基于物联网技术的数字化油田系统建构现状探讨

刘银鹏

（大庆油田信息技术公司，黑龙江 大庆 163000）

物联网是在信息技术高度发展的基础上形成的，是信息技术实现巨大变革的良好机遇，物联网在信息领域被称为是计算机技术、互联网技术之后，信息技术领域的第三次革命。从2009 年开始，国际上一些发达国家先后出台了相应的物联网发展规划，从技术以及产业发展两个角度进行了前瞻性的布局。而物联网作为国家战略发展的新兴产业，得到了高度关注。油田行业作为我国国民经济发展的支柱性产业，必须要首当其冲的加快物联网技术的应用，快速建立起数字油田系统。鉴于此，本文从建设数字油田的角度出发，对数字油田系统目前在我国油田行业的建设现状以及发展趋势进行分析，在充分利用智能视频监控系统以及无线传感网络技术的基础上，对我国油田行业在建设数字油田过程中物联网技术的应用思路进行了探讨，并对相关的关键技术进行了分析，由此能对实现数字油田向智慧油田的信息化、智能化建设工作起到极大的促进作用。

1 物联网核心技术在数字油田建设中作用以及现状分析

21 世纪是计算机网络技术高度发达的信息时代。在21世纪，全球的焦点都集中在了经济全球化、数字化、网络化等几个方面。作为信息技术在新时代发展的重要在组成部分，物联网技术是一种全新的信息技术。物联网实际上就是充分利用互联网技术实现“物—物”相连。从技术层面来讲，物联网技术在实际应用过程中会涉及射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能技术等各种核心技术。而从功能的层面讲，利用物联网系统的建设主要包括感知网、接入网、网络基础设施、中间件、应用平台等几个部分。

基于数字地球的概念产生出了数字油田概念，经过多年的发展数字油田概念逐渐趋于清晰。从广义的角度来看，数字油田指的是充分利用信息技术将油田行业的所有物理实体进行网络化、数字化、智能化以及可视化；而从狭义的角度来看，数字油田主要是以数字地球技术为基础，针对油田的所有物理实体进行信息化建设的整个技术系统。

数字油田概念字提出以来，国内外很多油田都开始着手进行数字油田的规划建设，而在在数字油田建设过程中也积累了大量的经验。对于我国油田来说，随着我国市场经济的改革深化，为了进一步提升油田的市场竞争力，很多油田开始极大投资力度来强化数字化、智能化油田的改造。例如，我国的大庆油田、胜利油田等大型油田在数字油田的建设方面已经走在了国内油田行业的前列。其中，大庆油田在建设数字油田的过程中首次提出了构建数字油田的七层构架模型，并以此为基础，实现了覆盖勘探、开发、地面工程等几大领域综合数据库以及经营管理数据库的建设。

目前来看，数字油田的建设还存在很多不完善的地方，尤其是在信息化、智能化功能方面的建设仍然存在深度不足的问题。其主要有以下几个方面的表现：首先，很多油田在进行数字油田建设过程中仍然是以孤立化的系统数字控制为主要建设目标。而对于数字油田来说，其本身是一个非常复杂的信息系统，在整个系统中包括了信息的采集、传输以及信息的智能化处理等几个层面的功能。而上述三个方面的功能目前仅仅信息传输相对比较成熟，针对现有的WIFI、WIMAX、4G 等相关网络以及油田的有线基础网路等进行充分利用，这样就能完全满足数字油田信息传输的实际需求。但是对于信息采集以及处理等两个环节仍然建设数字油田最为薄弱的环节。就目前我国油田行业数字油田建设的现状来看，多数油田的数字化油田建设项目都集中在了实现油田环境可视化信息采集以及相关数据库建设等几个方面，而对于采集信息的利用以及信息的高效化、智能化处理还比较欠缺，力实现智慧油田还走很长的道路。我国油田企业仍然需要不断地通过大量实践和应用进一步提升油田整体数字化、智能化建设的发展。

