项目名称

边云协同的油气物联网智能决策关键技术及应用

推荐单位

中国石油大学（华东）

项目简介

油气领域高效、节能、绿色发展是实现国家油气领域可持续发展战略的重要保障。利用现代化信息技术实现智能化管控与决策对完成上述目标具有重大意义，也是油气领域亟待解决的关键问题。本项目从基础理论、决策关键技术、大规模示范应用三方面建立了完整的油气物联网智能决策体系，发展了智能决策关键技术：在数据层面上，实现了油气领域的数据处理、共享及有效利用；在业务层面上，实现了业务自动重构和业务流智能调控；在系统层面上，研制了边缘设备单元及嵌入式智能程序、云端一体化油气物联网智能决策平台。

本项目取得了以下创新性研究成果：

（1）创新性地提出了油气开采领域基于知识、数据与事件的混合驱动（KDEMD）模型的知识图谱构建方法和基于对抗性分化嵌入向量的自动演化机制，解决了从数据到知识、从知识到决策的自主迭代和演化问题，实现了对知识和数据的智能管理及一致性逻辑分析。

（2）首次提出了油气开采领域边缘与云端协同的动静态融合智能决策模型，建立了边缘端实时数据与云端离线数据快慢相结合的大数据分析处理平台。解决了油气物联网海量数据存储、传输困难，以及不同时间尺度的数据融合与综合分析利用等突出问题，实现了边云协同的新型快速决策能力，提升了生产管控的时效性。

（3）系统提出了油气物联网智能决策的 DACVI（定义-分析-构建-验证-实施）实施方法论，创建了知识与数据双向驱动的油气开采“四环联动”优化模式。DACVI 综合借鉴了 DMAIC 过程改进方法论、DFSS 设计方法论和 CRISP-DM 数据挖掘方法论，形成了业务过程的自动优化过程和智能决策技术实现的适用方法，能够指导构建新的智能业务流程，以及智能生产运营体系的实现方法，实现系统的持续学习和持续优化创新。

（4）研制了边缘设备单元及嵌入式智能程序、云端一体化油气物联网智能决策平台，实现了边缘与云端有机协同的智能闭环管控。实现了对行业海量数据的全面感知，油气物联网边缘与云端数据的深度集成与协同分析，形成了智能化管控、网络化运维、个性化定制、服务化延伸的新型油气互联网智能决策生产模式，以及相关技术体系和建设方案。本项目先后获得国家科技部创新方法工作专项、国家自然科学基金等 4 项国家及省部级项目的支持；申请国家发明专利 24 项，授权 16 项；登记软著 22 项；发表学术论文 105 篇，其中 SCI 期刊论文 63 篇；培养博士 8 名、40 名硕士，先后培训专业技术人员 300 余次。项目成果的应用已取得超过28 亿元的经济效益。 

主要完成单位及推广创新贡献

第一完成单位

单位名称

中国石油大学（华东）

对本项目的贡献：

中国石油大学（华东）作为第一完成单位，持续开展有关理论、方法和应用技术攻关，并参与指导了项目成果的推广应用，为本项目做出以下贡献：

1、提出了油气开采领域基于混合驱动模型的知识图谱构建方法和基于对抗性分化嵌入向量的自动演化机制，系统地构建了油气开采领域完整的知识体系，对创新点 1 有贡献；

2、建立了云端离线数据快慢相结合的大数据分析处理平台，参与构建了油气开采领域边缘与云端协同的动静态融合智能决策模型，对创新点 2 有贡献；

3、系统地提出了油气物联网智能决策的 DACVI 实施方法论，对创新点 3 有贡献；

4、参与了边缘与云端有机协同的智能闭环管控系统的研发，对创新点 4 有贡献；

在开展上述技术研究的同时，将边云协同的油气物联网智能决策关键技术推广应用。通过本项目研究，申请国家发明专利 12 项，授权 6 项；登记软著 8 项；发表学术论文 73 篇，其中 SCI 期刊论文 41 篇；培养博士、硕士 36 名，先后培训专业技术人员 300 余次。

