CN108681885A - 一种基于rfid的高压管汇元件管理系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，RFID电子标签与读写器之间进行数据传输，读写器和电脑终端通过外网与云服务器进行数据交互，云服务器通过VPN通道及硬件防火墙与VPN服务器连接，VPN服务器与后台服务器连接，主控计算机和电脑终端通过内网对后台服务器进行访问；所述软件包括读写器操作软件和电脑端操作软件，读写器操作软件对高压管汇元件的状态进行录入、储存和分析，电脑端操作软件对管理系统后台进行写入、修改和设定。本发明通过向各高压管汇元件管理部门演绎RFID技术在高压管汇元件管理中的具体应用，以解决手工记录并建立纸质档案效果不佳的问题。

Description

一种基于RFID的高压管汇元件管理系统及管理方法

技术领域

本发明涉及高压管汇元件管理系统及管理方法，具体涉及基于RFID的高压管汇元件管理系统的实现方法。

背景技术

压裂作业是提高油气井产量的重要手段之一，对于低渗透油气田，压裂作业已经是必不可少的技术措施，加之近些年页岩气非常规能源的逐步开发，压裂作业呈现出排量大、压力高、连续作业时间长的上升趋势。高压管汇元件是压裂过程高压流体传输的通道，长期处于高压状态且使用频繁，工作压力可达到一百多兆帕，是酸化压裂井控管理的核心部分，在作业过程中容易发生断裂、刺漏等质量事故，导致压裂施工效率低下，同时也存在着较大的安全风险,因此高压管汇元件的管理显得尤为重要。目前高压管汇元件主要采用手工记录并建立纸质档案的方式进行管理，随着高压管汇元件需求量的增大，管理难度越来越大，安全风险高。对于大型压裂施工，现场高压管汇元件的使用多达500余件，高压管汇元件的检测编号容易磨损，部分高压管汇元件无法追溯，因此对高压管汇元件的使用情况统计难度较大。手工记录统计高压管汇元件使用、检测情况繁琐，导致高压管汇元件相关数据信息采集效率低。记录过程中容易产生纰漏，出现信息断档，存在因漏检而导致的高压管汇元件超期服役现象，增加了刺漏、爆炸等安全隐患。无法对高压管汇元件的使用、检测情况进行有效实时监控。针对存在的问题，有必要通过信息化系统对高压管汇元件的使用、检测、维护保养等情况进行全方位管理。

由于石油工程领域具有一定的封闭性，与其它领域相比，很多新技术、新方法都没有得到较快的推广应用，例如RFID技术。RFID技术作为构建物联网的关键技术近年来受到了人们的关注，该技术可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的设备信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RFID的高压管汇元件管理系统及管理方法，通过向各高压管汇元件管理部门演绎RFID技术在高压管汇元件管理中的具体应用，以解决手工记录并建立纸质档案效果不佳的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，所述管理系统包括硬件和软件，其特征在于：硬件包括RFID电子标签、读写器、电脑终端、外网、云服务器、硬件防火墙、VPN服务器、内网、后台服务器及主控计算机，其中RFID电子标签与读写器之间进行数据传输，读写器和电脑终端通过外网与云服务器进行数据交互，云服务器通过VPN通道及硬件防火墙与VPN服务器连接，VPN服务器与后台服务器连接，主控计算机和电脑终端通过内网对后台服务器进行访问；所述软件包括读写器操作软件和电脑端操作软件，读写器操作软件对高压管汇元件的状态进行录入、储存和分析，电脑端操作软件对管理系统后台进行写入、修改和设定。