而面对数字油田建设的现状以及建设的实际需求，首先要在基于物联网的数字油田建设过程中对各种新技术、新系统进行充分了解，让油田全体员工对物联网数字油田下的各种新技术、新系统进行全面的了解，这样才能实现对新技术、新系统的高效利用，由此才能进一步发挥数字油田的智能化作用，其次要对数字油田建设初期出现的各种数据处理偏差问题进行合理处理。目前，一些油田员工在面临数字油田数据处理中出现的偏差存在一定的抵触情绪。在数字化系统建设的初期，出现一定的偏差是不可避免的，而这与数字系统的算法有很大关系。而员工由于对算法不够了解，使得一些员工对数字油田的认同感不高。

2 基于物联网关键技术的数字油田建设理念构建

油田建设数字油田必须要遵循循序渐进的原则。在初期建设的时候，应该将建设的重点放在全面感知上，而针对后期的建设阶段则主要以职能管理为主。在目前油田智能化建设全面感知以及智能监控系统的过程中，智能视频监控系统额与无线传感网络的有效结合已经成为了一种必然的选择。这两种系统能够在功能上实现互补。智能视频监控系统能够实现对油田敏感现场的可视化，将油田的关键生产环节进行直观的显示，对于一些地理上覆盖面积较大的油气田来说，实现生产现场的可视化能够为生产现场的巡视带来极大的便利，也能极大地减轻巡检工作强度。但是在这一过程中针对图像以及视频的数据分析与算法是一个难度比加大的环节，因此，要想实现智能化的的难度还比较大，在多数情况下仍然需要人为干预才能实现，而且通过视频信息并不能实现对现场环境温度、湿度、压力等油气田运行参数的清晰显示。而利用无线传感技术在现场各个关键节点上设置传感器能过实现对油气田现场环境的有效监控，而且在此基础上能使各种检测参数的算法控制更加简单。由此可见，实现上述两种关键技术的有效结合，就能进一步提升整个系统的互补性，逐渐构建起完善的数字油田全面感知系统。

由于油气田往往具有较大的感知覆盖面积，因此，就感知领域来看，真正实现无线传感网络与视频网络的组网是关键的环节。针对视频网络，可以就油气田的一些重点生产区域利用现有的有限网络来实现高效的全覆盖，同时还可以利用我国先进的北斗定位系统进一步扩大视频网络覆盖面积。而对于无线传感器组网来说，网络组合以及网络管理的难度相对要大一些。针对无线传感网络目前主要有以下一些关键技术：首先是以能量为基础的有效路由协议组网技术，也就是说，要在充分保证传感网络长期生存的基础上对组网以及中转路由进行合理选择。此外，数据采集技术，数据采集是物联网实现物—物、人—物相连互动的基础。通常情况下数据采集设备都拥有MCU 控制器；处于对投资成本的考量，通常情况下都会选择嵌入式系统作为数据采集设备；而在针对终端设备进行选择的过程中，要充分保证终端设备与物联网建设的相关标准规范要求相符合，鉴于此，必须要为数据采集设备设置操作系统。而基于物联网的数据采集技术主要包括了传感器技术、嵌入式系统、数据采集设备以及核心芯片。而上述的关键技术、设备都必须要充分结合油田的行业特征实际需求来进行专门设计。此外，为了进一步削减整个无线网络的能耗以及通信贷款，就要在无线传感器之间设置具有一定智能交换以及协同感知能力的设备。

3 结语

总而言之，基于物联网的数字化油田建设，要充分体现出全面感知、网络互联以及智能应用等特征，因此，目前在数字油田系统以及未来智慧油田建设的过程中基于物联网的数字油田都是一种必然的选择，要在实际构建物联网数字油田的过程中，将视频监控系统以及无线传感网络进行有效结合，这样就能实现数字油田系统的实体感知，进一步提升数字油田的自动化、智能化程度。