淺析數(shù)字油田背景之下物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展方向

陳昱含

（大慶油田信息技術(shù)公司喇區(qū)分公司，黑龍江 大慶 163000）

作為油田未來發(fā)展的必然形態(tài)，數(shù)字油田一直都在秉承一種開放的態(tài)度，接納眾多新型技術(shù)，以求取自身的可持續(xù)發(fā)展，并且成為支持油田更為有序展開工作的有力武器。而在數(shù)字油田不斷發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)成為推動(dòng)其成長的不容忽視的重要力量。就目前的發(fā)展而言，可以說，解讀了物聯(lián)網(wǎng)，就是在一個(gè)很大程度上解讀了數(shù)字油田的發(fā)展步伐。

1 從技術(shù)層面解析數(shù)字油田中的物聯(lián)網(wǎng)

在技術(shù)已經(jīng)日趨成熟的今天，再剖析概念就會(huì)顯得不合時(shí)宜，但是仍然需要澄清一些關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)。從根本上上說，這是一種將“物”進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，是將物抽象成為數(shù)字，并且映射到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，借由網(wǎng)絡(luò)讓人們實(shí)現(xiàn)對物的狀態(tài)的了解，并且實(shí)現(xiàn)決策，再通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對“物”的操作。在這一系列的動(dòng)作中，需要兩個(gè)方面重點(diǎn)技術(shù)的支持，即實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”的“物聯(lián)”以及“網(wǎng)”。對于實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)”領(lǐng)域，莫過于各種傳感器以及接入技術(shù)，而對于“網(wǎng)”這一方面的實(shí)現(xiàn)，則相對而言要成熟的多，尤其是在IPV6新協(xié)議體系的支持之下，物聯(lián)網(wǎng)能夠有效支持更多的地址，也使得能夠接入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“物”的數(shù)量得到了大大提升。

對于傳感器以及接入技術(shù)而言，任何能夠?qū)Α拔铩边M(jìn)行感知的技術(shù)都可以納入其中，區(qū)別只在于哪種技術(shù)在企業(yè)環(huán)境中更加具有生命力。無線射頻自動(dòng)識(shí)別就是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的典范，其以非接觸式的數(shù)據(jù)獲取作為突出特征，在當(dāng)前油田環(huán)境中有著極大的生命力。但是諸如此類的技術(shù)，無論是過去、現(xiàn)在還是將來，都只會(huì)不斷優(yōu)化層出不窮，對于數(shù)字油田而言，它們的共同點(diǎn)很突出，就是能夠有效實(shí)現(xiàn)對于“物”的數(shù)據(jù)的獲取，并且借由此途徑實(shí)現(xiàn)對于“物”的控制。在數(shù)字油田物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，這種傳感器技術(shù)廣泛應(yīng)用于油井、聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站、注水站、計(jì)量站、配水間等采油設(shè)備上，用以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的面向罐內(nèi)液位、溫度、流量、壓力及可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)細(xì)節(jié)的監(jiān)控。對于油田體系而言，龐大的數(shù)據(jù)會(huì)從各個(gè)角落涌入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，而這些數(shù)據(jù)能否有效發(fā)揮其自身價(jià)值，在很大程度上首先取決于這些數(shù)據(jù)本身的精確性，而這來源于物聯(lián)網(wǎng)的傳感環(huán)節(jié)。從這個(gè)角度看，傳感器層面的精準(zhǔn)特征、一體化以及有效續(xù)航等特征，首當(dāng)其沖地成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵所在。一體化能夠?qū)⑼ㄟ^傳感設(shè)備獲取到的物的數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度的核對，抽離出有著最優(yōu)可靠性的數(shù)據(jù)，這樣的有著一定結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)框架，才能夠有效支持起物聯(lián)網(wǎng)的常規(guī)運(yùn)行。除此以外，石油的鉆采開發(fā)和生產(chǎn)輸送往往在偏遠(yuǎn)地域進(jìn)行，在沒有供電的場合，采用微功耗計(jì)量技術(shù)的價(jià)值不言而喻。當(dāng)前基于MSP430技術(shù)而展開實(shí)現(xiàn)的傳感器，已經(jīng)在油田領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

另一個(gè)方面，對于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中“網(wǎng)”的建設(shè)，同樣應(yīng)當(dāng)在一定程度上加強(qiáng)理解。在IPV6新協(xié)議的支持下，物聯(lián)網(wǎng)可以說實(shí)現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)的提升。IPV6相對于之前的IPV4而言，能夠支持更多的地址，也因此能夠在局域網(wǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對于更多“物”的互聯(lián)支持。這無疑成為油田這樣大型工業(yè)環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)的根基所在。在新協(xié)議體系的支持下，更多的通信技術(shù)涌入物聯(lián)網(wǎng)體系下，成為構(gòu)建數(shù)字油田的關(guān)鍵力量，其中包括GPRS、ZigBee以及WIA技術(shù)等，除此以外，包括VPN在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，也成為物聯(lián)網(wǎng)體系中不容忽視的重要組成部分。對于這一方面，在此僅作出必要的論述，因?yàn)檎w而言發(fā)展比較成熟，雖然這種發(fā)展成熟的狀態(tài)并不是隨著物聯(lián)網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)的，但是相對成熟的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，無疑成為物聯(lián)網(wǎng)有效運(yùn)營的重要依據(jù)。其中GPRS是GSM衍生而產(chǎn)生的一種技術(shù)，不需要額外附加資源就能夠支持起端對端分組轉(zhuǎn)移模式下的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，因此十分適用于間斷性較強(qiáng)或者突發(fā)性較強(qiáng)的油田開采工作。而ZigBee技術(shù)本身的低功耗，以及遠(yuǎn)距離傳輸支持等優(yōu)勢，決定了其比其他技術(shù)更加適合移動(dòng)環(huán)境應(yīng)用，也因?yàn)槿绱耍琙igBee技術(shù)在數(shù)字油田環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的數(shù)據(jù)采集布置，而不需要額外的布線，在成本節(jié)約方面可謂首屈一指。除此以外，ZigBee技術(shù)還能適應(yīng)油田工業(yè)環(huán)境中不能避免的惡劣條件，完成環(huán)境監(jiān)測與工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)視工作。而WIA，作為我國自主研發(fā)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，從誕生開始即面向工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境中發(fā)揮作用。WIA主要采用分簇組織架構(gòu)與骨干Mesh網(wǎng)絡(luò)，在架構(gòu)形式方面主要結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)體系特征。而VPN，并不能說直接服務(wù)于數(shù)字油田物聯(lián)網(wǎng)體系，它廣泛存在于油田的通信環(huán)境中，以打造安全的數(shù)據(jù)傳輸隧道著稱，對于油田工業(yè)環(huán)境中比較分散的部門之間的安全通信有著積極意義。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于數(shù)字油田的促進(jìn)和發(fā)展價(jià)值分析