高压管汇元件包括压裂作业所需的各类阀、管汇、接头、由壬、压裂头、除砂器等,压力等级为35MPa、70MPa、105MPa及140MPa。

RFID电子标签为无源抗金属电子标签，RFID电子标签为铝合金外壳加陶瓷封装，通过不锈钢卡箍固定在高压管汇元件上。

读写器为超高频一体式读写器，或者为耳机插孔式射频模块与手机的组合，或者为分体式射频模块与手机的组合，分体式射频模块与手机之间通过蓝牙连接。

读写器操作软件包括RFID读写管理模块、出入库管理模块、使用管理模块、检修管理模块、设备寻找管理模块及基本信息查询模块，RFID读写管理模块录入高压管汇元件基本信息，建立基础档案；出入库管理模块记录设备出入库状态；使用管理模块对设备的上井使用信息进行录入和管理，并自动判断是否需进行检维修；检修管理模块录入设备检维修记录并生成报告；设备寻找管理模块对特定目标的电子标签进行寻找；基本信息查询模块可查询高压管汇元件的信息资料。

电脑端操作软件包括组织机构管理、基本信息管理、使用管理、检修管理、预警管理、图表管理及系统维护管理，组织机构管理对岗位和人员进行管理；基本信息管理对高压管汇元件的基本信息档案进行管理；使用管理对上井使用数据进行录入和自动累计；检修管理对检维修信息进行管理；预警管理对高压管汇元件性能参数进行预警；图表管理通过饼状图直观显示各类型高压管汇元件的状态分布情况；系统维护管理对系统进行升级改版，处理网络故障。

一种基于RFID的高压管汇元件的管理方法，其特征在于：该方法步骤如下：

（1）对高压管汇元件安装RFID电子标签，录入基本信息，并通过外网将信息传递给云服务器；

（2）进入到读写器的出入库管理模块，对需要出入库的设备进行扫描，扫描完成点击“确认”按钮，设备状态变更为库存状态或上井状态；

（3）上井使用过程中利用读写器录入设备在井上的使用数据，并自动判断设备是否已达到检测条件，如果无需检测，则设备状态变更为库存状态。如果需要检修，则变更为检修状态；

（4）检维修前在读写器中填写交检报告，检测完成后利用系统内置的报告模板管理系统录入检测信息，制作检测报告并走审核批准流程。对于合格的产品，设备状态变更为库存状态。对于报废的产品，设备状态变更为报废状态；

（5）需要有针对性的扫描RFID电子标签时，可以提前在读写器中录入RFID电子标签的编码或自编号，当扫描到目标RFID电子标签时读写器发出提示，找出指定的RFID电子标签。

本发明的优点是：

1、以往高压管汇元件的编号都是刻在铭牌上，容易生锈和损坏，导致编号无法追溯，增大了统计难度。本发明采用RFID技术，通过钢扎带将电子标签固定在高压管汇元件上，确保基本信息不丢失。电子标签采用陶瓷封装加铝合金外壳，防碰撞，使用寿命长，克服了传统的柔性薄膜电子标签的诸多缺点。

2、本发明通过读写器写入参数，并通过电脑管理软件编辑参数，通过RFID电子标签传输数据以达到自动预警的目的，彻底避免了高压管汇元件超期服役的问题，降低了安全风险；

3、本发明实时掌握高压管汇元件的运行状态、台帐、维修、保养、检测记录等信息，实现全生命周期管理，为应急事故的快速处理及管理决策提供指导依据；

4、本发明通过实时信息查询及快速录入，大幅减少手工登记纸质档案的工作量，在提高工作效率的同时，避免数据丢失，保证了生产工作正常高效运行；

5、本发明系统内置有检测报告模板管理系统，用于录入检测信息，制作检测报告，确保报告模板统一，数据不会丢失。对检测报告进行上传并共享，避免以后对检测结论修改，提高了数据真实有效性，另外制造厂家可依据设备历次检测所反映的问题，对设备进行优化改进。