中国石油大学（华东）为边云协同的油气物联网智能决策关键技术推广应用做出了突出贡献。

第二完成单位

单位名称

重庆大学

对本项目的贡献：

重庆大学作为主要完成单位，持续开展有关理论、方法和应用技术攻关，并参与指导了项目成果的推广应用，为本项目做出以下贡献：

1、提出了一种基于知识和数据双向驱动方法将机理知识和数据规律融合，为边云协同的油气物联网智能决策和自动推理提供了支撑。对创新点 1 有贡献；

2、提出了基于分布式文件系统和内存计算技术构建了快慢相结合的大数据分析处理平台，建立了油气开采并行挖掘算法库，对创新点 2 有贡献；

3、提出一种基于工业工程的可持续优化运营系统和方法，将此工作流方法应用于油气、单井，实现智能管理，对创新点 3 有贡献。

在开展上述技术研究的同时，将边云协同的油气物联网智能决策关键技术推广应用。通过本项目研究，在国内外杂志和会议上发表学术论文 33 余篇，其中 SCI 检索 27 余次，其中 IEEE Trans系列期刊 13 篇，授权专利 20 项，CCF 推荐会议 11 项。CCF 推荐会议年度最佳论文奖 2 次。

重庆大学为边云协同的油气物联网智能决策关键技术推广应用做出了突出贡献。

第三完成单位

单位名称

宇动源（北京）信息技术有限公司

对本项目的贡献：

宇动源（北京）信息技术有限公司为主要完成单位，持续开展关键技术攻关，参与了项目成果的推广应用，为本项目做出了如下贡献：

1、在动态分布、多源异构环境下，设计了数据集成、数据治理、数据支撑为平台的 BI （BusinessIntelligence）一体化架构，实现了对行业海量数据的全面感知，油气物联网边缘与云端数据的深度集成与协同分析，对创新点 4 有贡献；

2、智能服务软件的油气物联网智能决策平台应用与推广，对创新点 4 有贡献。

宇动源（北京）信息技术有限公司为边云协同的油气物联网智能决策关键技术及应用做出了突出贡献。

第四完成单位

单位名称

北京智汇大成科技有限公司

对本项目的贡献：

北京智汇大成科技有限公司作为主要完成单位，持续开展关键技术公关，参与了项目成果的推广应用，为本项目做出了如下贡献：

1、在单井智能生产业务优化方面，按照精益管理方法研究了油气开采业务中需要优化提升的主要问题，设计了业务过程自动优化改进流程。

2、研制实现了油气开采数据治理平台、数据挖掘与知识应用中间件、单井智能生产管理系统，并提供了完整的技术文档和操作手册。对创新点 3 有贡献。

3、协助完成了油气开采企业的推广应用，应用前面研究的方法和工具，建立起单井预测预警、原因分析、生产优化等环节的智能化闭环管理模式。对创新点 3 有贡献。

北京智汇大成科技有限公司为边云协同的油气物联网智能决策关键技术及应用做出了突出贡献。

第五完成单位

单位名称

益和电气集团股份有限公司

对本项目的贡献：

益和电气集团股份有限公司为成果的主要完成单位，协助中国石油大学（华东）开展了关键技术的研究工作及项目成果的推广应用，为本项目做出了如下贡献：

1、在装备管控方面，根据领域知识图谱构建和自动演化更新方法研究了装备管控业务中需要优化提升的主要问题，参与设计了部分装备管控、维护过程自动优化改进流程。

2、协助完成了油气开采企业的推广应用，应用前面研究的方法和工具，形成了实时精准的状态监测、故障诊断及预测、智能运维决策等环节的智能装备管控模式，实现了高效的人-机联动机制

3、主导完成了边缘端实时数据与云端离线数据快慢相结合的大数据分析处理平台的应用推广工作，实现了边缘与云端有机协同的智能闭环管控，形成了智能化管控、网络化运维、个性化定制、服务化延伸的新型油气互联网智能决策生产模式，起草了边云协同的油气开采工业物联网智能决策的建设标准。

益和电气集团股份有限公司为本成果软件产品的研发与成果应用推广做出重要贡献。

推广应用情况

项目成果在中石化胜利油田、中海油湛江分公司、中石油大庆油田、益和电器集团有限公司等进行了示范应用，平均提高生产时率3%以上，减少作业次数16%，得了显著的经济价值和社会效益。在最近3年的推广及应用中，本成果已经为相关企业取得28亿元的经济效益，在边云协同的物联网智能决策领域具有明显的技术优势，推广应用前景非常广阔。

