物聯網結合區塊鏈技術在智慧油田建設上的應用前景探討

劉紅濤 楊曄

摘要：如果說物聯網技術改變了油田的生產方式，區塊鏈的出現，讓物聯網為智慧油田帶來的數據更為準確和有價值。物聯網終端分布式的設備無疑為區塊鏈的去中心化特征提供了最好的施展場所，物聯網與區塊鏈技術上的匹配，等于無限可能。

關鍵詞：智慧油田;物聯網;區塊鏈

1物聯網技術在數字油田上的應用

物聯網應用中的傳感器技術，將模擬信號轉換成計算機可以處理的數字信號，RFID無線射頻識別實現了對目標對象的自動識別并獲取相關數據。在數字油田應用中，各種傳感器對油氣生產過程進行數據采集（包括載荷、壓力、溫度、三相電參、流量、閥門開度等），RTU通過zigBee或Rs485等方式和各種傳感器通信，將采集到的數據通過無線網絡傳輸至控制中心進行數據收集、分析、處理和應用，通過分析結果再對監測對象進行實時反饋與控制指令的下達，而這過程中體現的數字化與智能化，恰恰是數字油田的核心，數字油田強調的是人工智能。

2物聯網在智慧油田建設上的癥結問題

智慧油田是在數字油田的基礎上融人人的智慧，強調的是人工智能和人的智慧相結合，相較數字油田側重于數據收集，智慧油田更加側重于數據的整理和深度應用的發掘，形成由“數據”到“知識”的轉變，以這些知識為基礎，對油田生產決策進行輔助和指導，從而優化傳統工藝流程，提供科學管理方法，實現由靜態到動態、智能到智慧、簡單到深入、被動到主動的跨越。無論是數字油田還是智慧油田，目標都是一致的，最終都是為油田達到增儲增效，提高采收率和經濟效益。但智慧油田至少比數字油田多具備兩項功能：前端能夠做到智能感知，后端能夠做到智能洞察。

智慧油田是一個物聯網的油田，然而物聯網發展至今仍存在運營成本過高、安全體系、大數據管理、“信息孤島”等問題，這些問題在智慧油田的建設上日益凸顯。

2.1運營成本過高

隨著物聯網技術進一步的在智慧油田建設上的應用，各個符合A11標準的廠家都進入油田，在其推廣的初期，電子標簽和讀寫設備價位都高，使得傳感器與服務器價格不菲。就拿玉門油田來說，各采油廠新裝設備都是采用單井單RTU，RTU所采集的單井的有效數據也不是特別多，此種采集方式使得企業運營成本支出方面存在很大的壓力。由于各廠家的技術標準不同，在SCADA系統沒有建設的采油廠，各個系統根本無法相互連通，玉門油田現在僅有酒東采油廠建設有SCADA系統，老君廟、青西、鴨兒峽采油廠的生產管理子系統目前是基于各個廠家的系統于服務器上搭建的，因而當井口設備出現故障時，只能繼續使用該廠家的設備進行更換，無形中也將運營成本提高。

2.2安全問題

各個采油廠的設備如果僅在其內部專用網絡里使用，不接入互聯網，可能不會遭受系統性網絡攻擊，但這種僵尸物聯網系統沒有任何存在的意義。隨著物聯網產業的不斷發展，數據安全與隱私保護的問題尤為凸顯，目前的中心化服務器構架將所有的監測數據和控制信號都由中央服務器存儲和轉發，如若各廠家數采客戶端的端口號在服務器上沒有添加到安全組，會被防火墻所屏蔽掉，個別廠家甚至在最開始指導搭建數采服務器時關閉防火墻，不安裝殺毒軟件，選擇讓服務器“裸奔”，一旦遭受勒索病毒攻擊，在沒有提前做好數據備份或者沒有備用服務器的情況下，系統直接崩塌。

2.3大數據管理與透明性

智慧油田是一個高度信息共享的油田，在SCADA系統目前沒有全面建設成之前，各采油廠、站庫的數采服務器是完全獨立的，數據也是獨立存儲的，信息孤島叢生，殊不知全面、高質量的信息只有通過共享才能最大限度實現其價值。智慧油田同時也是一個面向應用和服務的油田，隨著與現場傳感器設備交互的PC端與移動端應用不斷開發，這些大數據不斷被挖掘出來，數據信息在油氣生產物聯網里透明性、可視化越高，才能徹底的改變油田、更好的服務油田、實現生產方式的轉變，而這些在目前的油氣生產物聯網系統里仍是癥結問題。

3區塊鏈技術

區塊鏈是比特幣的底層技術，類似于互聯網當中的TCP/IP，本質上是一個去中心化的分布式數據庫存儲系統。隨著物聯網技術在智慧油田建設上所面臨的問題和挑戰日益明顯，區塊鏈的出現給這些問題的解決提供了可能性。

隨著低成本油氣物聯網的建設，終端傳感器的普及使得中心服務器在計算和能耗方面存在巨大壓力。區塊鏈點對點的分布式數據傳輸和存儲架構直接顛覆了物聯網舊有的中心架構，不再需要引入大型數據中心進行數據同步和管理控制，所有數據采集與指令發送都是通過區塊鏈網絡進行傳輸，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。分布式環境下數據的加密保護和驗證機制使得物聯網節點信息記錄后不可篡改，物聯網的隱私安全得到解決。同時區塊鏈的數據任何人都可通過公開的接口進行查詢和開發相關應用，信息高度透明下不再有孤島存在。當然，私有區塊鏈的建設使得這些數據也僅在公司內部使用。

物聯網技術在智慧油田上是有廣闊的應用前景的，區塊鏈與其技術上的匹配，也必將油田信息化的發展和油田現代化管理水平提升到新的高度。