6、本发明通过图表管理中的饼状图可直观反映设备管理情况，了解薄弱环节，对采购及资源协调起到积极作用。

7、本发明的数据都存储备份在后台服务器中，在外网通过拨VPN访问内网数据库，确保数据安全。

附图说明

图1为本发明架构示意图；

图2为RFID电子标签；

图3为读写器管理模块示意图；

图4为电脑端管理模块示意图；

图5为本发明操作流程图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1-4所示，一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，所述管理系统包括硬件和软件，硬件包括RFID电子标签1、读写器2、电脑终端4、外网3、云服务器5、硬件防火墙7、VPN服务器8、内网10、后台服务器9及主控计算机11，其中RFID电子标签1与读写器2之间进行数据传输，读写器2和电脑终端4通过外网3和云服务器5进行数据交互，云服务器5通过VPN通道6及硬件防火墙7与VPN服务器8连接，VPN服务器8与后台服务器9连接，主控计算机11和电脑终端4通过内网10对后台服务器9进行访问；所述软件包括读写器操作软件和电脑端操作软件，读写器操作软件对高压管汇元件的状态进行录入、储存和分析，电脑端操作软件对管理系统后台进行写入、修改和设定。

读写器操作软件由RFID读写管理模块520、出入库管理模块530、使用管理模块540、检修管理模块550、设备寻找管理模块560及基本信息查询模块570等六大模块组成，RFID读写管理模块520绑定录入基本信息，在对RFID电子标签写入基本信息的同时，通过外网将信息传递给云服务器，基本信息包含名称、制造厂家、出厂日期、规格型号、压力等级、出厂编号等，操作完成后流程状态默认为出厂状态。

出入库管理模块530记录设备的出库和入库状态，对需要入库的设备进行扫描，扫描完成点击“确认”按钮，设备状态变更为库存状态。对即将参与作业的高压管汇元件（包含车载和库房两种）进行扫描，录入即将作业的平台号或井号以建立台账，点击“确认”按钮，设备状态变更为上井状态。使用管理模块540记录上井使用时间和本次使用的砂量、酸量、压力等，自动累计数据，判断设备是否已达到检测条件，根据判断结果更改状态为回库或者送检。设置检测周期和检测条件，系统自动筛选出需要送检的设备。检修管理模块550录入设备检维修交检记录，利用系统内置的报告模板管理系统录入检测信息，并生成检测报告。设备寻找管理模块560可对特定目标的电子标签进行寻找，当读写器寻找到该电子标签时会发出提示信号。基本信息查询模块570，可对高压管汇元件名称、型号规格、生产厂家、资产所在单位、出厂编号、自编号、检测编号、流程状态、签录人员姓名、签录时间等进行查询。

电脑端操作软件可以进行组织机构的分配、设备信息维护及查询等。电脑端管理模块610主要由组织机构管理620、基础信息管理630、使用管理640、检修管理650、预警管理660、图表管理670及系统维护管理680等七大模块组成。组织机构管理620主要包括部门管理、人员管理、分配管理及岗位管理等。基础信息管理630主要包括高压管汇元件名称、型号规格、生产厂家、资产所在单位、出厂编号、自编号、检测编号、流程状态、签录人员姓名、签录时间等，可依据查询要求形成基本信息查询清单，并且可以导出报表。使用管理640主要由使用井号、车号、使用时间、过砂量、液量、施工天数等组成，可查询高压管汇元件使用情况的历史纪录，可对单件设备的使用时间、过砂量、液量、施工天数的历史纪录进行数量和时间上的自动累计。检修管理650中可录入、查询检测报告，可统计查询工件的历次检测结果，并将检测结果生成报告。预警管理660中可根据各管理部门的管理规定，结合系统给定的选择条件，自主设置预警条件，选择条件包括检测周期、使用时间累积、过砂量累积、液量累积、施工天数累积等。图表管理670中通过饼状图直观显示各类型高压管汇元件的报废比例、状态比例、与总台数的比值及各类型降级设备与总降级台数比值。每个单位设置有系统维护员，专门负责系统维护管理模块680，对系统进行升级改版，处理网络故障。

