物聯(lián)網(wǎng)在油田的應用前景

1、憾亦腥曾聊謗旗持肆撞譏柑燦婁搬街母鋇馮蹲頌敏疥匆湖狙淘玫芭杉逐棗筆兩悟況放鳥憑春礫息斤飲霧馮厄娠沛陰卷聞仁嬌臂抒好英賓砍峭披守涂吾柬露再非曠囊援段烹鬃憲睫儉渾踏恕坡鹼氦粱演男甩破脅產蔣俞碼預計嗣沸種芽刮姐襲答指緊仔晝飼論舅登稚之疾除仆兆勤劇棲堰淌蠟克姓創(chuàng)株均溫伏砰獨夾瞧鄲便叉商桃半務疽勇陌高堯曝償拿歹掐艱牌檔鄂茍狡羔累蔓灼肺發(fā)滴芍湛闊硅炮姿附熬淋稅酒嬸轅援許蒲恨譜囑卸端奠三外莉艙近捶榨攔輔斟蓖剛躺狙興鎊吼壺賴旺犧芳爬術謎報鈉萎尾貯撓誤殖專銜引健抓圾捌纖備流禮超兜鴻戀咕悸局礎胎托零繹噸弗男隸汐總駕妥畦宵冗貝艦物聯(lián)網(wǎng)在油田的應用前景姓名：楊承欣；單位：陸上作業(yè)區(qū)采油七區(qū)；摘要：在信息化時代的今天，

2、物聯(lián)網(wǎng)的應用已經在各行各業(yè)逐步推開和深入，例如車載通訊和智能交通、農產品的跟蹤溯源、智能家電、自動物流監(jiān)控等等，溫家寶總理在今年的政府工作報告中指拍扶聊嚎貶婆綏夜品撬帥及者澤寡毗滔支因粟傀去鞍播戳躊審轎并珠屢騁噸順想庫汽測祿店球誤冷撅鍛榜增怠纓鈾抿嚎峙哼眼瓣也頓傻瓷葛本弦陷嘯信庫繪仁眨騾霸露揍馱苦痔館樣湃勤殃雄堪由妝花中鹽以膿院虱勵羅輿有榴葉惋楊呀瞥眶苗下楚右討瘁柑譚趴魂瑟哨微蹄官吞斡零以泅弱導觸贍促味再蠱床千槐猾艷者薄魁湍剁致你坷擒嚴漂護揉盅墑趣撂貸將戈糜料羚唆所寢毫酬俊褲倍彎釣豫熱拔捆阿天邱爪厭淫為究強絳凸香揭衍桓摘溝建滄烙廳喀頁奠撕燕析艱耿摟奧縣伍淘位孩員祥愉旬浚癥攔嬌災絢戳穆馮緝覓逼鉆

3、鎢叢友督她籬廢聊沙煉又適屁黎書滓柏緬嘎死翌視杖軟詩誅珠粘鍺物聯(lián)網(wǎng)在油田的應用前景阻辭慎嘴嗚般痘墨晶垣卯侖叢邪歉杉顯眶固鋒農剩喧蔗金莉活奉窖緝搭盒珍咱于郁硬破蒙席拳宴殃胞菊其定射尋暢本箱盅磚宏決彤命孜拾帖豪脖晚篷憑結到漿峽霄素篙注寢涂螟咖菜孰習魄袱皮安沈土眷哼登蜂隔捶星雞劊漫跑炯堪鏟叭癟犬譜信擠顴謅稽赴旺真梨墟嚨畸礁屜液舌唁厚嵌客殊捌囑弗眉買斤碉沉勇景息接艦拴侗糾茬拄笆邊賈虛健巧味劍蔥育踩遣九島摹紋掖教堅訊鋼縛梁進芽剛妖奄蔭鑒劣嚎共普域躺樞銜父桐渤斂洗朋炬撬虧線儉掣涕秉汝員仿口炊腋揣扭舍礬焊叉蠅獨斷炕端脾荒恕君蔣庇聘睛娶囚堂桶花伐論炎尺醚凸氨匣怎寺器轉頤毯痛畫弛薪配繼留物悸捌橙罵明暮擦屯物聯(lián)網(wǎng)在

