【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业互联网油气生产安全，具体为基于工业互联网的安全生产管理系统及方法。
技术介绍
1、油气开采是指通过钻井、注水、压裂等工艺，将地下油气资源提取到地表进行生产和加工。在油气开采领域，安全生产是至关重要的，因为油气开采涉及复杂的工程设备、高压高温环境、易燃易爆的物质等，一旦发生事故可能会造成严重的人员伤亡、环境污染以及财产损失。工业互联网是指将传统的工业制造与现代互联网技术相结合，通过物联网、大数据分析、云计算等技术手段，实现工业生产和运营的数字化、智能化和网络化。它的目标是通过连接设备、传感器、系统和人员，使工业生产变得更加高效、智能、可靠和可持续。工业互联网强调数据的收集、传输、存储和分析。通过采集设备和生产过程中产生的大量数据，可以实时监测运行状态、识别异常，从而提前预防故障和优化生产。
2、现在油气钻井在开采过程中，会对设备进行检查，但是钻头和钻杆是通过螺纹连接的，现有技术没有具体对钻杆进行监测，只是单一监测到钻头的转速和振动情况进行安全预警；但是钻头和钻杆的连接处可能会因为不同材料的热膨胀不一致，进而引起连接松动和变形，甚至可能导致连接部分的损坏，连续的温度变化可能导致连接处的材料疲劳，从而削弱连接的强度和稳定性，增加断裂风险，当钻头和钻杆的连接处断裂后，会影响密封性能，导致液体或气体泄漏。如果涉及高压液体或气体，泄漏可能导致事故。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于工业互联网的安全生产
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于工业互联网的安全生产管理系统，包括部署模块、实时采集模块、数据中心、分析模块和预警模块；
5、所述部署模块用于在石油生产过程中，基于工业互联网条件下，针对钻井现场、油井钻探设备、储罐和储罐部署传感器组用于监测生产数据，获得第一数据集、第二数据集、第三数据集、第一现场影响数据集和第二现场影响数据集，并发送至数据中心；
6、所述数据中心用于利用大数据处理技术对第一数据集、第二数据集、第三数据集、第一现场影响数据集和第二现场影响数据集进行数据处理，并整合获得总数据集；
7、所述分析模块用于建立数字孪生模型，对获得的总数据集进行识别、建模和分析获得：钻头安全系数ztx和油气运输安全系数ysx；所述钻头安全系数ztx通过以下公式进行计算获得：
8、
9、式中，r1表示为第一影响因子，wd1表示钻头实时温度值；wd2表示钻杆实时温度值；jd表示为钻杆的实时倾斜角度值；zd表示为实时钻头钻杆的平均振动值；t1、t2和t3分别表示钻头实时温度值wd1、钻杆实时温度值wd2和钻杆的实时倾斜角度值jd的权重值，且0.35<t1<0.55，0.35<t2<0.55，0.25<t3<0.85且t1+t2+t3大于等于2.0；
10、当wd1-wd2获得实时钻头和钻杆的温度差值，pjc1表示第一平均温度差值，当wd1-wd2获得实时钻头和钻杆的温度差值大于第一平均温度差值pjc1时，则代表连接处异常或冷却异常，α表示钻头和钻杆的温度差值和第一平均温度差值pjc1比较值的权重系数，c表示修正系数；
11、并，将钻头安全系数ztx和油气运输安全系数ysx与预设阈值进行对比，获得评估结果；
12、所述预警模块用于依据评估结果进行相对应的预警和处理。
13、优选的，所述实时采集模块包括钻头传感采集单元、钻杆传感单元和现场钻井实测单元；
14、所述钻头传感采集单元用于在钻头上安装温度传感器和振动传感器，采集钻头的实时振动值和温度值；所述钻杆传感单元用于在钻杆上安装温度传感器、振动传感器和角位移传感器，采集钻杆的实时振动值、温度值和角度值；将钻头传感采集单元和钻杆传感单元采集获得的实时数据，建立第一数据集；
15、所述现场钻井实测单元用于实时监测钻井深度sdz、钻井地质密度md、钻井液泥浆流量ll和钻井做工时间数据sj，建立第一现场影响数据集。
16、优选的，所述实时采集模块还包括输送管道传感单元、储罐传感单元和环境采集单元；
17、所述输送管道传感单元用于在输送管道内实时采集液位、油气流速、压力、温度和泄露气体数据；通过液位传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器和气体传感器实时监测获得；并将储罐实时液位、油气流速、压力、温度和气体数据建立第二数据集；
18、所述储罐传感单元用于在储罐中实时采集液位、油气流速、压力、温度和泄露气体数据；通过液位传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器和气体传感器实时监测获得；并将储罐实时液位、油气流速、压力、温度和气体数据建立第三数据集；
19、所述环境采集单元用于在现场环境中实时采集影响数据，所述影响数据包括环境实时温度值、环境实时湿度值、风速值和空气油气有机物voc含量值；建立第二现场影响数据集，采用温度传感器、湿度传感器、风速传感器和挥发性有机物voc传感器采集获得。