用户12通过VPN拨号的形式登录进入到读写器2操作界面，利用读写器2与RFID电子标签1之间的射频信号进行信息交互。读写器2将更新后的高压管汇元件的信息通过外网3传输给云服务器5，同时用户12也可通过读写器2访问云服务器5进行数据查询。用户12在外网3环境下除了可利用读写器2访问之外，也可通过VPN拨号的形式，利用电脑终端4登录访问云服务器5，这种情况可给没有内网10环境的用户12带来方便。云服务器5通过VPN通道连接硬件防火墙7，进而连接VPN服务器8，VPN服务器8与后台服务器9连接，后台服务器9是整个系统的核心，用于存储备份数据，后台服务器9由文件服务器、Web服务器及数据库服务器组成。在内网10环境下，系统维护员13通过主控计算机11访问后台服务器9，对系统进行升级和数据维护，其它用户12通过电脑终端4直接访问后台服务器9。

RFID电子标签1为无源抗金属电子标签，陶瓷封装114加铝合金外壳115的形式，通过不锈钢卡箍固定在高压管汇元件上，整体防护能力强，使用寿命长。

读写器2可为超高频一体式读写器，或者为耳机插孔式射频模块与手机的组合，或者为分体式射频模块与手机的组合，分体式射频模块与手机之间通过蓝牙连接。

用户12包括制造厂家、检测人员、车间维修及管理人员、井场使用及管理人员等。

高压管汇元件包括压裂作业所需的各类阀、管汇、接头、由壬、压裂头、除砂器等,压力等级为35MPa、70MPa、105MPa及140MPa等。

如图5所示，该管理方法的具体操作步骤为：

步骤S301，制造厂家对出厂的高压管汇元件安装RFID电子标签1，通过读写器2的RFID读写管理模块520绑定录入基本信息，在对RFID电子标签1写入基本信息的同时，通过外网3将信息传递给云服务器5，基本信息包含名称、制造厂家、出厂日期、规格型号、压力等级、出厂编号等，操作完成后流程状态默认为出厂状态。

步骤S302，新设备送到车间后，车间管理人员对新设备验收，之后点击进入到读写器2的出入库管理模块530中，手持读写器2对需要入库的设备进行扫描，扫描完成点击“确认”按钮，设备状态变更为库存状态。

对于现场使用后或者检测维修合格后需要入库的在役设备，也采用读写器2进行扫描，使用方法同上，将设备状态变更为库存状态。对于车载高压管汇元件，在出入库管理模块530中勾选“车载”子选项，输入车型车号。如需将己入库的高压管汇元件转车载，则重新走入库流程，进入到出入库管理模块530中，对设备扫描，勾选“车载”子选项，输入车型车号并确认。该入库流程作为验收的凭证。

步骤S303，如需将设备出库使用，在读写器2的出入库管理模块530中点击“使用”按钮，对即将参与作业的高压管汇元件（包含车载和库房两种）进行扫描，录入即将作业的平台号或井号以建立台账，点击“确认”按钮，设备状态变更为上井状态。

步骤S304，在井场使用时，在读写器2的使用管理模块540中，点击“开始纪录”，按照实际使用情况对高压管汇元件进行区分扫描，记录本次上井使用时间和本次使用的砂量、酸量、压力等，点击“确认”按钮。

步骤S305，记录填写完毕后系统自动对累计使用时间、累计砂量、累计酸量、剩余时间等进行计算，判断设备是否已达到检测条件，如果无需检测，则在读写器2的使用管理模块540中点击“回库”按钮，设备状态变更为库存状态。如果需要检修，则点击“送检”按钮，设备状态变更为检修状态。用户可根据各自的管理规定，自己设置检测周期和检测条件，系统自动筛选出需要送检的设备。

步骤S306，在读写器2的检修管理模块550中，填写交检报告，内容包括委托单位、项目名称、报告编号、产品数量、产品材质、环境温度及检测日期等。再对需送检的设备进行扫描，点击“确认”按钮，在交检报告中生成待检设备列表。

步骤S307，检修单位对送检的设备进行扫描确认，检测项目主要包括宏观检测、测厚检测、磁粉检测及试压检测等。

步骤S308，检测单位在检测完成后，根据检测结果，在读写器2的检修管理模块550中利用系统内置的报告模板管理系统录入检测信息，制作检测报告，进入审核批准流程。对于合格的产品，设备状态变更为库存状态。对于报废的产品，设备状态变更为报废状态。

