通信技術(shù)在大慶油田數(shù)字化建設(shè)的應(yīng)用

1、通信技術(shù)在大慶油田數(shù)字化建立的應(yīng)用 摘要：本文主要對(duì)大慶油田數(shù)字化建立中通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、需求進(jìn)展了歸納總結(jié)，并對(duì)下一步物聯(lián)網(wǎng)建立中通信技術(shù)的應(yīng)用形式進(jìn)展了討論。關(guān)鍵詞：通信技術(shù)；數(shù)字化建立；應(yīng)用現(xiàn)狀1大慶油田數(shù)字化建立中通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀油田數(shù)字化建立中通信技術(shù)按照從數(shù)據(jù)采集前端到后臺(tái)主要分為井口、井、間RTU、中轉(zhuǎn)站、結(jié)合站、作業(yè)區(qū)、礦、采油廠及油田公司等幾個(gè)應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)傳輸，目前二廠第三作業(yè)區(qū)、三廠二礦、慶新油田及頭臺(tái)油田江心島已建的油氣消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中通信技術(shù)應(yīng)用情況如下。井口儀表數(shù)據(jù)傳輸主要是指井口安裝的壓力變送器、載荷、位移傳感器、流量變送器、電參模塊等儀表設(shè)備采集出的消費(fèi)數(shù)據(jù)傳

2、輸至手持器、RTU及綜合電參等數(shù)據(jù)采集設(shè)備。1采油二廠第三作業(yè)區(qū)采用手持器通過手動(dòng)錄入或ZigBee短間隔 傳輸技術(shù)自動(dòng)采集的方式，錄取完所有單井?dāng)?shù)據(jù)后，回到隊(duì)部通過Wifi上傳至消費(fèi)管理系統(tǒng)中。2采油三廠二礦和慶新油田采用ZigBee的傳輸方式將井場儀表設(shè)備采集的數(shù)據(jù)以1對(duì)1或多對(duì)1的方式自動(dòng)上傳至RTU。3頭臺(tái)油田江心島采用433M傳輸方式將井場儀表設(shè)備采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至智能電參箱。目前大慶油田井口儀表數(shù)據(jù)傳輸目前主要以ZigBee短間隔 無線傳輸技術(shù)為主。1.2井、間RTU、綜合電參無線通信網(wǎng)絡(luò)井、間RTU、綜合電參數(shù)無線據(jù)傳輸主要是指井場和計(jì)量間的前端數(shù)據(jù)在RTU、綜合電參匯總采集后

3、上傳至消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的局部。1二廠第三作業(yè)的計(jì)量間、三廠二礦的井、間及慶新油田的井口RTU數(shù)據(jù)上傳均采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過在RTU內(nèi)配置McWiLL無線模塊，將數(shù)據(jù)上傳至消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并最終傳至消費(fèi)管理系統(tǒng)中。2頭臺(tái)江心島的井、間綜合電參數(shù)據(jù)上傳采用窄帶物聯(lián)網(wǎng)LoRa技術(shù)，通過在綜合電參內(nèi)配置LoRa通信模塊，將數(shù)據(jù)上傳至消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并最終傳至消費(fèi)管理系統(tǒng)中。3慶新油田的計(jì)量間數(shù)據(jù)回傳采用有線方式進(jìn)展建立，通過建立交換機(jī)+光纖的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接并最終將消費(fèi)數(shù)據(jù)傳至消費(fèi)管理系統(tǒng)中。4采油十廠等局部油區(qū)使用WLAN網(wǎng)橋技術(shù)進(jìn)展消費(fèi)數(shù)據(jù)回傳建立。井、間RTU、綜合電參數(shù)據(jù)傳輸目前主要以McWiLL、WL

4、AN、LoRa等無線傳輸技術(shù)為主，個(gè)別采用有線傳輸方式。視頻監(jiān)控傳輸主要指油田數(shù)字化中建立的消費(fèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像傳輸。二廠第三作業(yè)區(qū)、三廠二礦及頭臺(tái)油田建立有站場視頻及重要路口視頻，均以有線方式進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)建立，未建立井場及計(jì)量間視頻監(jiān)控。慶新油田建立北斗地面站技術(shù)用來實(shí)現(xiàn)井場視頻監(jiān)控畫面的回傳，計(jì)量間、站場的視頻監(jiān)控以有線方式進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)建立。1.4中轉(zhuǎn)站、結(jié)合站、作業(yè)區(qū)、礦及采油廠傳輸網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)站、結(jié)合站、作業(yè)區(qū)、礦、采油廠及油田公司之間均以光纖有線網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)展建立。采油二廠第三作業(yè)區(qū)在已建SDH網(wǎng)絡(luò)根底上，結(jié)合F2網(wǎng)絡(luò)建立工程，建立消費(fèi)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各層級(jí)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。采油三廠二礦采取PTN網(wǎng)絡(luò)

