摘要：文章首先给出井场环境中物联网系统框架，并且依据框架来对不同的层面职能内容和结构进行说明。而后进一步在此基础之上，对于当前存在于数字油田井场物联网系统中的主要技术做出了必要剖析。对于加深了解井场物联网技术理解，推动其建设有着一定的积极价值。
关键字：物联网；数字；油田；井场
油田工作中，由于其本身在地理层面上相对分散的特征，以及比其他产业更高的安全需求，决定了信息技术以及数字化，一直都是油田工业领域中的发展重点。而在当前网络技术空前繁荣的背景之下，IPv6以及数据采集等相关技术的应用，更加使得物联网在油田环境中的深入拓展成为成为可能。
一、井场环境中物联网系统框架
物联网技术存在的核心价值，在于通过网络和数据采集技术，将处于工业环境中众多设备的相关状态信息以及示值，通过通信网络送达到对应的数据节点，并且对相关数据展开集中的分析和处理，发现其中隐含的有价值的信息，实现决策优化。而对于油田井场工作环境而言，安全成为这个决策优化过程中的另一个工作重点，这一需求同样影响到数字油田井场物联网体系的建设，更为注重安全以及反应速度的物理网体系因此得以落实和建设。
从物联网系统职能的角度看，其框架结构参见图1。
图1 油田井场物联网框架体系示意图
从图1中可以看出井场物联网框架体系的大概情况，以安全因素作为主要的诉求而展开实施。其中感知层主要用于实现数据的采集，是网络环境对于现实环境的感知，是整个油田井场环境数字化的基础。这一部分包括对于各个井站诸方面状态信息数据的采集，以及对于视频监测系统数据的采集两个方面。其中采油井、注水井以及集油站的数据采集为其主要的工作内容。其中采油井经一部包括井口油温油压数据获取、功图以及电能方面的数据反馈，和气体浓度数据测定，以及其他相关设备安全状态数据反馈注水井则需要展开对于注水压力和流量的检测以及数据获取，同时设备安全状态信息同样包含其中。而集油站则关注包括管道油压、储罐油温、气体浓度以及设备安全等在内的数据。除此以外，远程终端设备（RTU，Remote Terminal Unit）也被纳入到感知层的范围之内，其主要价值在于实现分布式对于基层数据的采集和统计。将RTU列入感知层的另一个主要因素，则在于当前油田井场环境中数据量日渐扩散，并且实时性要求逐步提升，因此分布式的数据处理开始得到越来越多的应用，RTU在这样的环境下，在一定程度上说可以作为分布式数据处理节点使用。数据采集终端通常采用ZigBee组网，并且将信息发送给井场RTU。
而传输层则包括各种网络服务器，以及远端网桥和中心网桥等传输设备。对于油田应用环境而言，包括应用服务器，诸如微信服务器等第三方服务器，以及视频服务器和网络资源管理服务器等，都包括在这个层面中，用以实现确保整个通信环境顺畅有效运行。而最上层的而应用层，则主要面向该系统的工作人员提供包括告警判断以及数据存储读取，和深入分析反馈等相关应用服务。
二、数字化井场物联网体系框架下技术特征分析
随着信息技术的不断发展，其在应用环境中的深入也呈现出与既往不同的特征。目前阶段，对于实时性和准确性的要求基本已经得到满足，因此数字油田井场建设更多倾向于大数据环境的整体建设，以及对于人工智能分析能力的引入方面，除此以外，考虑到数字油田体系下越来越高的自动化水平，无线网络支持也是物联网系统中不容忽视的重要技术力量。虽然井场环境之下，数据来源的终端通常处于相对静止状态，但是日渐弹性化的工作方式，决定了工作人员必然需要通过无线网络来获取数据，因此在实时性的要求之下，物联网也必须融入无线网络技术才能实现有效数据传输。
从支持性技术的角度看，首先无线网络技术应当得到关注。无线网络避免了井场环境中过多的数据线路，对于优化环境有着积极价值，同时也降低了通信网络维护工作量。考虑到井场环境位于户外，可以建立井场环境中物联网系统，确保其中的某些节点失去功能后网络能自动恢复节点联网，节点同时能够发挥中继的作用。除此以外，还可以引入无线传感器网络技术，实现在井场范围内传感器相互发现，构成无线传感器组网技术。
其次，井场检测系统作为一个相对完整的体系，其重要性必然不容忽视。数字化油田从客观上要求能够对井场中工作的多个抽油机以及相关系统工况参数进行数字化采集和实时测控，掌握相关设备工作状态，其中以抽油机作为主要监测对象。通常而言，需要对光杆每个冲程位移和时间变化规律、载荷随时间的变化规律两条曲线进行确定，而后确定边界条件，并通过描述抽油杆柱的纵向振动波动方程计算出井下抽油杆泵的动态力学参数。最后利用悬点示功图推算得到地下泵功图，实现对于有杆抽油泵的诊断。
最后，大数据体系之下的数据分析和应用，以及连带的告警等相关技术的成熟，推动着该领域相关技术在油田井场物联网系统中的深入发展。对于这一方面，重点表现在两个方面，其一在于对海量数据处理速度的提升方面。物联网本身需要大量的IP地址，虽然IPv6在地址和寻址能力方面都给出了必要支持，但是相关技术，尤其是数据挖掘技术的更深发展，无疑是必要的基础。其二则在于数据分析技术的深入应用，涉及到包括人工智能在内的诸多方面。这是计算机对于数据理解能力的加强，通过这一方面的能力来实现更为精准的告警，并且优化决策支持。
三、结论
物联网技术对于数字油田井场建设而言意义重大。其自身的成熟发展，直接关系到数字油田体系的准确率和运行效率，并且进一步影响到油田的安全运行。实际工作中应当积极跟进技术发展，有效合理引入油田环境，搭建高效数字化油田体系。
参考文献：
[1]乐秀.基于ZigBee Pro 技术的SCADA 系统研究[ J] .电力系统通信, 2010(4)
[2]李清辉.数字新疆油田的建设与实践[ J] .数字化工,2004(9)
[3]王辉.数字油田建设与实践[J] .数字石油和化工,2006(12)
论文作者:张益滔
论文发表刊物:《科技中国》2016年8期
论文发表时间:2016/10/19
标签：井场论文; 油田论文; 环境论文; 数据论文; 技术论文; 数字论文; 体系论文; 《科技中国》2016年8期论文;