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        塔里木油田物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)設(shè)計

        2018-10-19 05:37:42吳美華吳金峰張明強(qiáng)
        數(shù)字通信世界 2018年9期
        關(guān)鍵詞:傳輸網(wǎng)作業(yè)區(qū)骨干

        吳美華,吳金峰,張明強(qiáng)

        (塔里木油田分公司,庫爾勒 841000)

        1 油田骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)建設(shè)的必要性

        基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的油氣生產(chǎn)供應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已日趨成熟并得到推廣,它將油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過高速傳輸網(wǎng)進(jìn)行傳送處理,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時自動控制,以降低用工需求和提高日常工作效率,最終達(dá)到“節(jié)人、節(jié)能、節(jié)約運(yùn)行成本”的目的。

        從國內(nèi)和國外的應(yīng)用經(jīng)驗考慮,建設(shè)油田骨干網(wǎng)是必要的。塔里木油田進(jìn)入成熟開發(fā)期后,老區(qū)產(chǎn)量不斷遞減,油層含水率逐年遞增。而基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的油氣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,能為油田較好地應(yīng)對上述問題提供技術(shù)層面的支持。在油氣物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中,數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要實現(xiàn)“采集與控制子系統(tǒng)”與“生產(chǎn)現(xiàn)場管理與控制子系統(tǒng)”間的雙向數(shù)據(jù)與指令傳輸,因而它的實時性與正確性決定了它在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中起著“承上啟下”的樞紐作用,是物聯(lián)網(wǎng)整體項目成功實施的不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

        圖1 油氣物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)圖

        2 油田物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)構(gòu)建的總體設(shè)計和基本思路

        2.1 油田通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題

        塔里木油田已初步形成以SDH光傳輸系統(tǒng)為骨干傳送網(wǎng)的自建傳輸網(wǎng)絡(luò),目前骨干傳送網(wǎng)存在以下主要問題:

        (1)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備種類較多、設(shè)備間網(wǎng)管不兼容;光纜大都隨油氣管網(wǎng)同溝敷設(shè),單一鏈型和星型架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙狈﹄p路由保護(hù),最終造成骨干傳輸網(wǎng)整體安全性不高、通信資源綜合利用率低下、故障響應(yīng)處理速度慢。

        (2)現(xiàn)有骨干通信網(wǎng)傳輸帶寬不能滿足目前及未來油田各類大容量、IP化的主流信息和圖像視頻業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

        (3)大部分設(shè)備達(dá)到使用年限,老化嚴(yán)重;隨著產(chǎn)品備件的逐漸減少或停產(chǎn),設(shè)備維修維護(hù)的工作量和難度逐漸增大。

        作業(yè)區(qū)傳輸網(wǎng)匯聚層和接入層還存在以下問題:設(shè)備傳輸容量低,傳輸質(zhì)量受沙漠氣象條件影響很大,不能滿足未來大容量、IP化(含視頻圖像)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨?。基于油田周邊安保形勢建立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)效用發(fā)揮不足,系統(tǒng)還沒有覆蓋到站外計量站、配水間及井場。

        圖2 油田SDH光傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D

        2.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的設(shè)計原則

        (1)統(tǒng)一性原則:堅持“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一投資、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的原則,將油田通信傳輸網(wǎng)整體納入物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建范疇。

        (2)安全性原則:充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,開展多種電路保護(hù)方式的研究和利用,保證骨干傳輸網(wǎng)的安全性和可靠性。

        (3)先進(jìn)性原則:科學(xué)分析預(yù)測物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的流量、流向,前瞻性考慮未來業(yè)務(wù)的發(fā)展,保證系統(tǒng)具有較長的生命力、可平滑擴(kuò)容能力和靈活升級能力。

        (4)經(jīng)濟(jì)性原則:秉承高“效費比”理念,發(fā)揮SDH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制成熟、接入成本低的優(yōu)勢,對其進(jìn)行合理再利用。

