通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能化油田建設(shè)中的應(yīng)用研究

馬驥能 趙霈 鄭成城

[摘 要]隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在油田生產(chǎn)和改革發(fā)展任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，長慶油田開始由數(shù)字化向智能化邁進(jìn)。建設(shè)智能化油田，可以為油氣生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的信息化支撐，降低勞動(dòng)成本，提高勞動(dòng)效率。基于此，本文圍繞油田智能化建設(shè)，探討了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算技術(shù)、掌上油田、網(wǎng)絡(luò)安全在智能化油田建設(shè)中的作用，分析了通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并對(duì)智能化油田建設(shè)進(jìn)行了展望，推動(dòng)油田可持續(xù)發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]智能化油田;通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù);云計(jì)算;網(wǎng)絡(luò)安全

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.12.042

[中圖分類號(hào)]F270.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2020）12-00-02

1 ? ? 智能化油田概述

1.1 ? 建設(shè)背景

近年來，中石油加大了勘探開發(fā)力度。為了保障我國的能源安全，長慶油田制定了新時(shí)期的發(fā)展規(guī)劃，提出到2025年油氣當(dāng)量應(yīng)突破6 300萬噸。油田的快速發(fā)展為信息化建設(shè)帶來了新的機(jī)遇，但是超大規(guī)模生產(chǎn)建設(shè)對(duì)質(zhì)量、效率、效益、安全管控帶來了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)，快速增長的業(yè)務(wù)需求與有限的用工總量之間的矛盾進(jìn)一步凸顯。無論在生產(chǎn)建設(shè)上，或者企業(yè)管理上，都需要加大改革力度，解放生產(chǎn)力，提升勞動(dòng)效率。2019年，中石油工作會(huì)提出了要大力推進(jìn)數(shù)字化、可視化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，推動(dòng)生產(chǎn)組織、經(jīng)營管理和商業(yè)模式創(chuàng)新，努力建成“共享中國石油”，油田數(shù)字化向智能化邁進(jìn)將成為未來發(fā)展的必由之路。

1.2 ? 概念

智能化油田是在數(shù)字化油田的基礎(chǔ)上，利用云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)，借助業(yè)務(wù)模型和專家系統(tǒng)，全面感知油田動(dòng)態(tài)，自動(dòng)操控油田活動(dòng)，預(yù)測油田變化趨勢，持續(xù)優(yōu)化油田管理，虛擬專家輔助油田決策，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能管理油田，實(shí)現(xiàn)油田可視化、資源一體化、過程自動(dòng)化、管理遠(yuǎn)程化、決策協(xié)同化。

2 ? ? 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在智能化油田建設(shè)中的意義

智能化油田將為數(shù)據(jù)“賦能”，大量的數(shù)據(jù)采集、傳輸及處理工作對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸層提出了更高的要求，需要更高的速率、更穩(wěn)定的質(zhì)量、更短的延遲、更大的帶寬，所以加強(qiáng)油田的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)顯得尤為重要，這是智能化油田建設(shè)的根本保障。

2.1 ? 增強(qiáng)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

骨干傳輸網(wǎng)作為數(shù)據(jù)的傳輸骨干通道，是油田企業(yè)管理工作的重中之重。一方面，要推動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組網(wǎng)成環(huán)。在智能化油田建設(shè)中，要注重考慮頂層設(shè)計(jì)，合理利用現(xiàn)有的光纖資源，統(tǒng)籌整合，各個(gè)區(qū)域之間形成傳輸環(huán)網(wǎng)，最大限度地提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，同時(shí)減少油田的重復(fù)建設(shè)成本，避免在不同區(qū)域之間形成“信息孤島”。另一方面，要注重優(yōu)化通信傳輸設(shè)備，通信設(shè)備在某種程度上決定了通信系統(tǒng)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳送能力，為滿足智能化油田建設(shè)的信息需求，需要綜合評(píng)估現(xiàn)有設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，及時(shí)更新、更換設(shè)備，使通信設(shè)備向大帶寬、大容量、高效率、更智能、更安全的方向發(fā)展，為整個(gè)通信信息網(wǎng)絡(luò)奠定良好的硬件基礎(chǔ)。