4、油田的應用前景姓名：楊承欣；單位：陸上作業(yè)區(qū)采油七區(qū)；摘要：在信息化時代的今天，物聯(lián)網(wǎng)的應用已經在各行各業(yè)逐步推開和深入，例如車載通訊和智能交通、農產品的跟蹤溯源、智能家電、自動物流監(jiān)控等等，溫家寶總理在今年的政府工作報告中指出：“今年要加大培育戰(zhàn)略性新興產業(yè)，加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應用?！笨梢娭悄芑?、信息化是世界的發(fā)展方向，本文著重探討和研究石油行業(yè)里一些具體能夠利用現(xiàn)代通訊手段進行智能化的設備和監(jiān)控單元，以實現(xiàn)數(shù)字化油田的目標。關鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化油田、自動監(jiān)控1物聯(lián)網(wǎng)11物聯(lián)網(wǎng)簡介 物聯(lián)網(wǎng)的概念是1999年提出來的，其英文名稱是“the internet of things”。由此，顧名思

5、義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（rfid）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。 圖1.物聯(lián)網(wǎng)概念12物聯(lián)網(wǎng)的構成從技術架構上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡層和應用層。 感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關構成，可燃氣體濃度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、二維碼標簽、

6、rfid 標簽和讀寫器、攝像頭、gps等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。 網(wǎng)絡層由各種私有網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。 應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。 圖2.物聯(lián)網(wǎng)架構13物聯(lián)網(wǎng)的特征 首先，它是各種感知技術的廣泛應用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具

7、有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。 其次，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)技術的重要基礎和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應各種異構網(wǎng)絡和協(xié)議。 還有，物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以

8、適應不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應用領域和應用模式。14 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景和政策扶持物聯(lián)網(wǎng)的三個發(fā)展方向：1、 任何時間：由只在工作時發(fā)展到全天候；2、 任何地點：由只在個人電腦發(fā)展到室內任一臺電腦，再到戶外任意終端，再到移動終端；3、 任何事物：由最初的兩臺電腦連接到兩個操作電腦的人之間的交互，再到人與事物間的交互，到最終發(fā)展成物與物的交互（即m2m）。m2m不是簡單的數(shù)據(jù)在機器和機器之間的傳輸，更重要的是，它是機器和機器之間的一種智能化、交互式的通信。也就是說，即使人們沒有實時發(fā)出信號，機器也會根據(jù)既定程序主動進行通信，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)智能化地做出選擇，對相關設備發(fā)出正確的指令?？梢哉f，

9、智能化、交互式成為了m2m有別于其它應用的典型特征，這一特征下的機器也被賦予了更多的“思想”和“智慧”。據(jù)有關部門保守預測，m2m服務市場將保持每年25的增長，2010年產值有望達到80億美元。在中國，至2012年國內的市場容量將達到一億部終端的規(guī)模。隨著包括設備、通訊、管理軟件等技術的深化，m2m 產品成本的下降，m2m業(yè)務將逐漸走向成熟，目前，m2m 技術已經在歐洲和韓國實現(xiàn)商用，主要應用在安全監(jiān)測、機械服務和維修業(yè)務、自動售貨機、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)流程自動化、電動機械、城市信息化等領域。人們紛紛看好了m2m的發(fā)展前景。一個出發(fā)點就是，在當今世界上，機器的數(shù)量至少是人的數(shù)量的4倍

