基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化油田系統(tǒng)建構(gòu)現(xiàn)狀探討

劉銀鵬

（大慶油田信息技術(shù)公司，黑龍江 大慶 163000）

物聯(lián)網(wǎng)是在信息技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的，是信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)巨大變革的良好機(jī)遇，物聯(lián)網(wǎng)在信息領(lǐng)域被稱為是計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，信息技術(shù)領(lǐng)域的第三次革命。從2009 年開始，國際上一些發(fā)達(dá)國家先后出臺(tái)了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，從技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展兩個(gè)角度進(jìn)行了前瞻性的布局。而物聯(lián)網(wǎng)作為國家戰(zhàn)略發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，得到了高度關(guān)注。油田行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，必須要首當(dāng)其沖的加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，快速建立起數(shù)字油田系統(tǒng)。鑒于此，本文從建設(shè)數(shù)字油田的角度出發(fā)，對(duì)數(shù)字油田系統(tǒng)目前在我國油田行業(yè)的建設(shè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，在充分利用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)我國油田行業(yè)在建設(shè)數(shù)字油田過程中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用思路進(jìn)行了探討，并對(duì)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，由此能對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字油田向智慧油田的信息化、智能化建設(shè)工作起到極大的促進(jìn)作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)在數(shù)字油田建設(shè)中作用以及現(xiàn)狀分析

21 世紀(jì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的信息時(shí)代。在21世紀(jì)，全球的焦點(diǎn)都集中在了經(jīng)濟(jì)全球化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等幾個(gè)方面。作為信息技術(shù)在新時(shí)代發(fā)展的重要在組成部分，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種全新的信息技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上就是充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“物—物”相連。從技術(shù)層面來講，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)涉及射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能技術(shù)等各種核心技術(shù)。而從功能的層面講，利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)主要包括感知網(wǎng)、接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、中間件、應(yīng)用平臺(tái)等幾個(gè)部分。

基于數(shù)字地球的概念產(chǎn)生出了數(shù)字油田概念，經(jīng)過多年的發(fā)展數(shù)字油田概念逐漸趨于清晰。從廣義的角度來看，數(shù)字油田指的是充分利用信息技術(shù)將油田行業(yè)的所有物理實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化以及可視化；而從狹義的角度來看，數(shù)字油田主要是以數(shù)字地球技術(shù)為基礎(chǔ)，針對(duì)油田的所有物理實(shí)體進(jìn)行信息化建設(shè)的整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)。

數(shù)字油田概念字提出以來，國內(nèi)外很多油田都開始著手進(jìn)行數(shù)字油田的規(guī)劃建設(shè)，而在在數(shù)字油田建設(shè)過程中也積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于我國油田來說，隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的改革深化，為了進(jìn)一步提升油田的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，很多油田開始極大投資力度來強(qiáng)化數(shù)字化、智能化油田的改造。例如，我國的大慶油田、勝利油田等大型油田在數(shù)字油田的建設(shè)方面已經(jīng)走在了國內(nèi)油田行業(yè)的前列。其中，大慶油田在建設(shè)數(shù)字油田的過程中首次提出了構(gòu)建數(shù)字油田的七層構(gòu)架模型，并以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了覆蓋勘探、開發(fā)、地面工程等幾大領(lǐng)域綜合數(shù)據(jù)庫以及經(jīng)營管理數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

目前來看，數(shù)字油田的建設(shè)還存在很多不完善的地方，尤其是在信息化、智能化功能方面的建設(shè)仍然存在深度不足的問題。其主要有以下幾個(gè)方面的表現(xiàn)：首先，很多油田在進(jìn)行數(shù)字油田建設(shè)過程中仍然是以孤立化的系統(tǒng)數(shù)字控制為主要建設(shè)目標(biāo)。而對(duì)于數(shù)字油田來說，其本身是一個(gè)非常復(fù)雜的信息系統(tǒng)，在整個(gè)系統(tǒng)中包括了信息的采集、傳輸以及信息的智能化處理等幾個(gè)層面的功能。而上述三個(gè)方面的功能目前僅僅信息傳輸相對(duì)比較成熟，針對(duì)現(xiàn)有的WIFI、WIMAX、4G 等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)以及油田的有線基礎(chǔ)網(wǎng)路等進(jìn)行充分利用，這樣就能完全滿足數(shù)字油田信息傳輸?shù)膶?shí)際需求。但是對(duì)于信息采集以及處理等兩個(gè)環(huán)節(jié)仍然建設(shè)數(shù)字油田最為薄弱的環(huán)節(jié)。就目前我國油田行業(yè)數(shù)字油田建設(shè)的現(xiàn)狀來看，多數(shù)油田的數(shù)字化油田建設(shè)項(xiàng)目都集中在了實(shí)現(xiàn)油田環(huán)境可視化信息采集以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫建設(shè)等幾個(gè)方面，而對(duì)于采集信息的利用以及信息的高效化、智能化處理還比較欠缺，力實(shí)現(xiàn)智慧油田還走很長的道路。我國油田企業(yè)仍然需要不斷地通過大量實(shí)踐和應(yīng)用進(jìn)一步提升油田整體數(shù)字化、智能化建設(shè)的發(fā)展。

