基于物聯網技術的石油生產運行管理平臺設計

摘 要：本文主要針對石油工程生產運行與管理，從物聯網基本內涵、技術特點與作用等出發，結合物聯網在石油行業中的日常應用，按照物聯網分層原理，從數據采集子系統、數據傳輸子系統和生產運行管理子系統三部分，構建形成數字化生產運行管理平臺，從而為生產運行與管理提供信息化支持。

關鍵詞：物聯網技術；遠程監控；生產運行管理平臺

數字化油田是石油工程信息化的高級階段，是信息化達到網絡化、數字化、模型化和科學化的全新標志。石油工程作為一個跨學科、多專業相互配合的技術高度密集型行業，信息化一直伴隨著工程行業的發展，并發揮著巨大的作用。近年來，通過應用驅動和技術研發創新引領的互動式發展，基于物聯網技術的數字化建設，在石油工程數據采集、遠程監測等領域得到廣泛應用，本文針對石油工程生產運行與管理實際，擬基于物聯網技術，通過構建集可視化、功能化、數字化鉆井系統，以滿足鉆井日常生產運行、生產管理、生產監控、設備管理的需求。

1物聯網基本內涵

國內對于物聯網的概念是整合了美國的CPS（Cyber-Physical System）、歐盟的IOT（Internet of Things） 和日本的i-Japan的概念，但又不完全和哪一個相同。由于物聯網本身與互聯網、移動通訊網、傳感網等有密切的關系，因此國內不同領域的專家針對物聯網的思考出發點各異，事實上我國對物聯網還沒有一個精準和公認的定義。物聯網體系架構大致有三個層次，底層是用來感知數據的感知層，第二層是數據傳輸的網絡層，最上面則是內容應用層。隨著“物聯網”技術的發展與廣泛應用，從工作辦公到日常生活應用都與計算機技術和信息化有效結合，包括我們接觸與使用的各種設施與物體以及物品，比如交通工具汽車，居住的樓房，出行必需的公路、鐵路、機場，乃至手中的鑰匙、手上戴的手表等等，只需要安裝一個極小的感應芯片，就可以有效利用紅外線感應、全球定位系統、激光掃描技術、無線網絡信息系統或者射頻技術，使之與互聯網相連，進而利用能力超強的計算機群實現智能化管理。為有效整合企業的各類服務、降低重復工作的損耗，可以采用基于面向服務架構（SOA）的物聯網企業應用框架，并能通過.Net平臺和Java 平臺兩種技術實現。運用該框架、利用射頻標識構建的物聯網可以對企業各業務流程進行監控，并實現海量數據資源共享和高效利用，從而為企業資源整合提供了一種可行的解決方案。

2物聯網技術特點、作用與應用

物聯網的幾個關鍵環節可歸納為“感知、傳輸、處理”，實現“及時、精確、全面地獲取和處理信息，達到科學決策、降低成本、提高效率、保護環境、增強安全等目標”。其中，傳感技術、嵌入式智能技術和網絡、通信技術為物聯網的發展和廣泛應用奠定了基礎。

2.1物聯網技術的主要特點

物聯網的主要特點體現在技術和應用層面上，主要包括：一是感知識別普適化。作為物聯網的末梢，自動識別和傳感網技術近年發展迅猛，應用廣泛。從衣食住行中，仔細觀察都能發現大量的感知技術的應用。無所不在的感知與識別將物理世界信息化，對傳統上分離的物理世界和信息世界實現高度整合；二是異構設備互聯化。硬件和軟件平臺千差萬別，不同型號和類別的RFID標簽、傳感器、移動數據采集終端、手機、移動PC等實現網際間信息共享和融合；三是聯網終端規模化，所有構成要件都作為網絡終端納入系統之中；四是管理調控智能化。物聯網將大規模數據高效、可靠地組織起來，為上層行業應用提供智能的支撐平臺；五是應用服務協同化，物聯網技術覆蓋生產運行與管理的各環節，可以有效提高企業整體信息化程度。

2.2物聯網技術的作用

通過將物理對象與信息承載體無縫聯接，實現虛擬和物理世界的一體化，使得物理對象積極參與業務流程（互動，通信，控制），通過對數據的大規模采集與集成智能運用，最終實現商業價值和社會價值。物聯網是一種非常復雜，形式多樣的系統技術。根據信息采集、傳輸、處理和應用的原則，可以把物聯網分為感知層、網絡層、管理服務層和應用層

3 運用物聯網技術構建數字化生產運行管理平臺

數字油田是實體油田的虛擬表示，能夠匯集油田的自然和人文信息，人們可以對該虛擬體進行探查和互動。從技術架構上來看，運用物聯網技術構建數字化鉆井生產運行管理平臺是一項涉及多學科的復雜的系統工程，需要信息通信技術、石油地質、石油工程、企業管理等有關專業，旨在更加廣泛、及時、準確的進行信息采集；深化應用軟件實施，更好的完成信息處理及應用，解決各種生產運行與管理問題；建立更為便捷的信息開放和共享平臺，更好的實現信息間的互聯互通，為生產運行管理提供便利。

3.1 數字化鉆井生產運行管理平臺

基于上述分析，筆者擬結合石油生產運行與管理實際，提出一種新的運用物聯網技術構建數字化生產運行管理平臺的實現方案。該系統主要利用數據傳感技術、計算機軟件開發、數字控制、計算機網絡、系統集成及數據共享技術，開發建成集井場數據自動采集、數據加工分析、設備遠程控制、遠程視頻監控及分析決策為一體的生產運行管理平臺。

該系統完全遵循物聯網技術的三層結構，在感知層中，利用安裝在現場的傳感設備及視頻監控設備，將生產數據和視頻圖像實時采集并集中起來；在網絡層，利用有線或無線通信網絡將數據傳送至數據中心服務器；在應用層，利用數據庫、計算機軟件開發、智能計算、云計算等技術對數據進行加工、分析、整理、發布，并以文字、報表、圖形、圖像等方式及時顯示出來，實現遠程監測、控制、輔助分析、生產決策等功能。按物聯網分層原理，鉆井生產運行管理平臺由數據采集子系統、數據傳輸子系統和生產運行管理子系統三部分組成。

4 應用前景與展望

物聯網技術本身不是一個全新的事物，它的核心在于應用創新。以物聯網技術為基礎，在構建生產運行管理平臺應用包括條形碼技術、GPS技術、管理軟件等物聯網范疇的技術過程中，要進一步深化理解“應用為王”思想，通過持續的應用創新，打造出業內領先的數字化生產運行管理平臺。

參考文獻：

[1]董玥，淺談新一代物聯網在電子商務中的應用，條碼與信息系統，2012

[2]胡亮，頁巖氣開發核心技術及開采裝備概述，軍民兩用技術與產品，2014 （12）

作者簡介：

楊浩森（1998.12—），男，四川省大英縣人，現于鄒平縣第一中學就讀。