從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了對于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)方式的分析之后，還需要從應(yīng)用的層面加強(qiáng)關(guān)注。

數(shù)字油田的建設(shè)，體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域，比較突出的幾個(gè)方面，即除了比較常規(guī)的油水井建設(shè)數(shù)字化以外，還包括管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、站庫建設(shè)現(xiàn)代化3個(gè)方面在數(shù)字油田體系中的價(jià)值相輔相成，在此簡要作出分析。

在油水井建設(shè)數(shù)字化方面，這可以說是地面工作數(shù)字化的基礎(chǔ)所在，即通過對傳感設(shè)備的不斷優(yōu)化，以及遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)的升級，來實(shí)現(xiàn)油水井生產(chǎn)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)，最終達(dá)到生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)信息集成應(yīng)用的數(shù)字化管理的目標(biāo)，全面提升油水井管理水平。而對于管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作，則主要是面向地面管道網(wǎng)絡(luò)展開對應(yīng)的優(yōu)化，將每條管線運(yùn)行的具體狀況，都進(jìn)行收集，借此實(shí)現(xiàn)對管道泄漏監(jiān)測和陰極保護(hù)等系統(tǒng)建設(shè)工作的決策支持信息庫建設(shè)。日常工作中，會(huì)應(yīng)用負(fù)壓波、次聲波和體積平衡法監(jiān)測技術(shù)，對管道壓力、溫度、流量等主要運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且觸發(fā)對應(yīng)的告警，對于確保管網(wǎng)安全正常展開工作，發(fā)揮了不容忽視的支持作用。最后，對于站庫建設(shè)現(xiàn)代化方面，物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)，是將實(shí)現(xiàn)小型場站無人值守，以及大型場站降低值守人員作為發(fā)展目標(biāo)的。對于小型場站而言，主要通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備來進(jìn)行現(xiàn)場狀態(tài)的采集，同時(shí)積極完善站內(nèi)設(shè)備的參數(shù)調(diào)控、遠(yuǎn)程啟停和聯(lián)鎖保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制，并且配套對應(yīng)的告警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)無人值守，或僅保留對應(yīng)的巡檢人員。而對于大型場站而言，則需要依據(jù)就地控制、總線傳輸、集中管理的原則展開對應(yīng)的工作，加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，還要配合對應(yīng)崗位監(jiān)控系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控。在場站中應(yīng)當(dāng)建立起大屏監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中控室統(tǒng)一監(jiān)控，同時(shí)對于24h的值班以及分散值班的制度可以進(jìn)行改善，該文中控室集中值班。在此背景下，進(jìn)一步對數(shù)字油田中不同環(huán)節(jié)的幾個(gè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展典范進(jìn)行分析。其中油水井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控分析優(yōu)化系統(tǒng)以及油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集傳輸系統(tǒng)可以當(dāng)作樣本進(jìn)行對待。

對于油水井生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控分析優(yōu)化系統(tǒng)而言，其能夠通過物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備獲取關(guān)于油井的多方面的信息，包括功圖、壓力、溫度、電流、功率、扭矩等數(shù)據(jù)，并且依據(jù)這些數(shù)據(jù)對油井的具體運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，遠(yuǎn)程進(jìn)行產(chǎn)液量以及能耗等相關(guān)方面的分析，并且依據(jù)功率曲線法、電能法以及扭矩法對抽油機(jī)平衡進(jìn)行計(jì)算與調(diào)節(jié)。這是一個(gè)良好的閉環(huán)控制，而依據(jù)則是源于物聯(lián)網(wǎng)體系之下的數(shù)據(jù)采集，控制也要交由物聯(lián)網(wǎng)加以實(shí)現(xiàn)。除此以外，還可以通過Web系統(tǒng)，為工作人員提供定制查詢、統(tǒng)計(jì)以及展示服務(wù)，這是人機(jī)共同控制的關(guān)鍵之一。而對于油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集傳輸系統(tǒng)而言，作為數(shù)據(jù)管理中的重要組成部分，其核心所在是抽油桿上安裝的高精度一體化示功儀，其能夠?qū)Σ捎途ぷ鲾?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并且加以傳輸，在實(shí)際工作中不需要太多維護(hù)成本，因此在油田中得到廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

數(shù)字油田體系的建設(shè)，離不開物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)不斷優(yōu)化升級的過程中，與其說是技術(shù)的進(jìn)步，不如說是應(yīng)用的進(jìn)步。對于油田這個(gè)特殊的環(huán)境而言，只有從實(shí)際出發(fā)，深入細(xì)節(jié)，才能不斷推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)發(fā)展。