分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及油氣田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

楊千一

摘 要：本文結(jié)合實(shí)際，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及油氣田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要點(diǎn)進(jìn)行分析，首先闡述油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)組成，其次在論述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)其在油氣田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行歸納分析。希望論述后，可以給相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供幫助。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);油氣田;物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

前言

我們從技術(shù)構(gòu)架的角度，將物聯(lián)網(wǎng)分為三層，它們分別是應(yīng)用層、感知層和網(wǎng)絡(luò)層。應(yīng)用層能夠滿(mǎn)足行業(yè)需求，它的作用是連接用戶(hù)，是體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化的重要途徑。如果把物聯(lián)網(wǎng)比喻成人體，那么感知層則發(fā)揮著神經(jīng)末梢的作用，它主要由傳感器和傳感器網(wǎng)關(guān)組成，通過(guò)感知層可以達(dá)到物體識(shí)別、信息搜集的目的。網(wǎng)絡(luò)層則發(fā)揮著神經(jīng)中樞和大腦的作用，它主要通過(guò)各種互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線和有線通信網(wǎng)、各種的云計(jì)算平臺(tái)和私有網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，傳遞和處理感知層獲取到的信息。

1油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，即在作業(yè)區(qū)生產(chǎn)指揮中心和生產(chǎn)控制中心利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)計(jì)量間、聯(lián)合站、油氣田井區(qū)、集輸站以及處理廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)等信息的集中管控，實(shí)現(xiàn)油氣田場(chǎng)規(guī)范化、數(shù)據(jù)化管理，為進(jìn)一步提升油氣田生產(chǎn)決策的可靠性和時(shí)效性奠定了基礎(chǔ)。

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)由 3 個(gè)子系統(tǒng)組成（圖 1 ），以下對(duì)此 3 個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1.1 數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)

采集與控制子系統(tǒng)的主要作用是確保采集數(shù)據(jù)的精確，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。系統(tǒng)中的射頻、傳感技術(shù)，它們能及時(shí)抓取油氣的生產(chǎn)信息，從而建立完善、可靠的采集與控制子系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)擁有4 個(gè)主要功能：生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、物聯(lián)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)。油氣井管理只有依靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集才能反映出油氣井?dāng)?shù)據(jù)的變化，這是采集子系統(tǒng)中重要的內(nèi)容之一。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)要滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)安全性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性的要求，就必須通過(guò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)把視頻圖像和生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)施傳輸。不僅如此，指令數(shù)據(jù)傳輸和圖像的傳輸也能依靠數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

一般的傳輸方式分為兩種：有限傳輸和無(wú)線傳輸。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)采用二者相結(jié)合的方式，將站庫(kù)、井場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及視頻信號(hào)安全穩(wěn)定高效地傳輸?shù)接蜌馓锉O(jiān)控指揮中心。分為兩種情況，第一種是在距離較近的情況下，一般通過(guò)光纜以有線的形式將信號(hào)進(jìn)行傳遞;第二種就是距離站點(diǎn)較遠(yuǎn)的情況下，站庫(kù)之間通 ?過(guò)無(wú)線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行傳輸。比如數(shù)傳電臺(tái)、通用分組無(wú)線服務(wù)（ GPRS ）等多種無(wú)線傳輸技術(shù)。

1.2.1 以太網(wǎng)和寬帶網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)的主要接入形式分為兩大類(lèi)：寬帶網(wǎng)和以太網(wǎng)，它們也是物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)闹饕ㄓ嵼d體。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，在有寬帶或以太網(wǎng)接入條件的固定終端應(yīng)用的情況下，一般是以終端上的以太網(wǎng)接口接入到網(wǎng)絡(luò)。這種連接方式數(shù)據(jù)量大、傳輸時(shí)效性高，特別適用于大數(shù)據(jù)文件和流媒體信息的傳輸。但同樣存在著不足之處：它依賴(lài)于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，因此它使用的地方受到很大限制。在一些偏遠(yuǎn)的油田使用就受到極大的限制，例如沙漠中的各類(lèi)站庫(kù)、水井、油井等等。

2 ? GPRS/CDMA/3G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

GPRS/CDMA/3G就是我們平常接觸到的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，它們將成為未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)中主要的移動(dòng)通訊載體。它們的優(yōu)勢(shì)在于易布置、流動(dòng)工作、無(wú)布線，所以特別適合應(yīng)用于一些需要移動(dòng)傳輸?shù)焕诓季W(wǎng)布線的場(chǎng)合。因?yàn)檫@種方式會(huì)帶來(lái)一定的延時(shí)，在寬帶有限的情況下只能滿(mǎn)足一些對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高或者數(shù)據(jù)量較少的場(chǎng)合，并且會(huì)產(chǎn)生一定的費(fèi)用，加大了傳輸儲(chǔ)成本。

2.1 WLAN 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用，它具備GPRS/CDMA/3G 等網(wǎng)絡(luò)的部分無(wú)線功能，又有著以太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)。但其依靠無(wú)線路由，屬于區(qū)域內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所以它應(yīng)用范圍被大大地限制了。不僅如此，WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)又受限于寬帶網(wǎng)、以太網(wǎng)的接入，因此它一般應(yīng)用于太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的末端，作為重要的補(bǔ)充。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)上的運(yùn)用，調(diào)用錄像資料、切換監(jiān)控系統(tǒng)圖像都可以在矩陣、錄像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。若想同時(shí)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以將矩陣、錄像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)指令進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)傳感器發(fā)出信號(hào)后，不僅可以調(diào)用多個(gè)視頻監(jiān)控錄像，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng);還能從各個(gè)角度查看監(jiān)控對(duì)象細(xì)節(jié)和周邊區(qū)域的圖像。

在實(shí)際建設(shè)操作過(guò)程中，要堅(jiān)持因地制宜的原則。針對(duì)不同井、站視頻的監(jiān)控，不能一層不變，要根據(jù)不同的場(chǎng)景視頻監(jiān)控提出對(duì)應(yīng)的帶寬要求。根據(jù)情況，靈活應(yīng)對(duì)，必要時(shí)可以使用多種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與管理子系統(tǒng)

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與管理子系統(tǒng)能在生產(chǎn)過(guò)程中及時(shí)更新數(shù)據(jù)信息、實(shí)現(xiàn)調(diào)整參數(shù)和管理決策。它主要是通過(guò)收集到的信息，建立起一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)覆蓋了油氣生產(chǎn)、預(yù)測(cè)預(yù)警及處理全過(guò)程的生產(chǎn)管理等方面。不僅可以分析生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)設(shè)備，而且能實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程、管理設(shè)備。油氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與管油氣水井生產(chǎn)監(jiān)控、理子系統(tǒng)主要有以下功能：故障預(yù)警、數(shù)據(jù)管理、遠(yuǎn)程自動(dòng)計(jì)量、氣體監(jiān)測(cè)、油氣集輸生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)管理、防盜防泄漏監(jiān)控、油氣水井生產(chǎn)監(jiān)控。

3 總結(jié)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，信息技術(shù)在生產(chǎn)的作用越來(lái)越來(lái)重要。對(duì)于油田作業(yè)來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在方方面面，如管理決策，站庫(kù)井場(chǎng)等油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)優(yōu)化、過(guò)程管控等都需要科學(xué)技術(shù)的支持。加大科學(xué)技術(shù)對(duì)油田作業(yè)的融合，將通信技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和油田作業(yè)相結(jié)合，推動(dòng)油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)信息化發(fā)展。

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