胡寧 開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

胡寧 開封文化藝術(shù)職業(yè)學(xué)院

基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，結(jié)合克拉瑪依油田井場地理環(huán)境，利用RTU模塊和無線網(wǎng)橋建立井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)框架，采用軟、硬件結(jié)合方式設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。采用異構(gòu)式無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)井場與控制平臺(tái)之間有效的數(shù)據(jù)傳輸。此系統(tǒng)可適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境和分散的井場分布，實(shí)現(xiàn)井場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理的有效結(jié)合，為油田井場數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用處理提供保障，有利于油田的數(shù)字化管理，提高油田生產(chǎn)效率。

數(shù)據(jù)傳輸；物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)字化井場；無線網(wǎng)橋

克拉瑪依油田井場分布分散，地形環(huán)境復(fù)雜，人工巡井不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決井場所出現(xiàn)的問題，井場信息傳輸和管理效率較差，有時(shí)甚至給油田造成不可挽救的損失，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)和數(shù)字化油田建設(shè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和在油田系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，針對(duì)井場特殊的野外條件和信息傳輸需求，結(jié)合RTU模塊和無線網(wǎng)橋技術(shù)，設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提高油田生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)油田智能化管理。

1 物聯(lián)網(wǎng)井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

油田網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已經(jīng)非常迅速，在自然條件比較好的井場基本實(shí)現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，但是在環(huán)境惡劣的井場很難實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，因此無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸就成了一個(gè)理想的選擇，以解決井場數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。井場油田網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是建立在油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和擴(kuò)充，可建立一個(gè)覆蓋范圍廣、容量充足和安全可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。井場數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是基于C/S模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與客戶端的有效連接；同時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有油田井場數(shù)據(jù)的傳輸，也為以后井場網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建提供了平臺(tái)，有利于油田的可持續(xù)發(fā)展。

井場數(shù)據(jù)傳輸采用異構(gòu)式無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)井場與控制平臺(tái)之間有效的數(shù)據(jù)傳輸。采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)式無線網(wǎng)橋進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，搭建井場與控制臺(tái)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?。無線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)比較簡單，抗信號(hào)干擾能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)高效傳輸，非常適合油田井場，節(jié)約了油田投資成本，且滿足井場數(shù)據(jù)傳輸要求。

遠(yuǎn)程測控終端系統(tǒng)（RTU）是構(gòu)成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心裝置，可用于監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，具有遙測、遙信、遙調(diào)和遙控功能。與PLC相比，RTU通信能力強(qiáng)，儲(chǔ)存量大，計(jì)算能力強(qiáng)，適于惡劣的環(huán)境；且通信距離長，模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展。RTU模塊與無線設(shè)備和工業(yè)TCP/IP結(jié)合使用，發(fā)揮的作用越來越大。利用RTU模塊建立的井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體框架

針對(duì)井場設(shè)計(jì)需求和油田實(shí)際情況，將井場系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)分為井場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、數(shù)據(jù)后臺(tái)處理和井場實(shí)時(shí)監(jiān)控三大部分?；谖锫?lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的方式，在優(yōu)選硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行軟件部分的編寫和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)軟、硬件的有機(jī)結(jié)合，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠傳輸。

2 系統(tǒng)應(yīng)用效果

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試和綜合測試后，井場數(shù)據(jù)傳輸速率快，測試效果良好。克拉瑪依油田某區(qū)塊自然環(huán)境惡劣，井場分布分散，人工巡井存在巨大困難，井場數(shù)據(jù)傳輸不能及時(shí)完場，在此條件下應(yīng)用數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。應(yīng)用結(jié)果表明，此系統(tǒng)可適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境和分散的井場分布，實(shí)現(xiàn)井場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理的有效結(jié)合，為油田井場數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用處理提供保障，有利于油田的數(shù)字化管理，提高油田生產(chǎn)效率。

此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)井場與監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場管理與終端操作的同步，減少了油田工作人員的巡井壓力；可自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表及進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用處理，優(yōu)化油田信息采集結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，結(jié)合克拉瑪依油田井場地理環(huán)境，利用RTU模塊和無線網(wǎng)橋技術(shù)建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)框架，采用軟、硬件結(jié)合的方式設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化井場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)井場數(shù)據(jù)采集、井場數(shù)據(jù)處理和管理功能，實(shí)現(xiàn)井場數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芑涂梢暬?。井場物?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在克拉瑪依油田的實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可進(jìn)行井場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、可靠傳輸和動(dòng)態(tài)監(jiān)控，提升油田的生產(chǎn)效率和管理水平，可在油田進(jìn)行大范圍的推廣應(yīng)用。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.039