基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

胡寧 開封文化藝術(shù)職業(yè)學院

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

胡寧 開封文化藝術(shù)職業(yè)學院

基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，結(jié)合克拉瑪依油田井場地理環(huán)境，利用RTU模塊和無線網(wǎng)橋建立井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)框架，采用軟、硬件結(jié)合方式設計基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。采用異構(gòu)式無線傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)井場與控制平臺之間有效的數(shù)據(jù)傳輸。此系統(tǒng)可適應惡劣的自然環(huán)境和分散的井場分布，實現(xiàn)井場數(shù)據(jù)實時傳輸與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理的有效結(jié)合，為油田井場數(shù)據(jù)采集和應用處理提供保障，有利于油田的數(shù)字化管理，提高油田生產(chǎn)效率。

數(shù)據(jù)傳輸；物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)字化井場；無線網(wǎng)橋

克拉瑪依油田井場分布分散，地形環(huán)境復雜，人工巡井不能及時發(fā)現(xiàn)和解決井場所出現(xiàn)的問題，井場信息傳輸和管理效率較差，有時甚至給油田造成不可挽救的損失，嚴重影響油田正常生產(chǎn)和數(shù)字化油田建設。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和在油田系統(tǒng)中的廣泛應用，針對井場特殊的野外條件和信息傳輸需求，結(jié)合RTU模塊和無線網(wǎng)橋技術(shù)，設計基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提高油田生產(chǎn)效率和實現(xiàn)油田智能化管理。

1 物聯(lián)網(wǎng)井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

油田網(wǎng)絡發(fā)展已經(jīng)非常迅速，在自然條件比較好的井場基本實現(xiàn)了有線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，但是在環(huán)境惡劣的井場很難實現(xiàn)有線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，因此無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸就成了一個理想的選擇，以解決井場數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。井場油田網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是建立在油田現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對原有網(wǎng)絡進行改造和擴充，可建立一個覆蓋范圍廣、容量充足和安全可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。井場數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡是基于C/S模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與客戶端的有效連接；同時，無線網(wǎng)絡不僅可以實現(xiàn)現(xiàn)有油田井場數(shù)據(jù)的傳輸，也為以后井場網(wǎng)絡擴建提供了平臺，有利于油田的可持續(xù)發(fā)展。

井場數(shù)據(jù)傳輸采用異構(gòu)式無線傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)井場與控制平臺之間有效的數(shù)據(jù)傳輸。采用點對多點式無線網(wǎng)橋進行數(shù)據(jù)傳輸，搭建井場與控制臺之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?。無線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)比較簡單，抗信號干擾能力強，可實現(xiàn)較遠距離的數(shù)據(jù)高效傳輸，非常適合油田井場，節(jié)約了油田投資成本，且滿足井場數(shù)據(jù)傳輸要求。

遠程測控終端系統(tǒng)（RTU）是構(gòu)成綜合自動化系統(tǒng)的核心裝置，可用于監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，具有遙測、遙信、遙調(diào)和遙控功能。與PLC相比，RTU通信能力強，儲存量大，計算能力強，適于惡劣的環(huán)境；且通信距離長，模塊結(jié)構(gòu)化設計，便于擴展。RTU模塊與無線設備和工業(yè)TCP/IP結(jié)合使用，發(fā)揮的作用越來越大。利用RTU模塊建立的井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體框架

針對井場設計需求和油田實際情況，將井場系統(tǒng)軟、硬件設計分為井場數(shù)據(jù)實時傳輸、數(shù)據(jù)后臺處理和井場實時監(jiān)控三大部分。基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的方式，在優(yōu)選硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)要求進行軟件部分的編寫和優(yōu)化，實現(xiàn)軟、硬件的有機結(jié)合，滿足系統(tǒng)設計的基本要求，保證數(shù)據(jù)實時可靠傳輸。

2 系統(tǒng)應用效果

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試和綜合測試后，井場數(shù)據(jù)傳輸速率快，測試效果良好。克拉瑪依油田某區(qū)塊自然環(huán)境惡劣，井場分布分散，人工巡井存在巨大困難，井場數(shù)據(jù)傳輸不能及時完場，在此條件下應用數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。應用結(jié)果表明，此系統(tǒng)可適應惡劣的自然環(huán)境和分散的井場分布，實現(xiàn)井場數(shù)據(jù)實時傳輸與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理的有效結(jié)合，為油田井場數(shù)據(jù)采集和應用處理提供保障，有利于油田的數(shù)字化管理，提高油田生產(chǎn)效率。

此系統(tǒng)可實現(xiàn)井場與監(jiān)控中心的實時連接，實現(xiàn)現(xiàn)場管理與終端操作的同步，減少了油田工作人員的巡井壓力；可自動生成生產(chǎn)報表及進行數(shù)據(jù)應用處理，優(yōu)化油田信息采集結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，結(jié)合克拉瑪依油田井場地理環(huán)境，利用RTU模塊和無線網(wǎng)橋技術(shù)建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)框架，采用軟、硬件結(jié)合的方式設計基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)可實現(xiàn)井場數(shù)據(jù)采集、井場數(shù)據(jù)處理和管理功能，實現(xiàn)井場數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芑涂梢暬?。井場物?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在克拉瑪依油田的實際應用表明，該系統(tǒng)可進行井場數(shù)據(jù)的實時采集、可靠傳輸和動態(tài)監(jiān)控，提升油田的生產(chǎn)效率和管理水平，可在油田進行大范圍的推廣應用。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.039