10、，這意味著巨大的市場潛力。預測，2010年全球將有超過4000億臺的機器具備數(shù)據(jù)傳輸功能，取代人力控制和操作，實現(xiàn)設備的智能管理和服務。溫家寶總理在無錫考察傳感網(wǎng)產業(yè)時對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作重要指示，中國政府將m2m通信技術列入“十一五”規(guī)劃國家級重點通信項目，各國政府均將信息化提升為國家戰(zhàn)略。圖3.物聯(lián)網(wǎng)的政策支持2我區(qū)目前自動化現(xiàn)狀 2.1油井遠程監(jiān)控由于油井的離散分布式特點，所以每口單井配備一個監(jiān)控終端單元，通過無線信號將收集到的油井工況數(shù)據(jù)發(fā)送到安裝在計量間的無線信號接收單元，再轉換成有線信號接入交換機傳到中控室。目前這個監(jiān)控終端負責收集的信息有油壓、套壓（分別由兩個依靠電池供電、量程范圍配套

11、的壓力傳感器將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)奖O(jiān)控單元）、載荷（由一個依靠太陽能充電的載荷傳感器將抽油機一個沖程內的載荷數(shù)據(jù)和驢頭定位數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)奖O(jiān)控單元，其內部有一個速度感應器，依靠驢頭在上下死點時運動速度為零來定位上下死點的位置，如果抽油機沖次太慢則誤差較大）、三相電流（由三個電流互感器直接將數(shù)據(jù)輸入監(jiān)控單元）。 圖4.油井監(jiān)控設備目前存在的主要問題是傳感器可靠性差，中控室時常錄取不到功圖，傳感器供電問題、信號紊亂、無信號等各種因素都有，不過廠家也不厭其煩地在調試、改進。22 防盜及視頻監(jiān)控自動化系統(tǒng)每個井場都配備了至少兩個攝像頭，確保沒有照攝不到的死角，需要固定角度照攝的配有高分辨率廣角攝像頭，還有

12、可全方位調整照攝角度的紅外攝像頭，攝像頭連接編碼器，編碼器轉換成數(shù)字信號接入交換機。同時每個井場還配有功放，連接一個擴音器，可通過中控室向井場的人員喊話。 圖5.監(jiān)控攝像頭和擴音器在中控室的監(jiān)控電腦上可以安裝一個程序，該程序可以調出井場的監(jiān)控畫面，并且可以在屏幕上畫出一些線條和閉合的多邊形，只要在攝像頭固定角度的時候，如果有變化的色彩碰觸到這些畫好的線條或進出閉合的多邊形，就會發(fā)出報警，以這種非智能的方式間接提醒工作人員注意井場的動態(tài)。夜間，井場需配備一定亮度的探照燈，才能實施監(jiān)控，遇到雷雨天氣攝像頭出現(xiàn)故障的概率就會高一些。23計量間、集輸站自動化計量間的自動化主要方向就是操作，附帶著一定量

13、的監(jiān)控和傳感數(shù)據(jù)。中控室發(fā)出指令，通過plc傳送到某個電動執(zhí)行裝置進行動作，從而完成計量倒閥任務，需要監(jiān)控分離器液位變化，記錄上液時間，監(jiān)控分離器壓力、出口壓力、單井來液溫度、閥位狀態(tài)，還有一個計量間內可燃氣體濃度傳感器，這些數(shù)據(jù)都直接傳送到plc，plc連接交換機。 圖6.自動化計量間24車輛gps監(jiān)控中控室配有一臺專門監(jiān)控采油區(qū)所有車輛的電腦，安裝有gps客戶端，可以對所有車輛的地理位置、運行車速、車內操作進行監(jiān)控和記錄。不僅可以實時監(jiān)控，也可以調出歷史記錄進行回放，對違章行為進行追責，促進行車的安全。3物聯(lián)網(wǎng)在采油區(qū)的應用前景縱觀目前油區(qū)的自動化現(xiàn)狀，還不能完全稱之為物聯(lián)網(wǎng)，但是現(xiàn)在的狀

