1 物联网技术概述
物联网技术是现代信息技术在生产生活中的应用与实践,目前技术条件下的物联网技术架构包括三个层次,感知层、网络层和应用层。感知层由若干各种类型和用途的传感器组恒,其主要作用是对物体及信号来源进行捕捉和识别;网络层的构成主要包括互联网、网络管理系统、云计算平台及企业内部网,其作用是对于传感器捕捉到的各种数字、文字及图像信号向中央控制系统传递并通过云计算平台进行处理;应用层是用户与物联网之间的接口,是实现物联网智能应用的基础条件。
2 油气生产物联网技术概述
油气生产物联网技术是物联网技术在油田生产、日常运营、设备管理及运营管理中的具体运用,在现代信息技术条件下,如果实施人工管理,不仅管理效率较低,而且安全风险比较高[1]。因此,物联网技术的应用可有效提高管理效率和安全性能。油气生产物联网系统实现途径包括:
第二,在井场、联合站、处理厂、净化厂等生产现场,安装数据及图像采集系统、自动监控系统和安防系统,实时动态采集生产、设备运行及安防等数字图像信息资料。
第二,根据油气田生产过程中的不同技术和管理要求,通过远程无线及局域有线传输方式,对所采集的数据图像信息(信号)向不同级别的调度指挥单元进行传输。
第三,对系统所收到的数据信号和图像资料进行汇总、处理和分析,为生产决策和现场指挥提供依据,通过物联网技术的应用,可实现油气田生产的生产运行可视化、生产操作自动化、处理分析智能化、管理决策系统化的油气田生产指挥决策系统。
3 油气田生产物联网技术在油田生产中的应用分析
油气生产物联网技术在油田生产中的应用,其构成单元包括:基础网络结构系统、自动化控制系统、视频安全防护系统及电子巡井系统等。
3.1 基础网络结构系统
油田物联网应用的基础网络结构系统,是构建油气田生产物联网在油田生产中应用的基本条件。其主要功能是实现数据图像资料的接收、存储、转发即控制,其构成方式以三层(核心层、汇聚层、接入层)树形网络拓扑结构(见图1)为标准,核心层实现全线速三层路由,经过防火墙安全防护后统一对外接口,具有较高的安全性能;汇聚层可实现VLAN(Virtual Local Area Network,虚拟局域网)之间的路由及流量控制功能,并具有良好的可扩展性能,可根据企业应用情况进行有效扩展;接入层能实现高速度、大密度的节点接入,实现数据及图像资料的实时共享[2]。在应用中可根据企业的实际需求划分为核心区域、汇聚区域和接入区域,核心区域和汇聚区域应采用千兆宽带传输系统,接入区域可采用百兆宽带传输系统进行信息传输。
但是由于油田生产所覆盖的区域地理环境相对比较复杂,信号传输可能会受到干扰,因此在链路设计方面可根据实际情况,可采用双链路设计或局域网环网设计,提高基础网络的传输效率和效果。
3.2 自动化控制系统
目前,油田生产物联网技术的自动控制系统主要采用AB和BB公司PLC系统和技术,对油田各单位的生产运行及安全生产管理进行实动态监控和管理,所采集的数据及图像资料信息在向本部门提供监控的同时,将数据资料实时传输至油田监控中心。在生产过程中,管理人员可通过基础网络管理中心同时管理若干个数字化生产单元(井场、集气站等),实现生产控制自动化和无人值守[3]。
3.3 视频安全防护系统
在油田生产过程中,通过对井场、输油管线、集输站、联合站、净化站等重点生产领域及关键性岗位,设置视频监控系统、红外线报警系统、门禁系统、人脸识别系统以及远程对讲系统等安防设备,通过物联网技术与中心控制室相连接,可实现对上述重点生产区域和关键生产岗位的实时动态视频监控和语音影响的录制、区域汇集、远程监控管理及异常情况下的自动报警功能,实现安全控制系统的全方位、全过程覆盖[4]。
3.4 电子巡井系统
电子巡井系统是油气生产物联网技术在油田生产中应用的重要组成部分,电子巡井系统的应用,对油井的安全生产是极其重要的。电子巡井系统的应用实现了对生产井(注水井)井口数据的实时采集,对井口的安全生产状况进行动态监控。对于电子巡警系统所采集的数据和视频资料,通过电台、网桥、光缆等传输系统等将数据图像资料传输至控制中心(站),再通过中心(站)控制系统上位机或资料机对井口的生产数据(注采系统运行情况)及安全生产情况进行自控和视频监控[5]。应用物联网技术同时可以实现对井口截断阀开启与关闭的远程控制操作。目前在油田物联网技术中,无线网桥传输技术的应用较多,因为该技术具有传输距离远、传输带宽较大、安全性能较高、与有线传输系统相比较具有建设简单且费用较低等特点,既可传输生产监测数据,又能传输视频图像资料。
4 结语
综上所述,随着现代信息技术和云计算技术的快速发展,油气田生产物联网技术在油田的应用会越来越广泛,因此,以促进油田生产企业提高生产效率和经济效益生产、实现油田企业安全管理自动化和智能化发展为目标,加强加强油气生产物联网技术在油田生产及安全管理中的应用研究,对推动物联网技术在油田生产中的应用与发展,具有重要意义。
参考文献
[1]马彬,张文生,许维武 等.物联网技术在油田生产中的应用研究[J].引文版:工程技术,2016(4):237.
[2]汪刚.物联网技术在油田生产中的应用研究[J].化工管理,2018(14):79-80.
[3]李兵元,赵春雪,唐进 等.油气生产物联网技术在油田生产中的应用[J].中国管理信息化,2020,23(7):182-183.
[4]刘晓垒.无线传输技术在油气生产物联网中的应用[J].信息系统工程,2018(6):29.
[5]张洋.探讨物联网技术在油气生产中的应用[J].中国管理信息化,2015(18):67.