2.2 ? 優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

部分油田單位計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)由各單位自主組網(wǎng)，一定程度上存在網(wǎng)絡(luò)層級(jí)多、結(jié)構(gòu)不優(yōu)、數(shù)據(jù)配置復(fù)雜、自主維護(hù)力量薄弱等現(xiàn)象，造成了網(wǎng)絡(luò)通暢性差、網(wǎng)速慢、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問題，很難為智能化油田提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保障。智能化油田建設(shè)首先要?jiǎng)?chuàng)新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，網(wǎng)絡(luò)層級(jí)可分為3層：核心層、匯聚層和接入層。扁平化組網(wǎng)后，通過接入可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可有效減少長距離冗余電路，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性;各單位網(wǎng)絡(luò)終端能有效納入油田統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全管理體系，不再需要部署維護(hù)防火墻等專業(yè)安全設(shè)施及大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，提升網(wǎng)絡(luò)安全性;網(wǎng)絡(luò)路由等復(fù)雜數(shù)據(jù)提升到主干網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)受控程度提升，數(shù)據(jù)配置簡化，可以降低工作量，方便運(yùn)維管理。優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)“瘦身”“凈網(wǎng)”，這也是建設(shè)智能化油田的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。

3 ? ? 云計(jì)算技術(shù)

智能化油田建設(shè)過程中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量逐漸增多，數(shù)據(jù)分析處理的需求增加，對(duì)數(shù)據(jù)安全提出了更高的要求，云計(jì)算中心的應(yīng)用，可以有效解決油田智能化面臨的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等諸多問題。一方面，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度和按需分配，通過應(yīng)用系統(tǒng)遷移至虛擬化服務(wù)器，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集中建設(shè)、運(yùn)維和管理，有效整合分散的軟、硬件資源，減少信息化系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)維、能耗的成本，提高利用率。另一方面，通過云安全資源池等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全信息審計(jì)、過濾等，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，使信息網(wǎng)絡(luò)更加安全可靠。長慶油田云計(jì)算中心，承載了油田各單位600余個(gè)虛擬化服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了資源的集約化管理，同時(shí)在降本增效方面取得了良好成效。但各個(gè)油田應(yīng)用系統(tǒng)不斷向云計(jì)算中心遷移，使智能化油田開啟了大量新的系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，這對(duì)云計(jì)算中心的服務(wù)能力提出了新的要求。面對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的集中管理，還需持續(xù)夯實(shí)數(shù)據(jù)安全，健全數(shù)據(jù)備份機(jī)制，同時(shí)進(jìn)一步提升云計(jì)算中心的計(jì)算能力，支撐智能化油田建設(shè)。

4 ? ? 掌上油田

目前，油田企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)只能在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)使用，無法互聯(lián)，因此離開辦公室就處于一種“信息孤島”的狀態(tài)。基于此，94%以上的世界500強(qiáng)企業(yè)早在2011年就紛紛啟動(dòng)了移動(dòng)辦公項(xiàng)目。隨著油氣生產(chǎn)建設(shè)的加速，業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)模越來越大，設(shè)備越來越多，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對(duì)處理工作的及時(shí)性、實(shí)時(shí)性也提出了新的要求，同時(shí)，迅速增長的業(yè)務(wù)需求與控制用工總量的矛盾進(jìn)一步凸顯。因此，油田企業(yè)的管理及運(yùn)營需要大量的軟件支撐，需要利用信息化平臺(tái)簡化工作，提高工作效率及管理水平，提升工作的實(shí)效性，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、實(shí)地辦公。掌上油田即通過科技創(chuàng)新以及軟件開發(fā)應(yīng)用，打造各類信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公，打破局域網(wǎng)的限制，解放生產(chǎn)力。