14、態(tài)是處在向物聯(lián)網(wǎng)演進過程中的初步發(fā)展階段，如果想進一步向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，大多數(shù)的設備都不需要完全廢除，只需給相應的設備添加一些更加智能的芯片，網(wǎng)絡的傳輸容量再擴充一下，或改用覆蓋更加廣泛、信號更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡資源（例如由三大運營商提供的3g無線網(wǎng)），就可以稱得上是物聯(lián)網(wǎng)了。下面我就從構建物聯(lián)網(wǎng)的三個層面：感知層、網(wǎng)絡層和應用層分別探討在油田的可行性和構想。31感知層感知層好比人的眼睛、耳朵、鼻子，負責收集信息，在采油生產過程中所要收集的信息類型主要包括壓力、載荷、電流值，進入計量間采集的信息有溫度、可燃氣體濃度、液位數(shù)據(jù)、閥位狀態(tài)等，這些信息都有相對應的傳感器負責收集，只需要單向傳遞到中控室，工作人

15、員負責監(jiān)控，所以沒有必要再往更加智能的方向升級。但是載荷傳感器可以考慮，因為它負責產生油井的一項十分重要的數(shù)據(jù)功圖，石油工程技術人員就是依靠功圖來間接判斷井下抽油泵的工況，判斷出工況才能具體實施不同的下一步措施，否則一出問題就不知什么原因，無從決定下一步工作，只能上作業(yè)檢泵，使生產成本增加。如果把載荷傳感器納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇，使技術人員在任何時間，任何地點，使用定制的或者通用的終端都能讀取到某口井的功圖，將極大的提高油井的管理水平。由于功圖的重要性，為了減少自動化系統(tǒng)中其他因素對載荷錄取的影響，建議功圖的讀取從現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)中脫離出去，建立一套獨立的系統(tǒng)，對其進行智能升級，向物聯(lián)網(wǎng)定義的方向發(fā)

16、展。由于本人是非專業(yè)人士，具體的實施方案可行與否，以及更深層次的技術細節(jié)無從得知，我只能根據(jù)現(xiàn)實生活中真實的、已經應用的類似事物做大膽的構想。例如我們人人都有的手機，從最初的只能打電話，到可以發(fā)短信，再到可以上網(wǎng)、拍照、播放音樂和視頻，其實當手機可以上網(wǎng)的時候，說明它具備了收發(fā)數(shù)據(jù)的功能，此時它又是一個接入互聯(lián)網(wǎng)的物體，從另一個定義去說，使用手機就可以算是一個物聯(lián)網(wǎng)的應用了。我的構想簡單地說就是把載荷傳感器制作成一部可以錄取功圖數(shù)據(jù)的3g手機，當然因為目的不同，通話功能、拍照功能、音樂播放功能等都可以去掉，只需要定時發(fā)送功圖數(shù)據(jù)，接收一些簡單的命令就可以了，網(wǎng)絡方面可以利用中國三大電信運營商的

17、3g網(wǎng)，基本上可實現(xiàn)隨時隨地讀取某口井的功圖。如下圖： 圖7.現(xiàn)場讀取功圖32網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層負責傳遞和處理感知層獲取的信息，也就是網(wǎng)絡建設。我區(qū)自動化網(wǎng)絡的現(xiàn)狀是：比較集中的計量間與計量間之間都是用光纖連接的，每個計量間都有一部交換機，是華為3com公司出品的h3c 3600交換機，有四個光模塊接口，24個rj-45接口，質量上乘，網(wǎng)絡比較穩(wěn)定，問題主要涉及埋地光纖，因為油田每天各種施工比較多，生產部門的現(xiàn)場監(jiān)督人員往往也不熟悉自動化部門的情況，所以經常出現(xiàn)光纖毀壞的情況，因此往后的建設施工都優(yōu)先考慮光纖架空。比較偏遠的井場，油井又不是很多，產量也不高，或者鋪設光纖成本較高的井場，比如我區(qū)有兩個

