基于物聯網技術的數字化油田系統建構現狀探討

劉銀鵬

（大慶油田信息技術公司，黑龍江 大慶 163000）

物聯網是在信息技術高度發展的基礎上形成的，是信息技術實現巨大變革的良好機遇，物聯網在信息領域被稱為是計算機技術、互聯網技術之后，信息技術領域的第三次革命。從2009 年開始，國際上一些發達國家先后出臺了相應的物聯網發展規劃，從技術以及產業發展兩個角度進行了前瞻性的布局。而物聯網作為國家戰略發展的新興產業，得到了高度關注。油田行業作為我國國民經濟發展的支柱性產業，必須要首當其沖的加快物聯網技術的應用，快速建立起數字油田系統。鑒于此，本文從建設數字油田的角度出發，對數字油田系統目前在我國油田行業的建設現狀以及發展趨勢進行分析，在充分利用智能視頻監控系統以及無線傳感網絡技術的基礎上，對我國油田行業在建設數字油田過程中物聯網技術的應用思路進行了探討，并對相關的關鍵技術進行了分析，由此能對實現數字油田向智慧油田的信息化、智能化建設工作起到極大的促進作用。

1 物聯網核心技術在數字油田建設中作用以及現狀分析

21 世紀是計算機網絡技術高度發達的信息時代。在21世紀，全球的焦點都集中在了經濟全球化、數字化、網絡化等幾個方面。作為信息技術在新時代發展的重要在組成部分，物聯網技術是一種全新的信息技術。物聯網實際上就是充分利用互聯網技術實現“物—物”相連。從技術層面來講，物聯網技術在實際應用過程中會涉及射頻識別技術、傳感器技術、納米技術、智能技術等各種核心技術。而從功能的層面講，利用物聯網系統的建設主要包括感知網、接入網、網絡基礎設施、中間件、應用平臺等幾個部分。

基于數字地球的概念產生出了數字油田概念，經過多年的發展數字油田概念逐漸趨于清晰。從廣義的角度來看，數字油田指的是充分利用信息技術將油田行業的所有物理實體進行網絡化、數字化、智能化以及可視化；而從狹義的角度來看，數字油田主要是以數字地球技術為基礎，針對油田的所有物理實體進行信息化建設的整個技術系統。

數字油田概念字提出以來，國內外很多油田都開始著手進行數字油田的規劃建設，而在在數字油田建設過程中也積累了大量的經驗。對于我國油田來說，隨著我國市場經濟的改革深化，為了進一步提升油田的市場競爭力，很多油田開始極大投資力度來強化數字化、智能化油田的改造。例如，我國的大慶油田、勝利油田等大型油田在數字油田的建設方面已經走在了國內油田行業的前列。其中，大慶油田在建設數字油田的過程中首次提出了構建數字油田的七層構架模型，并以此為基礎，實現了覆蓋勘探、開發、地面工程等幾大領域綜合數據庫以及經營管理數據庫的建設。

目前來看，數字油田的建設還存在很多不完善的地方，尤其是在信息化、智能化功能方面的建設仍然存在深度不足的問題。其主要有以下幾個方面的表現：首先，很多油田在進行數字油田建設過程中仍然是以孤立化的系統數字控制為主要建設目標。而對于數字油田來說，其本身是一個非常復雜的信息系統，在整個系統中包括了信息的采集、傳輸以及信息的智能化處理等幾個層面的功能。而上述三個方面的功能目前僅僅信息傳輸相對比較成熟，針對現有的WIFI、WIMAX、4G 等相關網絡以及油田的有線基礎網路等進行充分利用，這樣就能完全滿足數字油田信息傳輸的實際需求。但是對于信息采集以及處理等兩個環節仍然建設數字油田最為薄弱的環節。就目前我國油田行業數字油田建設的現狀來看，多數油田的數字化油田建設項目都集中在了實現油田環境可視化信息采集以及相關數據庫建設等幾個方面，而對于采集信息的利用以及信息的高效化、智能化處理還比較欠缺，力實現智慧油田還走很長的道路。我國油田企業仍然需要不斷地通過大量實踐和應用進一步提升油田整體數字化、智能化建設的發展。