長慶油田通信處通過應(yīng)用辦公平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了147個(gè)審批表單、429個(gè)流程的“無紙化”運(yùn)轉(zhuǎn)，在合同結(jié)算、審查審批等工作中，將人員在路上來回奔波轉(zhuǎn)變?yōu)椤白寯?shù)據(jù)跑在路上”，極大地提升了管理效率，構(gòu)建了跨學(xué)科、跨部門、跨地域的協(xié)同工作環(huán)境。在降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升工作效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)辦公，在推動(dòng)信息化建設(shè)過程中發(fā)揮了積極作用。隨著5G時(shí)代的來臨，推廣移動(dòng)辦公、打造“掌上油田”的時(shí)機(jī)更加成熟。智能化油田需要系統(tǒng)考慮部署移動(dòng)辦公及信息化平臺(tái)，打破地域限制進(jìn)行業(yè)務(wù)信息處理，提升生產(chǎn)運(yùn)作效率和管理效率。

5 ? ? 網(wǎng)絡(luò)安全

2017年5月12日，Wannacrv蠕蟲病毒通過Windows MS17-

010漏洞在全球范圍內(nèi)大規(guī)模爆發(fā)，感染了大量計(jì)算機(jī)，導(dǎo)致電腦中大量文件被加密，油田的生產(chǎn)建設(shè)也因此受到了一定程度的影響。智能油田數(shù)字化、信息化建設(shè)在為生產(chǎn)作業(yè)提供便利的同時(shí)，由于互聯(lián)網(wǎng)的互通性，帶來了各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅，使網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。因此，油田企業(yè)需要進(jìn)一步夯實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全，通過推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息安全管理平臺(tái)應(yīng)用、統(tǒng)一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出口、身份認(rèn)證和終端計(jì)算機(jī)桌面管理等措施，加強(qiáng)對(duì)各類信息設(shè)備的準(zhǔn)入安全管理;以防篡改、防病毒、防癱瘓為重點(diǎn)，深入查找網(wǎng)絡(luò)安全薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改隱患、風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)安全防線;建立網(wǎng)絡(luò)安全威脅情報(bào)分析制度，提升風(fēng)險(xiǎn)智能識(shí)別和事件快速處置能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全的動(dòng)態(tài)管控;開展云計(jì)算安全等級(jí)保護(hù)測評(píng)工作，定期對(duì)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)估檢查工作，提出整改意見;協(xié)助相關(guān)單位及時(shí)完成應(yīng)用系統(tǒng)安全加固及復(fù)查工作。油田企業(yè)在利用信息化網(wǎng)絡(luò)帶來的便利性的同時(shí)，也要應(yīng)對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，智能化油田建設(shè)必須加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理和維護(hù)，避免受到網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊，必須堅(jiān)決保護(hù)好數(shù)據(jù)資源和網(wǎng)絡(luò)的安全。

6 ? ? 智能化油田建設(shè)展望

建成智能化油田，將對(duì)油田的生產(chǎn)建設(shè)模式和管理模式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。無人值守站的全面鋪開，使油氣井智能生產(chǎn)成為新常態(tài)，提升了安全環(huán)保監(jiān)管水平;隨著無人機(jī)、機(jī)器人、智能設(shè)備的深入應(yīng)用，勞動(dòng)生產(chǎn)方式形成新局面。智能化油田具備自主采集、分析、判斷、規(guī)劃、協(xié)調(diào)、重組與擴(kuò)充、自我學(xué)習(xí)和自行維護(hù)等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)油田的自我感知、自動(dòng)預(yù)測、自主管控、自行決策，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、和諧的人性化油田開發(fā)系統(tǒng)。但智能化油田建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必然存在諸多難點(diǎn)，需要各油田單位通力協(xié)作、相互配合。

7 ? ? 結(jié) 語

本文探討了智能化油田建設(shè)的背景及概念，分析了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、云計(jì)算技術(shù)、掌上油田等在智能化油田建設(shè)中的作用，展望了智能化油田建設(shè)。長慶油田的數(shù)字化建設(shè)，為智能化油田打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在智能化油田建設(shè)初期，油田企業(yè)需要系統(tǒng)、全面、長遠(yuǎn)考慮，注重頂層設(shè)計(jì)，夯實(shí)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，不斷完善相關(guān)機(jī)制體制，引入先進(jìn)核心技術(shù)，通過管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，逐步實(shí)現(xiàn)智能化，為智慧油田生產(chǎn)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的保障。

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