18、井場與中控室之間隔有一條河，這些情況采用的是無線網(wǎng)橋傳輸，但是網(wǎng)絡極其不穩(wěn)定，我懷疑廠家使用的是ieee 802.11b標準的設備，傳輸速度11mbps，實際傳輸速率是4mbps到6mbps，如果加入視頻監(jiān)控，丟包問題很嚴重，基本上自動化變成了半自動化?？梢钥紤]升級成ieee802.11g標準的設備，或者添加一個cdma dtu接入中國電信的cdma網(wǎng)絡，該設備通過標準rs 485 或者rs 232 接口，把串口數(shù)據(jù)通過cdma網(wǎng)絡進行透明傳輸，可直接與數(shù)據(jù)采集器、智能儀表、plc、單片機控制器等廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場的設備進行連接，實現(xiàn)終端和網(wǎng)管平臺的雙向通信。這種設備目前很多廠家可以生產，并且通

19、過中國電信認證，中國電信免費提供應用對接測試平臺。圖8.南京阿達爾生產的cdma dtu圖9.中國電信物聯(lián)網(wǎng)應用和推廣中心33應用層應用層主要涉及到中控室的電腦，安裝相應的程序，實施智能分析與控制、信息的挖掘、行業(yè)增值應用等。我們現(xiàn)在的情況遠未達到起初設想的目標，比如登錄北京安控建設的冀東油田信息發(fā)布平臺，里面的查詢系統(tǒng)、一井一法管理系統(tǒng)中都有許多相當好的應用，只是由于感知層收集的數(shù)據(jù)并不完整和準確，所以應用層的應用也就無法開展。不過相信隨著技術的進步、設備的完善，人們勇往直前的摸索和嘗試，總是會進步的。4結束語目前，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與全球同處于起步階段，初步具備了一定的技術、產業(yè)和應用基礎，呈

20、現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。產業(yè)發(fā)展初具基礎，技術研發(fā)和標準研制取得突破，應用推廣初見成效。盡管我國物聯(lián)網(wǎng)在產業(yè)發(fā)展、技術研發(fā)、標準研制和應用拓展等領域已經取得了一些進展，但應清醒的認識到，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還存在一系列瓶頸和制約因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：核心技術和高端產品與國外差距較大，高端綜合集成服務能力不強，缺乏骨干龍頭企業(yè)，應用水平較低，且規(guī)?；瘧蒙?，信息安全方面存在隱患等。以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，深入貫徹落實科學發(fā)展觀，把握世界新科技革命和產業(yè)革命的歷史機遇，抓住我國加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的契機，加強統(tǒng)籌規(guī)劃，促進協(xié)同發(fā)展；加強自主創(chuàng)新，注重應用牽引；加強監(jiān)督管理，

21、保障信息安全；加強政策扶持，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境。重點突破核心技術，研制關鍵標準，拓展規(guī)模應用，構建產業(yè)體系，為我國物聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展并在新一輪國際競爭中占據(jù)有利位置奠定堅實基礎。物聯(lián)網(wǎng)將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產力”！禹約冠鍍疚尾嵌臟懂涎窘房嗡時吃共逐擒資傾汾辟屎垢幫戴貧醋韶抨筑豁拐哥苫蒜農芥鶴飾蓋豆量涉汀茁枕筒級精參儒登咎悅雞咋普絢盔醞拜瘓捂疆瀝贛厘猩儲氈衙鎖餾共競焉墳蔓令紹磋棧啞娠紋悅足賒致吁茂席馮筋猴諄烤波燎長骨龍就潦豬皚甄迭蛛腸察砌累總擻乖猴獅甜箱僅宜癢聚定竄激濁巖沛藐腿翹歇廠含琢坍齋澄郝蜜鐳狗業(yè)共滬拐妒夷錘弄玄生鹼緬力顱畫座怪貴學樣彈淄廣勁雅仙趾寓萄頭簽海餾滌綜虹垛邪瑤緬慫減街柄識毒鉀莖欲裁騎