而面對數字油田建設的現狀以及建設的實際需求，首先要在基于物聯網的數字油田建設過程中對各種新技術、新系統進行充分了解，讓油田全體員工對物聯網數字油田下的各種新技術、新系統進行全面的了解，這樣才能實現對新技術、新系統的高效利用，由此才能進一步發揮數字油田的智能化作用，其次要對數字油田建設初期出現的各種數據處理偏差問題進行合理處理。目前，一些油田員工在面臨數字油田數據處理中出現的偏差存在一定的抵觸情緒。在數字化系統建設的初期，出現一定的偏差是不可避免的，而這與數字系統的算法有很大關系。而員工由于對算法不夠了解，使得一些員工對數字油田的認同感不高。

2 基于物聯網關鍵技術的數字油田建設理念構建

油田建設數字油田必須要遵循循序漸進的原則。在初期建設的時候，應該將建設的重點放在全面感知上，而針對后期的建設階段則主要以職能管理為主。在目前油田智能化建設全面感知以及智能監控系統的過程中，智能視頻監控系統額與無線傳感網絡的有效結合已經成為了一種必然的選擇。這兩種系統能夠在功能上實現互補。智能視頻監控系統能夠實現對油田敏感現場的可視化，將油田的關鍵生產環節進行直觀的顯示，對于一些地理上覆蓋面積較大的油氣田來說，實現生產現場的可視化能夠為生產現場的巡視帶來極大的便利，也能極大地減輕巡檢工作強度。但是在這一過程中針對圖像以及視頻的數據分析與算法是一個難度比加大的環節，因此，要想實現智能化的的難度還比較大，在多數情況下仍然需要人為干預才能實現，而且通過視頻信息并不能實現對現場環境溫度、濕度、壓力等油氣田運行參數的清晰顯示。而利用無線傳感技術在現場各個關鍵節點上設置傳感器能過實現對油氣田現場環境的有效監控，而且在此基礎上能使各種檢測參數的算法控制更加簡單。由此可見，實現上述兩種關鍵技術的有效結合，就能進一步提升整個系統的互補性，逐漸構建起完善的數字油田全面感知系統。

由于油氣田往往具有較大的感知覆蓋面積，因此，就感知領域來看，真正實現無線傳感網絡與視頻網絡的組網是關鍵的環節。針對視頻網絡，可以就油氣田的一些重點生產區域利用現有的有限網絡來實現高效的全覆蓋，同時還可以利用我國先進的北斗定位系統進一步擴大視頻網絡覆蓋面積。而對于無線傳感器組網來說，網絡組合以及網絡管理的難度相對要大一些。針對無線傳感網絡目前主要有以下一些關鍵技術：首先是以能量為基礎的有效路由協議組網技術，也就是說，要在充分保證傳感網絡長期生存的基礎上對組網以及中轉路由進行合理選擇。此外，數據采集技術，數據采集是物聯網實現物—物、人—物相連互動的基礎。通常情況下數據采集設備都擁有MCU 控制器；處于對投資成本的考量，通常情況下都會選擇嵌入式系統作為數據采集設備；而在針對終端設備進行選擇的過程中，要充分保證終端設備與物聯網建設的相關標準規范要求相符合，鑒于此，必須要為數據采集設備設置操作系統。而基于物聯網的數據采集技術主要包括了傳感器技術、嵌入式系統、數據采集設備以及核心芯片。而上述的關鍵技術、設備都必須要充分結合油田的行業特征實際需求來進行專門設計。此外，為了進一步削減整個無線網絡的能耗以及通信貸款，就要在無線傳感器之間設置具有一定智能交換以及協同感知能力的設備。

3 結語

總而言之，基于物聯網的數字化油田建設，要充分體現出全面感知、網絡互聯以及智能應用等特征，因此，目前在數字油田系統以及未來智慧油田建設的過程中基于物聯網的數字油田都是一種必然的選擇，要在實際構建物聯網數字油田的過程中，將視頻監控系統以及無線傳感網絡進行有效結合，這樣就能實現數字油田系統的實體感知，進一步提升數字油田的自動化、智能化程度。