油氣生產物聯網在數字化油氣田中的構建

朱奕帆 張輝

摘要：所謂物聯網就是石油天然氣工業在互聯網+時代的集成與綜合，這是工業化與信息化的完美體現。自進入信息化互聯時代，各大油氣公司都致力于高速發展數字化，目前已逐步形成基于井場、站庫等油氣田生產現場的數據采集、參數優化、調度決策等生產管理新型體系。在數子化基礎上著力發展自動化技術、通信技術、信息技術的物聯網系統。而這些技術的發展在油氣生產中的智能識別、數據采集、數據傳輸、數據集成、數據應用等方面將發揮重要作用。

本文從物聯網與數字化油氣田基本概念出發，研究分析了物聯網技術在數字化油氣田與地面工程數字化相結合后構建油氣生產物聯網應用的技術實現方式及實施效果。

關鍵詞：互聯網+;物聯網;數字化;應用;

一、物聯網概念

物聯網是互聯網+時代下的新型產物，其含義就是物與物相連的互聯網。第一個層面就是物聯的核心基礎已然為互聯網，它是互聯網基礎上的延伸與擴展;第二層面則是物聯網用戶端延伸或者或者擴展與任何物品之間相互聯系，并且能夠進行信息交流與通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設各，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品進行智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。[1]

二、油氣生產物聯網概述

利用物聯網技術進一步實現油氣田井組、井區、計量、集輸、處理廠生產數據、設備運行狀態信息在采氣生產指揮中心及生產集中控制中心的統一管理與控制調配的互聯技術就是油氣生產物聯系統，其主要技術特點有下面幾方面。

（1）應用方面優勢

油氣生產物聯網系統具有信息數據集成化、信息數據共享化、數據安全可靠、數據存儲量大、支持跨區域跨部口決策等技術優勢。[2]

（2）物聯網系統的構成

物聯網的基本構成主要有三層，第一層面為感知層、第二層面網絡層、第三層面應用層。感知層面為物體的識別，信息的采集;網絡層面為傳遞傳輸感知層面的信息;應用層面則為與生產需求的相結合，進一步實現物聯網的智能應用。根據物聯網的三層基本架構特點設計油氣生產物聯網系統由數據采集與監控子系統、數據傳輸子系統、生產管理子系統三部分組成。

（3）總體部署

數據采集與監控子系統部署在井場、站場至作業區層級，對油氣生產現場層的數據進行采集，并實現監控功能;數據傳輸子系統部署在井場、站場至作業區層級，實現井場、站場至作業區的有線數據通信和無線數據通信;生產管理子系統部署在油氣田以及集團總部，滿足各級管理人員的油氣生產監控、分析診斷、預測預警等需求。作業區以下建設生產網，實現生產數據采集和控制。

三、物聯網系統帶來的生產優勢

（1）優化生產管理模式

進一步優化生產管理模式，利用油氣生產物聯網可以進一步改進信息的采集、傳遞、控制及反饋的模式。這從根本上改變了經驗管理模式。將傳統的人工巡檢、手工控制及手動信息處理改變為智能化管理、電子信息化、信息數據自動處理、實時匯報匯總，精確管理的新型生產模式。將前方分散、多級的管控方式，轉變為后方生產指揮中也的集中管控方式，極大提髙生產效率與管理水平。另一方面優化了勞動組織結構，依據生產現狀，將信息化與勞動組織結構和生產管理流程優化相結合，井站結合、多站合建成為可能，從而減少管理層級，完善勞動組織架構;可以優化一線員工布局，控制一線員工總量，從而把員工和設備的工作效率發揮到最佳水平。

（2）改善員工工作生活環境

油氣田是一個生產現場屬于典型“點多面廣”狀況的能源生產單位，分布區域廣闊，覆蓋地區眾多。而且生產現場設備多分布在條件惡劣的野外，所以人為破壞、設備故障、生產事故等生產安全問題比較難以及時發現，可能造成人員傷害和經濟損失，且不能有效預防和解決，只能在巡檢中發現。其生產管理工作，包括對設備日常維護比較困難，而且員工工作特別辛苦。通過油氣生產物聯網建設，可以使員工集中工作、居住，將員工從駐井看護、井區巡檢、資料錄入等簡單性、重復性工作中解脫出來，可大大改善員工工作生活環境質量。同時，員工思想觀念和業務素質也將隨之發生根本提升，將促進一崗多能、復合型員工隊伍的建設。

四、油氣生產中物聯網系統總體構建

（1）生產實時數據采集

進一步完善采集信號，例如：井口油壓、套壓、井口節流后溫度、TDS流量計信號接入、陰保設備信號接入、出站管線閥口執行器、井站安全關斷閥聯鎖控制等信號。將新建閥室數據采集系統，新増進出閥室壓力信號接入

（2）站場視頻、圖片信號采集

結合目前視頻監控、圖片信息采集覆蓋不全面、盲區大燈特點進行站場原視頻監控系統改造，主要改造包括更換硬盤錄像機、增加監控攝像機，并上傳站場視頻、圖片信號;其他井站、場站新建設的視頻監控系統，調試硬盤錄像機，上傳視頻、圖片信號。

（3）基礎架構及硬件部署設計

實現物聯設備管理功能，需要在現場設置物聯信息采集設備來實現數據采集，在氣礦配置物聯設備管理服務器等設備及軟件實現管理功能，對各級生產單位硬件設備的部署進行研巧和設計，形成硬件部署方案。主要部署方案如下，對井站、場站增加RFID電子標簽、工業手持終端、物聯網網關設備、無線路由器等設備;建立物聯網管理服務中心;建立數據庫系統。

（4）物聯網設備管理平臺建設

物聯網建設管理平臺是將生產中人、井組、場站、生產設備、集輸管網、生產關運行管理結合在一起的互動管理平臺。該平臺能夠為生產人員提供便捷的管理途徑，并且能夠獲得相關的生產數據。例如對設備故障、歷史維修記錄等數據的獲取。也可以進行儀表矯正、參數修正。在HSE管理層面，可通過物聯網設備管理應用平臺把安全管理嵌入到油氣生產物聯網中，及時上傳井站信息，將重大安全隱患有效降低。利用成熟、穩定技術提高信息傳遞效率、執行效率、實現多應用系統么間的無縫銜接，高效應對井站業務需求的多樣化，多種業務的融合能力為企業決策和行動提供強而有力的技術支持。

總結

本文對物聯網技術、數字化油氣田、油氣生產物聯網的概念及技術特點等方面進行了闡述。進一步討論了物聯網體系架構下的生產應用優勢。結合生產優勢構建物聯網管理平臺，從數據采集、圖傳、基礎硬件建設各方面進行論述。隨著物聯網技術的應用，油氣田管理在不久的將來將會真正實現無人值守管理，管理層級也會進一步提升。

參考文獻：

[1] 張應福.物聯技術與應用[J]. 通信與信息技術，2010（01）

[2] 趨志軍，沈強，唐巧，方旭明.物聯網架構和智能信息處理理論與關鍵技術[J]. 計算機科學，2011（08）