主要应用单位情况

曾获科技奖励情况

主要完成人情况表

第1完成人

姓名

宫法明

技术职称

副教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

本课题负责人，负责项目的全面构建与组织实施，主导完成了边云协同的油气物联网智能决策关键技术及应用，参与了项目的推广应用。对创新点1和4有突出贡献，主要表现在：（1）提出了油气开采领域基于混合驱动模型的知识图谱构建方法和基于对抗性分化嵌入向量的自动演化机制；（2）解决了从数据到知识、从知识到决策的自主迭代和演化问题；（3）实现了对知识和数据的智能管理及一致性逻辑分析。

曾获科技奖励情况：油气开采大数据技术研究，山东省高等学校优秀科研成果二等奖， 2016年，排名第一；石油大数据治理及智能生产应用技术研究，济南计算机科学技术一等奖，2016年，排名第一。

第2完成人

姓名

王淑栋

技术职称

教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要骨干，负责项目的算法设计及建模验证。对创新点1和3有突出贡献，主要表现在：（1）构建了石油本体数据，填补了石油领域本体的空白；（2）创建了知识与数据双向驱动的油气开采“四环联动”优化模式。

曾获科技奖励情况：生物计算理论及其在系统生物学中的应用，青岛市黄岛区自然科学一等奖，2015年，排名第二；生物计算理论、模型及优化应用，山东省青岛市自然科学二等奖，2015年，排名第一。

第3完成人

姓名

吴春雷

技术职称

副教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要骨干，负责项目的理论研究和技术研发工作。对创新点3有突出贡献，主要表现在：（1）提出了油气物联网智能决策的实施方法论；（2）完成了智能决策模式设计、知识驱动的智能决策实现和可持续优化运营体系的研究。

曾获科技奖励情况：油气开采大数据技术研究，山东省高等学校优秀科研成果二等奖，2016年，排名第三；石油大数据治理及智能生产应用技术研究，济南计算机科学技术一等奖，2016年，排名第三。

第4完成人

姓名

庞善臣

技术职称

教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要骨干，负责项目软件理论及关键技术的研究，对创新点3和4有突出贡献。主要表现在：（1）基于企业实际需要，将项目研究成果、方法研究成果和单井智能生产应用成果，研究形成油气开采智能生产构建的实施方法论；（2）指导油气开采智能生产应用模式的推广。

曾获科技奖励情况：动态工作流的建模理论及方法，青岛市自然科学二等奖，2011年，排名第一；工作流的建模与动态构建技术研究及应用，山东省科技进步二等奖，2011年，排名第二；山东省第十届青年科技奖，2015年，独立。

第5完成人

姓名

夏云霓

技术职称

教授

完成单位

重庆大学

工作单位

重庆大学

对本项目主要学术贡献：

项目主要骨干，负责项目的理论研究与技术支持工作。对创新点2有突出贡献，主要表现在：（1）提出了一种云数据中心任务分配方法，提升了云端处理的速度；（2）具体参与了知识驱动的边云协同动静态融合决策机制理论基础研究。

曾获科技奖励情况：智慧金融中的集成生物识别关键技术及应用，吴文俊人工智能一等奖，2018年，排名第七；高维数据挖掘算法及可信服务计算预测模型研究，重庆市自然科学3等奖，2017年，排名第二；重庆市“创新青年科技人才”称号，2014年，独立；基于北斗系统的灾害监控预警平台关键技术及应用系统研究，四川省科技进步一等奖，2015年，排名第八。

第6完成人

姓名

董玉坤

技术职称

讲师

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，负责项目的理论研究与技术研究。对创新点2有突出贡献，具体表现在：参与了智能服务软件关键技术的理论基础研究，优化了油气开采的流程设计。

曾获科技奖励情况：知识驱动的油气开采智能生产关键技术，中国产学研合作创新成果奖，2018年，排名第四。

第7完成人

姓名

周林蕻

技术职称

教授级高工

完成单位

宇动源（北京）信息技术有限公司

工作单位

宇动源（北京）信息技术有限公司

对本项目主要学术贡献：
项目主要研究人员，在项目负责软件开发及推广应用。对创新点4有突出贡献，具体表现在：（1）实现了B1企业平台构建；（2）智能服务软件的油气物联网智能决策平台应用与推广。