需要有针对性的扫描RFID电子标签1时，可以提前在读写器2的设备寻找管理模块560中录入RFID电子标签1的编码或自编号，再逐个扫描RFID电子标签1，当扫描到目标RFID电子标签1时读写器2发出提示，找出指定的RFID电子标签1。

在读写器2中对RFID电子标签1的所有操作信息，全部都上传至云服务器5，最终数据保存在后台服务器9中。

Claims (7)

1.一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，所述管理系统包括硬件和软件，其特征在于：硬件包括RFID电子标签、读写器、电脑终端、外网、云服务器、硬件防火墙、VPN服务器、内网、后台服务器及主控计算机，其中RFID电子标签与读写器之间进行数据传输，读写器和电脑终端通过外网与云服务器进行数据交互，云服务器通过VPN通道及硬件防火墙与VPN服务器连接，VPN服务器与后台服务器连接，主控计算机和电脑终端通过内网对后台服务器进行访问；所述软件包括读写器操作软件和电脑端操作软件，读写器操作软件对高压管汇元件的状态进行录入、储存和分析，电脑端操作软件对管理系统后台进行写入、修改和设定。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，其特征在于：高压管汇元件包括压裂作业所需的各类阀、管汇、接头、由壬、压裂头、除砂器等,压力等级为35MPa、70MPa、105MPa及140MPa。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，其特征在于：RFID电子标签为无源抗金属电子标签，RFID电子标签为铝合金外壳加陶瓷封装，通过不锈钢卡箍固定在高压管汇元件上。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，其特征在于：读写器为超高频一体式读写器，或者为耳机插孔式射频模块与手机的组合，或者为分体式射频模块与手机的组合，分体式射频模块与手机之间通过蓝牙连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，其特征在于：读写器操作软件包括RFID读写管理模块、出入库管理模块、使用管理模块、检修管理模块、设备寻找管理模块及基本信息查询模块，RFID读写管理模块录入高压管汇元件基本信息，建立基础档案；出入库管理模块记录设备出入库状态；使用管理模块对设备的上井使用信息进行录入和管理，并自动判断是否需进行检维修；检修管理模块录入设备检维修记录并生成报告；设备寻找管理模块对特定目标的电子标签进行寻找；基本信息查询模块可查询高压管汇元件的信息资料。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于RFID的高压管汇元件管理系统，其特征在于：电脑端操作软件包括组织机构管理、基本信息管理、使用管理、检修管理、预警管理、图表管理及系统维护管理，组织机构管理对岗位和人员进行管理；基本信息管理对高压管汇元件的基本信息档案进行管理；使用管理对上井使用数据进行录入和自动累计；检修管理对检维修信息进行管理；预警管理对高压管汇元件性能参数进行预警；图表管理通过饼状图直观显示各类型高压管汇元件的状态分布情况；系统维护管理对系统进行升级改版，处理网络故障。

7.一种基于RFID的高压管汇元件的管理方法，其特征在于：该方法步骤如下：

（1）对高压管汇元件安装RFID电子标签，录入基本信息，并通过外网将信息传递给云服务器；

（2）进入到读写器的出入库管理模块，对需要出入库的设备进行扫描，扫描完成点击“确认”按钮，设备状态变更为库存状态或上井状态；

（3）上井使用过程中利用读写器录入设备在井上的使用数据，并自动判断设备是否已达到检测条件，如果无需检测，则设备状态变更为库存状态；如果需要检修，则变更为检修状态；

（4）检维修前在读写器中填写交检报告，检测完成后利用系统内置的报告模板管理系统录入检测信息，制作检测报告并走审核批准流程；对于合格的产品，设备状态变更为库存状态；对于报废的产品，设备状态变更为报废状态；

（5）需要有针对性的扫描RFID电子标签时，可以提前在读写器中录入RFID电子标签的编码或自编号，当扫描到目标RFID电子标签时读写器发出提示，找出指定的RFID电子标签。