        2.3 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的組網(wǎng)思路

        數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)采用有線和無線通信技術(shù)相結(jié)合的方式,將單井和站場生產(chǎn)數(shù)據(jù)高效、安全、穩(wěn)定的傳輸?shù)阶鳂I(yè)區(qū);作業(yè)區(qū)再將重要信息傳回油田指揮中心。為提升網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性,同時便于今后的維護(hù)管理,我們將數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)分為骨干層、匯聚層和接入層。骨干層以O(shè)TN光傳輸技術(shù)為主,位于油田指揮中心(基地)至各主要油氣作業(yè)區(qū)間;匯聚層以三層交換機(jī)、PTN和SDH技術(shù)為主;接入層以IP技術(shù)為主,位于作業(yè)區(qū)內(nèi)部,通過有線光纜或無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋各類主要生產(chǎn)設(shè)施。

        圖3 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)拓?fù)鋱D

        2.3.1 骨干層

        骨干層采用的OTN技術(shù),是以傳送大顆粒寬帶業(yè)務(wù)為主的高速傳送網(wǎng),可在光層及電層實現(xiàn)業(yè)務(wù)的交叉調(diào)度和業(yè)務(wù)的接入、保護(hù)/恢復(fù)、管理及維護(hù),能同時承載40Gb/s、10Gb/s、2.5Gb/s及GE速率的業(yè)務(wù)。

        在系統(tǒng)光層構(gòu)建方面的主要思路:

        (1)為提高基地核心OTN站點的安全性與業(yè)務(wù)生存能力,將它與基地2號科研樓OTN設(shè)備互設(shè)為業(yè)務(wù)分擔(dān)網(wǎng)元。

        (2)為增強(qiáng)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力,在核心通信樞紐增加光監(jiān)控板件,對各光方向?qū)嵭性诰€光功率、告警與性能監(jiān)測和光功率調(diào)節(jié);考慮油田所處大漠風(fēng)沙環(huán)境,在衰減指標(biāo)和色散指標(biāo)允許的情況下,盡量少設(shè)或不設(shè)中繼站點,以提高今后系統(tǒng)的維護(hù)效率。

        (3)考慮油田未來發(fā)展,在部分網(wǎng)元適當(dāng)預(yù)留了接口和電路,并做了冗余配置,方便未來油田新區(qū)的接入。

        在系統(tǒng)電層構(gòu)建方面的主要思路:采用逐站中繼(帶寬池)方式開通業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)配置時只考慮是否有剩余帶寬而不用考慮新開波道,且不用考慮業(yè)務(wù)的電中繼問題。因而具有組網(wǎng)靈活、網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率高等特點。

        圖4 油田骨干層OTN光傳送網(wǎng)總規(guī)劃圖

        2.3.2 匯聚層

        匯聚層主要采用三層交換機(jī)、PTN和SDH技術(shù)。待骨干層OTN建成后,將SDH變?yōu)樾切尉W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并在原作業(yè)區(qū)內(nèi)繼續(xù)作為接入和匯聚層設(shè)備使用。

        2.3.3 接入層

        接入層采用IP技術(shù),可靈活使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、TD-LTE、無線網(wǎng)橋和Wi-Fi等多種設(shè)備,有光纜敷設(shè)的站點、計量站和井場盡可使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接入;無光纜的站點、計量站和井場考慮無線組網(wǎng)。

        3 結(jié)束語

        油田物聯(lián)網(wǎng)傳輸子系統(tǒng)方案實施后,油田生產(chǎn)指揮中心和各區(qū)域指揮中心可對包括單井、計量間、集氣站、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站、油氣處理廠等地面設(shè)施的所有工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控;逐步減少甚至取消原現(xiàn)場手動抄錄工藝參數(shù)的工作量,減少現(xiàn)場巡檢的次數(shù)。通過生產(chǎn)和安保視頻監(jiān)視系統(tǒng)對現(xiàn)場情況進(jìn)行實時監(jiān)視,并將重要現(xiàn)場視頻迅速傳至油田指揮中心,為領(lǐng)導(dǎo)對突發(fā)事件做出科學(xué)決策和預(yù)判提供重要依據(jù)。

        但是,我們也應(yīng)該看到,隨著大量物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新設(shè)備的投入運(yùn)行,對油田有關(guān)領(lǐng)域的維護(hù)技術(shù)和體制也應(yīng)作出前瞻性、科學(xué)性安排,同時還要進(jìn)一步提升維護(hù)單位與人員的技術(shù)素質(zhì)、管理水平、故障響應(yīng)能力。

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