曾获科技奖励情况：

第8完成人

姓名

安丰永

技术职称

高级工程师

完成单位

北京智汇大成科技有限公司

工作单位

北京智汇大成科技有限公司

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，在项目中负责油气开采领域知识图谱构建、软硬件开发，并对技术进行推广。对创新点 1和3 有突出贡献，具体表现在：（1）建立油气开采领域的知识图谱；（2）实现了油气开采数据治理平台、数据挖掘与知识应用中间件、单井智能生产管理系统；（3）完成了油气开采企业的推广应用。

曾获科技奖励情况：知识驱动的油气开采智能生产关键技术，中国产学研合作创新成果奖，2018年，排名第6；大数据环境下油气开采智能生产关键技术，中国石油和化学工业联合会科学技术奖，2018年，排名第七。

第9完成人

姓名

孔祥冲

技术职称

高级工程师

完成单位

益和电气集团股份有限公司

工作单位

益和电气集团股份有限公司

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，在项目中实现了装备管控、维护过程自动优化改进流程，并对技术进行了推广应用。对创新点4有突出贡献，具体表现在：（1）建立了精准的状态监测；（2）建立了故障诊断及预测、智能装备管控模式，实现了高效的人-机联动机制。

曾获科技奖励情况： XGN86－12箱型固定式交流金属封闭开关设备，区科技进步二等奖，2013年，排名第三；ZF10B-126型气体绝缘金属封闭开关设备，市科技进步二等奖，2009年，排名第四；XGN46-40.5箱式气体绝缘金属封闭开关设备，获区科技进步二等奖，2012年，排名第四；ZF口-252气体绝缘金属封闭开关设备，获市科技进步奖三等奖，2014年，排名第九。

第10完成人

姓名

王珣

技术职称

副教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，负责项目的智能决策算法设计。具体参与了边云动静态模型的理论基础研究，对于创新点2的有重要贡献。

曾获科技奖励情况：知识驱动的油气开采智能生产关键技术，高校科研优秀成果奖科技进步二等奖，2017年，排名第七。

第11完成人

姓名

刘昕

技术职称

副教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，负责项目的智能决策算法设计。具体参与了边云协同云端协同算法的优化，对于创新点2的大数据数据处理方法与优化流程设计有重要贡献。

曾获科技奖励情况：舆情大数据分析挖掘技术，青岛市年度大数据优秀学术成果奖，2018年，独立；基于模糊多目标协同评价的业务流程家族配置；东营市科技情报成果一等奖，2015年，排名第三。

第12完成人

姓名

王雷全

技术职称

高级工程师

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，负责项目的软件关键技术，具体参与了边缘设备单元及嵌入式智能程序的正确性的验证，对于创新点4的嵌入式设备的开发有重要贡献。

曾获科技奖励情况：

第13完成人

姓名

崔学荣

技术职称

教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，负责项目的边云协同理论研究。对创新点2有突出贡献，主要表现在：（1）提出了一种固定周转时延的超宽段无限测距方法，提升了边云通信能力；（2）提供了实时与离线数据的共同支撑。

曾获科技奖励情况：多源信息融合的高精度无缝定位车载终端的技术创新与产业化应用，青岛市科学技术进步奖二等奖，2017年，排名第一；“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”车载终端及平台的研制，中国智能交通协会科学技术奖三等奖，2014年，排名第一；BDS/GPS双模智能车载终端的研制与应用，中国卫星导航定位协会科学技术奖一等奖，2013年，排名第一。

第14完成人

姓名

龚安

技术职称

副教授

完成单位

中国石油大学（华东）

工作单位

中国石油大学（华东）

对本项目主要学术贡献：

项目主要研究人员，在项目中实现了智能电厂故障检测、装备检测智能优化算法，并对边云协同技术进行推广。对创新点2和 4 有突出贡献，具体表现在：（1）参与研究了大数据分析处理技术；（2）协助完成了边云协同的新型快速决策能力的建立。

曾获科技奖励情况：以深部调驱为中心的改善水驱技术，教育部科学技术进步一等奖，2009年，排名第十；下一代网业务冲突动态监测和动态解决方法的研究，山东高等学校优秀科研成果三等奖，2006年，排名第五。