1、物聯(lián)網(wǎng)概念及技術(shù)架構(gòu)

　　物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。它有兩層意思：①物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)， 是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；②用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此， 物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（ＲＦＩＤ）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

　　從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為3 層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，它的作用相當(dāng)于人的神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

　　2、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

　　物聯(lián)網(wǎng)的概念最初來自“傳感網(wǎng)”，是作為重大ＩＴ 技術(shù)提出來的。１９９９ 年，在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)議提出，傳感網(wǎng)是21 世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。２００３ 年，美國《技術(shù)評論》雜志提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩�活的十大技術(shù)之首。到了２００５ 年，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國際電信聯(lián)盟（ＩＴＵ）發(fā)布了《互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告２００５：物聯(lián)網(wǎng)》一文，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。射頻識別技術(shù)（ＲＦＩＤ）、傳感器技術(shù)將是其中的關(guān)鍵技術(shù)，２００９ 年，美國工商業(yè)領(lǐng)袖的一次會(huì)議上，首次提出“智慧地球”的概念。從此物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)入了國家的戰(zhàn)略層，發(fā)達(dá)國家也紛紛效仿，提出相應(yīng)的戰(zhàn)略對策。

　�。玻埃埃� 年８ 月７ 日， 國務(wù)院總理溫家寶發(fā)表重要講話， 指出“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”；“在國家重大科技專項(xiàng)中， 加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展”；“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心”。近年來，北京、上海、廣州等城市都加快了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的布局。在各個(gè)行業(yè)，如石油工業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個(gè)行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試。

　　3、油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

　　根據(jù)中石油集團(tuán)公司“十二五”總體規(guī)劃以及油氣田生產(chǎn)實(shí)際要求，急需加快面向生產(chǎn)操作過程的信息系統(tǒng)建設(shè)，通過信息技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的融合，提高生產(chǎn)操作的自動(dòng)化程度，保證生產(chǎn)持續(xù)、安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，為優(yōu)化生產(chǎn)管理流程，實(shí)施精細(xì)化管理創(chuàng)造條件。

　　油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)油氣田井區(qū)、計(jì)量間、集輸站、聯(lián)合站、處理廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息在作業(yè)區(qū)生產(chǎn)指揮中心及生產(chǎn)控制中心集中管理和控制。搭建油氣田場站規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，支持油氣生產(chǎn)過程管理，進(jìn)一步提高油氣田生產(chǎn)決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

　　油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)包括3 個(gè)子系統(tǒng)（圖1），以下對此3 個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行分析。
 

　　3.1 數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)

　　采集與控制子系統(tǒng)主要是利用傳感、射頻等技術(shù)，感知油氣生產(chǎn)信息，建立覆蓋油氣全過程準(zhǔn)確、可靠的自動(dòng)化采集與控制子系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)完善準(zhǔn)確，過程控制精確到位，安全管理及時(shí)有效，系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠。

　　數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)包含4 個(gè)主要功能：生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測，生產(chǎn)過程自動(dòng)控制，物聯(lián)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。采集子系統(tǒng)中，通過準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集才能真實(shí)地反映油氣井?dāng)?shù)據(jù)的變化，指導(dǎo)油氣井管理。應(yīng)當(dāng)考慮到以下問題：

　　3.1.1 傳感器精度

　　數(shù)據(jù)采集所使用的傳感器需要考慮精度等級；針對現(xiàn)場不同情況選擇精度等級不同的傳感器。

　　3.1.2 環(huán)境條件

　　使用設(shè)備要考慮地區(qū)環(huán)境條件， 如北方地區(qū)需要考慮耐嚴(yán)寒、抗風(fēng)沙，南方地區(qū)因環(huán)境濕度大，需要考慮防水等。

　　3.1.3 儀表可管理性

　　主要體現(xiàn)在儀表采用合適的通訊協(xié)議， 遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)儀表工作狀態(tài)、生產(chǎn)日期、編號等的查詢，使儀表校驗(yàn)等可控。在控制子系統(tǒng)建設(shè)中， 設(shè)計(jì)理念上應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)遠(yuǎn)端控制和就地控制相結(jié)合的理念。具體來說，就是不能完全依靠遠(yuǎn)端控制信號進(jìn)行控制，本地控制器一定要具有基本的邏輯處理能力，用于防止由于通訊鏈路故障或擁塞造成的部分控制信號不能及時(shí)到達(dá)而產(chǎn)生的危害因素， 另一方面還要防止現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況后遠(yuǎn)端不能及時(shí)發(fā)出控制指令而造成的現(xiàn)場生產(chǎn)失控。

　　3.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要是利用數(shù)據(jù)通信技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻圖像的實(shí)時(shí)傳輸， 滿足整個(gè)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的安全性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等要求。此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，指令的數(shù)據(jù)傳輸，以及圖像的傳輸。

　　數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)采用有線和無線技術(shù)相結(jié)合的方式， 將井場、站庫生產(chǎn)數(shù)據(jù)及視頻信號高效、安全、穩(wěn)定地傳輸?shù)接蜌馓锉O(jiān)控指揮中心。距站較近的井場、站站之間通過有線網(wǎng)絡(luò)相連，以光纜傳輸為主；井場和邊遠(yuǎn)站庫數(shù)據(jù)通過無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸，包括多載波無線信息本地環(huán)路（ＭｃＷｉＬＬ）、全球微波互聯(lián)接入（ＷｉＭＡＸ）、通用分組無線服務(wù)（ＧＰＲＳ）、數(shù)傳電臺(tái)等無線傳輸技術(shù)。

　　3.2.1 以太網(wǎng)和寬帶網(wǎng)