而面對(duì)數(shù)字油田建設(shè)的現(xiàn)狀以及建設(shè)的實(shí)際需求，首先要在基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字油田建設(shè)過程中對(duì)各種新技術(shù)、新系統(tǒng)進(jìn)行充分了解，讓油田全體員工對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字油田下的各種新技術(shù)、新系統(tǒng)進(jìn)行全面的了解，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)新技術(shù)、新系統(tǒng)的高效利用，由此才能進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)字油田的智能化作用，其次要對(duì)數(shù)字油田建設(shè)初期出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)處理偏差問題進(jìn)行合理處理。目前，一些油田員工在面臨數(shù)字油田數(shù)據(jù)處理中出現(xiàn)的偏差存在一定的抵觸情緒。在數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)的初期，出現(xiàn)一定的偏差是不可避免的，而這與數(shù)字系統(tǒng)的算法有很大關(guān)系。而員工由于對(duì)算法不夠了解，使得一些員工對(duì)數(shù)字油田的認(rèn)同感不高。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的數(shù)字油田建設(shè)理念構(gòu)建

油田建設(shè)數(shù)字油田必須要遵循循序漸進(jìn)的原則。在初期建設(shè)的時(shí)候，應(yīng)該將建設(shè)的重點(diǎn)放在全面感知上，而針對(duì)后期的建設(shè)階段則主要以職能管理為主。在目前油田智能化建設(shè)全面感知以及智能監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)額與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的有效結(jié)合已經(jīng)成為了一種必然的選擇。這兩種系統(tǒng)能夠在功能上實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)油田敏感現(xiàn)場(chǎng)的可視化，將油田的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行直觀的顯示，對(duì)于一些地理上覆蓋面積較大的油氣田來說，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化能夠?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的巡視帶來極大的便利，也能極大地減輕巡檢工作強(qiáng)度。但是在這一過程中針對(duì)圖像以及視頻的數(shù)據(jù)分析與算法是一個(gè)難度比加大的環(huán)節(jié)，因此，要想實(shí)現(xiàn)智能化的的難度還比較大，在多數(shù)情況下仍然需要人為干預(yù)才能實(shí)現(xiàn)，而且通過視頻信息并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度、壓力等油氣田運(yùn)行參數(shù)的清晰顯示。而利用無線傳感技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上設(shè)置傳感器能過實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣田現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的有效監(jiān)控，而且在此基礎(chǔ)上能使各種檢測(cè)參數(shù)的算法控制更加簡(jiǎn)單。由此可見，實(shí)現(xiàn)上述兩種關(guān)鍵技術(shù)的有效結(jié)合，就能進(jìn)一步提升整個(gè)系統(tǒng)的互補(bǔ)性，逐漸構(gòu)建起完善的數(shù)字油田全面感知系統(tǒng)。

由于油氣田往往具有較大的感知覆蓋面積，因此，就感知領(lǐng)域來看，真正實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)與視頻網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。針對(duì)視頻網(wǎng)絡(luò)，可以就油氣田的一些重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域利用現(xiàn)有的有限網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)高效的全覆蓋，同時(shí)還可以利用我國先進(jìn)的北斗定位系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)大視頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。而對(duì)于無線傳感器組網(wǎng)來說，網(wǎng)絡(luò)組合以及網(wǎng)絡(luò)管理的難度相對(duì)要大一些。針對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)目前主要有以下一些關(guān)鍵技術(shù)：首先是以能量為基礎(chǔ)的有效路由協(xié)議組網(wǎng)技術(shù)，也就是說，要在充分保證傳感網(wǎng)絡(luò)長期生存的基礎(chǔ)上對(duì)組網(wǎng)以及中轉(zhuǎn)路由進(jìn)行合理選擇。此外，數(shù)據(jù)采集技術(shù)，數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物—物、人—物相連互動(dòng)的基礎(chǔ)。通常情況下數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有MCU 控制器；處于對(duì)投資成本的考量，通常情況下都會(huì)選擇嵌入式系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集設(shè)備；而在針對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行選擇的過程中，要充分保證終端設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求相符合，鑒于此，必須要為數(shù)據(jù)采集設(shè)備設(shè)置操作系統(tǒng)。而基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要包括了傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及核心芯片。而上述的關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備都必須要充分結(jié)合油田的行業(yè)特征實(shí)際需求來進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。此外，為了進(jìn)一步削減整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的能耗以及通信貸款，就要在無線傳感器之間設(shè)置具有一定智能交換以及協(xié)同感知能力的設(shè)備。

3 結(jié)語

總而言之，基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化油田建設(shè)，要充分體現(xiàn)出全面感知、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及智能應(yīng)用等特征，因此，目前在數(shù)字油田系統(tǒng)以及未來智慧油田建設(shè)的過程中基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字油田都是一種必然的選擇，要在實(shí)際構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字油田的過程中，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效結(jié)合，這樣就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字油田系統(tǒng)的實(shí)體感知，進(jìn)一步提升數(shù)字油田的自動(dòng)化、智能化程度。