董樂 咬瓊

摘要：我們所說的油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)就是指“互聯(lián)網(wǎng)+石油天然氣工業(yè)”的綜合統(tǒng)稱。這是工業(yè)化與信息化的高度結(jié)合。二者的融合在油氣田數(shù)字化建設(shè)過程中得到了體現(xiàn)。也是我國油氣田真正實現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)。本文主要探討油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)在實際數(shù)字化氣田建設(shè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);融合;數(shù)字化氣田

1物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)

從技術(shù)的角度來看，我們把物聯(lián)網(wǎng)可以分為三層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。所謂感知層就是各類傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，例如在油氣生產(chǎn)場所中的二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、液位傳感器、攝像頭、GPS定位器、RFID標簽及讀寫器等。感知層相當于一個生產(chǎn)單位的神經(jīng)末梢一樣，通過感知層進行識別及數(shù)據(jù)的采集;網(wǎng)絡(luò)層則主要有私有網(wǎng)絡(luò)、共享網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)等，其相當于神經(jīng)中樞，主要負責(zé)將感知信息進行從傳遞，從而保障信息及指令的有效傳輸;應(yīng)用層主要是物聯(lián)網(wǎng)與用戶之間的銜接，這是信息與實際操作的搭接，實現(xiàn)最終反應(yīng)。

2、數(shù)字化油氣田與油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

（1）油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)概述

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進一步建設(shè)標準的、統(tǒng)一的、規(guī)范的油氣田地面工程。通過建設(shè)油氣井區(qū)、計量區(qū)、集輸站、處理廠等油氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各類數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、生產(chǎn)運維系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。從而通過以信息技術(shù)優(yōu)勢對生產(chǎn)流程、管理流程、資產(chǎn)配置、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式進行優(yōu)化，提高油氣生產(chǎn)效率和管理水平。

另外油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容就是對油氣生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)過程中的各類設(shè)備的運行狀態(tài)、工藝流程、管理環(huán)節(jié)的狀態(tài)及變化進行實時的信息反饋，操作人員在接收到反饋信息后進一步對生產(chǎn)過程進行控制、預(yù)警、指揮及決策。

（2）物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)特點

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有一定的信息數(shù)據(jù)集成化特征，除此之還具有一定的數(shù)據(jù)共享化，且數(shù)據(jù)存儲量較大，數(shù)據(jù)處理速度快等優(yōu)勢。應(yīng)用其感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的基本構(gòu)架能夠進一步實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全方位管控。例如天然氣處理廠的生產(chǎn)運行，完全可以通過這三個層面做到自動化控制管理，從而節(jié)約大量的人力物力。

3、油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的必要性

（1）優(yōu)化生產(chǎn)管理模式

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)可改進信息的采集、傳遞、控制及反饋方式，將經(jīng)驗管理、人工巡檢、手工填報、逐級匯總的傳統(tǒng)被動"守株待兔"式生產(chǎn)管理模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄芾怼㈦娮友矙z、自動填報、實時匯總的數(shù)字化主動"精確制導(dǎo)"式生產(chǎn)管理模式;將前方分散、多級的管控方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠓缴a(chǎn)指揮中也的集中管控方式，極大提髙生產(chǎn)效率與管理水平。[2]

另外進一步優(yōu)化生產(chǎn)管理流程，為實現(xiàn)進一步精細化管理提供了重要保障。結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)管理特征，將信息化與勞動組織、生產(chǎn)管理流程進行融合，實現(xiàn)無人值守站的搭建，采用作業(yè)區(qū)為中心的輻射式管理模式，多井站相結(jié)合，減少管理層級，做到直線管理，點對點直線控制，減短指令傳遞時間，從而進一步提升管理效率。生產(chǎn)組織優(yōu)化，結(jié)合信息數(shù)據(jù)綜合分析，對生產(chǎn)任務(wù)進行合理安排，實現(xiàn)針對性管理。