　　以太網(wǎng)和寬帶網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的主要接入形式， 也是物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)闹饕�通訊載體。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，有以太網(wǎng)或?qū)拵Ы尤霔l件的固定終端應(yīng)用時(shí)，可以通過終端上的以太網(wǎng)接口接入到網(wǎng)絡(luò)，這種接入方式， 繼承了以太網(wǎng)和寬帶的大數(shù)據(jù)量和低延遲的特點(diǎn)，可以用于傳輸大數(shù)據(jù)量的文件信息和流媒體信息。但受限于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，比如在新疆油田公司各作業(yè)區(qū)，各類站庫、油井、水井位置大多處于沙漠、戈壁地區(qū)，使用受到限制。

　　3.2.2 ＧＰＲＳ/ＣＤＭＡ/３Ｇ 無線網(wǎng)絡(luò)

　　移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)，ＧＰＲＳ/ＣＤＭＡ/３Ｇ 等將成為未來物聯(lián)網(wǎng)中主要的移動(dòng)通訊載體，因其具有無布線、易布置、流動(dòng)工作的特點(diǎn)，將被大量應(yīng)用在需要移動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)和不利于布線布網(wǎng)的野外場合。但這種網(wǎng)絡(luò)由于無線交換的特點(diǎn)，具有一定的時(shí)延，且?guī)�寬有限，一般用來做�?shí)時(shí)性要求不高和數(shù)據(jù)量不大的場合，而且使用存在向電信運(yùn)行商付費(fèi)問題。

　　3.2.3 ＷＬＡＮ 無線網(wǎng)絡(luò)

　�。祝蹋粒� 無線網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的末端延伸，屬于區(qū)域內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，兼有以太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，又具備ＧＰＲＳ /ＣＤＭＡ/３Ｇ 等網(wǎng)絡(luò)的部分無線功能， 在無線聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。但ＷＬＡＮ 無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍，既受限于無線路由的信號范圍，又受限于以太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的接入，因此，一般應(yīng)用在寬帶接入的末端不適合布線的場合，并作為以太網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的重要補(bǔ)充。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過錄像機(jī)、矩陣、云臺(tái)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像切換、錄像資料調(diào)用。把錄像機(jī)、矩陣、云臺(tái)控制指令進(jìn)行存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)控系統(tǒng)的控制，當(dāng)接收到傳感器發(fā)出的感知信號，就可以聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，調(diào)用多個(gè)視頻監(jiān)控圖像，從不同角度監(jiān)看目標(biāo)的局部細(xì)節(jié)和周邊區(qū)域的圖像。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，油田視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以使防盜報(bào)警、門禁控制、消防火災(zāi)報(bào)警、視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)感知信息與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，可使物品獲取視頻感知信息，使現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮最大的應(yīng)用價(jià)值。

　　在建設(shè)過程中，對不同井、站視頻的監(jiān)控，需要針對不同場地視頻監(jiān)控提出適當(dāng)?shù)膸�寬要求�?需要制定視頻傳輸帶寬占用標(biāo)準(zhǔn)，不能無限制擴(kuò)大，必要時(shí)可多種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)共同采用。

　　3.3 生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控與管理子系統(tǒng)

　　生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控與管理子系統(tǒng)主要是利用實(shí)時(shí)采集的生產(chǎn)信息，建立覆蓋油氣生產(chǎn)、處理全過程的生產(chǎn)管理、預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)預(yù)警， 控制參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整， 數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)發(fā)布，管理決策及時(shí)到位。此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)檢測、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)設(shè)備分析，設(shè)備管理等功能。

　　油氣生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控與管理子系統(tǒng)主要包含以下功能： 油氣水井生產(chǎn)監(jiān)控、遠(yuǎn)程自動(dòng)計(jì)量、油氣集輸生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、氣體監(jiān)測、防盜防泄漏監(jiān)控、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)警、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)設(shè)備管理。

　　由于物聯(lián)網(wǎng)由大量的機(jī)器、設(shè)備構(gòu)成，缺少人對設(shè)備的有效監(jiān)控，并且數(shù)量龐大，設(shè)備集群等相關(guān)特點(diǎn)造成的，安全問題主要有以下幾個(gè)方面：

　�。�1）設(shè)備本地安全問題。由感知節(jié)點(diǎn)多數(shù)部署在無人監(jiān)控的場景中，存在人為破壞的隱患，它們的數(shù)據(jù)傳輸和消息也沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，所以沒法提供統(tǒng)一的安全保護(hù)體系。

　�。�2）核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題。核心網(wǎng)絡(luò)具有相對完整的安全保護(hù)能力，但是由于物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，且以集群方式存在，對于單一的油氣井或計(jì)量站來說，數(shù)據(jù)量不大，但是對于上千口油井來說，數(shù)據(jù)量是比較大的，因此會(huì)導(dǎo)致在數(shù)據(jù)傳播時(shí)， 由于大量機(jī)器的數(shù)據(jù)發(fā)送使網(wǎng)絡(luò)擁塞， 產(chǎn)生拒絕服務(wù)攻擊。同時(shí)由于要兼顧控制的及時(shí)性，有必要建立分布式數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和分布式應(yīng)用服務(wù)器。

　�。�3）物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳感器的數(shù)目將呈幾何級數(shù)的發(fā)展， 對物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器的安全信息進(jìn)行管理成為新的問題，需要建設(shè)統(tǒng)一的安全管理平臺(tái)，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性、保障各類業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

　　4、總結(jié)

　　近年來，對于油田作業(yè)區(qū)而言，井場、站庫等油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、過程控制、參數(shù)優(yōu)化、管理決策等凸現(xiàn)重要，將自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)融合的油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智能識別、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面發(fā)揮越來越大的作用，油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)是油氣田信息化建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及油氣田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

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