访问，实现对数据库的增、删、改、查等操作。

APP系统指令中心功能采用流程设计器提供图形化的操作模式，在工作流技术支持下定义指令下发、执行、反馈、管理等流程，移动端和PC端均可参与操作，实现了生产过程中工作组成员之间的指令信息传达与留痕。实现生产指令“掌上流转”，为各级管理人员随时随地远程指挥提供新手段，大幅提高生产运行指挥工作效率。

2.基于HTML5的跨平台APP混合开发技术

采用以HTML5为主、Native技术为辅的混合开发模式，实现了Android、IOS移动APP兼容访问，解决了培训平台在不同终端的使用问题。同时，该技术结合两种开发模式优点，实现业务逻辑和数据接口分离，既降低前期开发难度，又便于后期系统维护。

考虑到平台使用的高效性与稳定性，本平台开发时采用以HTML5技术为主的混合框架，通过HTML5和JavaScript构建程序，然后封装在细薄的原生容器里面，可通过容器来访问原生平台功能。有效的结合了HTML5和原生态开发模式的优点，既提高了系统开发性能及速度，又保证了应用的稳定性和跨平台的兼容性，在多人并发访问及使用系统时，保证数据访问性能及速度，提高系统的稳定性。

3.基于存储共享的数据接口调用管理技术

异构数据源的数据整合和集成的目的是为系统信息提供集成、统一、安全、快捷的信息查询、数据挖掘和决策支持服务。系统采用数据仓库集成模式，利用数据库互访技术将系统数据、自动化数据信息抽取到项目数据库，通过移动端采集到的数据再由项目数据库返回至各应用数据库，实现异构数据源集成与互通。

4.PhoneGap移动设备接口调用技术

PhoneGap是一个创建移动跨平台移动应用程序的快速开发平台，它使开发者能够在网页中调用IOS，Android等智能手机的核心功能——包括地理定位、联系人、声音等。

应用PhoneGap技术对手机终端核心功能进行调用，快速访问手机通讯录、照片视频、地理位置等信息，应急处突时，能通过给目标联系人发送照片视频等方式让调度人员掌握现场实况，沟通处理闪停、冻堵的生产故障更加快速便捷。

（六）平台应用效果

APP系统实现采油厂井、间、站动态数据、生产日报、关键参数预警信息的便捷查询。厂领导可通过系统查看日产液油、注汽、分线、水平衡等全局数据，宏观指导生产；基层站领导及技术人员可查看生产井、重点井、潜力井产液趋势，判断生产效果，降低欠产概率；现场班组可通过系统推送的预警信息，及时发现处理异常，保障生产时率。信息查询效率提高50%以上。通过系统下发调产、点炉、焖开井等措施，现场执行完毕及时反馈，提高执行效率及管控力。应急处突时通过系统实现协同远程指挥，全面掌握现场实况，为生产恢复争取宝贵时间，提高应急指挥效率。故障平均恢复时间由1.67h降低为1.23h。实现巡检路线跟踪、数据定位录入、运维质量检查，语音交互对话，为强化管理过程、提高员工责任心提供平台，辅助提高班组管理质量，保护设备运转，生产时率平均提升3%以上。

系统使用后，在保障安全性的同时，实现信息便捷查询、异常信息及时报送、生产远程移动指挥等功能。

四、结语

云计算、大数据、物联网、移动互联网等新一代信息技术，为产业转型升级与智能化建设提供了强大的驱动力，本项目推动了生产类系统从PC端向移动端应用的转变，推实现了采油厂生产指挥闭环管理，提高生产管理及应急指挥效率，提升了采油厂精细化管理水平，在油田高质量发展与数字化转型升级中发挥了较好的示范作用。APP以简洁的方式展示油田重要生产数据，利用配套技术实现生产数据“第一时间”获知，便于科研单位快速获得一线部门的生产信息。系统提供先进的巡检技术和管理手段，全面提高巡检质量和管理水平，对异常生产信息快速响应，开启了掌上油田的新时代。目前，生产移动应用APP用户涵盖管理、技术、运行层，成为采油厂分析决策、生产指挥、运行管理的重要驱动，展现出广阔的应用前景，也为移动应用技术在其它采油厂的深化推广应用提供了探索与实践。H

参考文献

[1]刘大兴，朱迅.基于智能移动终端的油田生产管理系统[J].计算机应用与软件，2017，34（09）：128-131+146.

[2]杨礼明.油田企业移动办公平台的建设与应用[J].办公自动化，2013（12）：20-21+24.

[3]顾春来.APP应用程序开发模式探究[J].硅谷，2014，7（05）：35-36.

[4]孙思源.手机导航在油田测井井位定位中的的应用[J].石油管材与仪器，2018，4（03）：79-81+85.

[5]肖广荣，马海潮，刘志富.基于移动智能终端的油田巡检系统[J].西安石油大学学报（自然科学版），2013，28（03）：104-107+12.