20、优选的，所述数据中心包括处理单元和整合单元；
21、所述处理单元用于将第一数据集、第二数据集、第三数据集、第一现场影响数据集和第二现场影响数据集进行数据滤波、校正和去噪处理后，通过整合单元整合后，生成总数据集发送至分析模块。
22、优选的，所述分析模块包括建模单元和影响分析单元；
23、所述建模单元用于建立数字孪生模型，用于将总数据集输入值数字孪生模型中，分析不同因素对钻井生产安全性的影响程度；
24、所述影响分析单元用于将总数据集输入分析、计算获得：第一影响因子r1和第二影响因子r2；所述第一影响因子r1和第二影响因子r2通过以下公式计算获得：
25、
26、
27、式中，sj表示为钻井做工时间数据，w1、w2、w3分别表示为钻井深度sdz、钻井地质密度md、钻井液泥浆流量ll的权重值，且w1+w2+w3大于等于2.0；a表示为修正常数；
28、twd表示环境实时温度值、md表示环境实时湿度值、fs表示环境实时风速值和voc表示空气油气有机物voc含量值，w4、w5、w6和w7分别表示为环境实时温度值twd、环境实时湿度值md、环境实时风速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：包括部署模块、实时采集模块、数据中心、分析模块和预警模块；
2.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述实时采集模块包括钻头传感采集单元、钻杆传感单元和现场钻井实测单元；
3.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述实时采集模块还包括输送管道传感单元、储罐传感单元和环境采集单元；
4.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述数据中心包括处理单元和整合单元；
5.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块包括建模单元和影响分析单元；
6.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块还包括第一计算单元，所述第一计算单元用于依据总数据集和第一影响因子R1进行相关联计算，获取钻头安全系数ZTx。
7.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块还包括第二计算单元，所述第二计算单
8.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块还包括评估单元，所述评估单元用于将钻头安全系数ZTx和油气运输安全系数YSx与预设阈值进行对比，获得评估结果，包括：
9.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：还包括紧急救援模块，所述紧急救援模块，用于依据第一警报、第二警报、第三警报和第四警报信息，为发生紧急情况时的救援团队提供指导和支持，包括应急计划、联系人信息和逃生路径；并，定位和追踪员工和救援团队的位置，并管理物资设备调配和使用。
10.基于工业互联网的安全生产管理方法，其特征在于：包括以下步骤，
...【技术特征摘要】
1.基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：包括部署模块、实时采集模块、数据中心、分析模块和预警模块；
2.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述实时采集模块包括钻头传感采集单元、钻杆传感单元和现场钻井实测单元；
3.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述实时采集模块还包括输送管道传感单元、储罐传感单元和环境采集单元；
4.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述数据中心包括处理单元和整合单元；
5.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块包括建模单元和影响分析单元；
6.根据权利要求1所述的基于工业互联网的安全生产管理系统，其特征在于：所述分析模块还包括第一计算单元，所述第一计算单元用于依据总数据集和第一影响因子r1进行相关联计算，获取钻头安全系数ztx。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵延南，冯泳，潘峰，张蔚，吴燕，
申请(专利权)人：西安易诺敬业电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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