（2）提升一線操作人員工作環(huán)境

結(jié)合油氣田生產(chǎn)場分布區(qū)域廣、覆蓋面積大的主要特征，現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備長期暴露在惡劣環(huán)境中，設(shè)備故障率明顯增高。以往人力巡檢較多，很多問題全部依靠巡檢中解決。員工常年野外作業(yè)十分幸苦，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們可以針對性的進行核查，降低員工巡檢次數(shù)，將員工從繁忙的巡檢工作中解放出來，巡檢安排合理化大大改善員工工作生活環(huán)境質(zhì)量。

（3）符合健康、安全、環(huán)保發(fā)展要求

在碳中和概念的浪潮中，低碳工業(yè)發(fā)展是目前油氣企業(yè)的趨勢。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可較低的投資和使用成本實現(xiàn)對工業(yè)全流程的“泛在感知”，獲取在線監(jiān)測的重要工業(yè)過程參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)實施優(yōu)化控制，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的目標。通過發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將極大提升工業(yè)控制領(lǐng)域的節(jié)能減排效果。因此，建設(shè)油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是中央企業(yè)響應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略要求的號召，按照HSE管理體系標準進行節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)、保護環(huán)境的重要舉措。[2]

4、油氣田物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

目前搭建完成了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要涵蓋了以下功能：數(shù)據(jù)參數(shù)匯總與采集、動靜設(shè)備的物聯(lián)、生產(chǎn)報表查詢、生產(chǎn)曲線分析、通訊監(jiān)控、報警處理、視頻監(jiān)控、交接班記錄等功能模塊。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)通過現(xiàn)場施工、組態(tài)調(diào)試、基于智能儀表的物聯(lián)設(shè)備管理子模塊開發(fā)，完成了無人值守集氣站的建設(shè)，進一步實現(xiàn)了集氣站生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物聯(lián)設(shè)備管理數(shù)據(jù)的自動采集、遠程監(jiān)控功能，完善了作業(yè)區(qū)的數(shù)字化管理職能，滿足了油氣生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的完整性需求。

（2）數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用效果

通過搭建辦公網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。目前各作業(yè)區(qū)及處理廠采用有線傳輸與無線傳輸相結(jié)合的模式進行部署與實施。各作業(yè)區(qū)與處理廠之間采用光纖有線傳輸，實現(xiàn)了各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)與視頻圖像數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的上傳;而無人值守單井站與作業(yè)區(qū)、處理廠之間采用無線模式傳輸，節(jié)約了光纜敷設(shè)成本。另外為了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全可靠，在現(xiàn)場層的生產(chǎn)網(wǎng)中遠程無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與有線數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)之間統(tǒng)一部署防火墻，在應(yīng)用層的生產(chǎn)網(wǎng)與辦公網(wǎng)之間統(tǒng)一部署隔離網(wǎng)間對通信傳輸網(wǎng)絡(luò)進行物理隔離

（3）生產(chǎn)管理應(yīng)用效果

生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要是對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測、生產(chǎn)狀態(tài)進行分析、對已形成的生產(chǎn)報表進行查詢，物聯(lián)各類生產(chǎn)設(shè)備等。通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、傳輸統(tǒng)一接入管理，最終完成各作業(yè)區(qū)及處理廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入。通過數(shù)據(jù)集成共享、功能融合設(shè)計，完成了與生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺的功能融合建設(shè)。

總結(jié)

目前通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)油氣田作業(yè)區(qū)、處理廠的規(guī)范的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管控，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集、遠程監(jiān)控、生產(chǎn)預(yù)警，提高了油氣生產(chǎn)過程管理水平，促進了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，順應(yīng)了數(shù)字化油氣田建設(shè)的基本方向。

參考文獻

[1] 蔡鵬，覃毅，董照顯，楊全枝，陳超.無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在石油行業(yè)中的應(yīng)用及展望[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2012（06）

[2] 劉強，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計算機科學(xué)，2010（06）