5、傳輸設(shè)備+工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)方式，建立消費(fèi)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各層級(jí)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。慶新油田采用交換機(jī)組環(huán)網(wǎng)的方式建立消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各層級(jí)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。2油田數(shù)字化建立通信需求分析在目前大慶油田數(shù)字化工程中，通信需求主要有井場、間、作業(yè)現(xiàn)場等場合的消費(fèi)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場的視頻監(jiān)控圖像。在傳輸網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)中，消費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸占用帶寬資源較少，僅占用不到5%的帶寬資源，而視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需占用95%以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，相反，各類消費(fèi)數(shù)據(jù)的上傳可以滿足油田消費(fèi)管理人員80%以上的消費(fèi)管理需求，而視頻監(jiān)控作為一種消費(fèi)管理的輔助手段，在實(shí)際的消費(fèi)應(yīng)用中的重要性僅僅占了很小的比重。3油田數(shù)字化建立中通信技術(shù)的選擇及應(yīng)用形式

6、討論根據(jù)油田數(shù)字化中通信技術(shù)的現(xiàn)狀及主要需求可以看出，目前通信技術(shù)多種多樣，在不同的應(yīng)用場合選擇適用的通信技術(shù)對(duì)下一步油田數(shù)字化建立有著至關(guān)重要的意義。3.1主要通信技術(shù)特點(diǎn)、現(xiàn)狀及比照分析1有線通信技術(shù)：目前油田數(shù)字化中的有線通信技術(shù)主要利用光纖為主要介質(zhì)進(jìn)展數(shù)據(jù)通信，主要應(yīng)用的技術(shù)以交換機(jī)組網(wǎng)為主，同時(shí)在個(gè)別光纖資源緊張中繼段或網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵會(huì)聚節(jié)點(diǎn)部署光傳輸設(shè)備滿足組網(wǎng)需要。應(yīng)用的光傳輸技術(shù)主要有PTN和MSTP兩種：PTN技術(shù)分組傳送網(wǎng)：是支持多種基于分組交換業(yè)務(wù)、具有面向連接特效的傳送技術(shù)。MSTP多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)：是基于SDH光傳輸系統(tǒng)開展而來，同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入

7、、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)平臺(tái)。2無線通信技術(shù)：目前大慶油田無線傳輸采用的網(wǎng)絡(luò)有：由信息技術(shù)公司建立并運(yùn)行維護(hù)的McWiLL無線寬帶網(wǎng)絡(luò)；由油田各二級(jí)單位根據(jù)消費(fèi)需要自行建立的WLAN、MESH等無線局域網(wǎng)絡(luò)；頭臺(tái)油田江心島建立的LoRa窄帶物聯(lián)網(wǎng)；公網(wǎng)運(yùn)營商的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)；由中石油管道局建立并運(yùn)行管理的衛(wèi)星系統(tǒng)。目前適用于油田數(shù)字化建立的無線通信技術(shù)主要有以下幾種：McWiLL：McWiLL是一種基于CS-OFDMA技術(shù)，并且我國擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全I(xiàn)P挪動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)。LTE4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：LTE是由3GPP組織制定的通用挪動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，是4G網(wǎng)絡(luò)的主

8、要技術(shù)。WLAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：屬于無線局域網(wǎng)技術(shù)范疇，遵循802.11國際無線通信標(biāo)準(zhǔn)，主要工作形式有AP覆蓋和橋接兩種。窄帶物聯(lián)網(wǎng)：是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的M2M通信場景優(yōu)化的，由電池供電的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型網(wǎng)絡(luò)覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。運(yùn)營商公網(wǎng)：挪動(dòng)、聯(lián)通及電信三大主要運(yùn)營商建立的面向公眾用戶的2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)，在主城區(qū)有良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；衛(wèi)星通信技術(shù)：是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進(jìn)展的兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信。Zigbee:是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，一種短間隔 、低功耗的無線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近間隔 、低復(fù)雜度、自組織、低

9、功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要合適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。WIA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)：是基于IEEEStd802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的用于工業(yè)過程測量、監(jiān)視與控制的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無需基站、自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)維護(hù)。根據(jù)以上內(nèi)容可以看出每一種技術(shù)都有自己的特點(diǎn)和適用場合，結(jié)合大慶油田的數(shù)據(jù)傳輸需求來看，目前無法用一種網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)滿足所有業(yè)務(wù)需求，必須采用多種技術(shù)交融的方式，構(gòu)建一張異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)?油氣田地面工程數(shù)字化建立規(guī)定?和?中國石油油氣消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立標(biāo)準(zhǔn)?相關(guān)內(nèi)容的要求，大慶油田油氣消費(fèi)專網(wǎng)中廠礦站場的數(shù)據(jù)傳輸采用有線光纖方式，井、計(jì)量間的數(shù)據(jù)傳輸和作業(yè)小隊(duì)等場合的視頻圖像傳輸采用無線方式。

10、在技術(shù)選擇、組網(wǎng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)性能等方面充分考慮方案的合理性。1有線通信網(wǎng)絡(luò)建立采用核心層、會(huì)聚層、接入層的三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。邏輯架構(gòu)根據(jù)光纖資源情況宜采用分層雙歸屬或少節(jié)點(diǎn)環(huán)形方式進(jìn)展規(guī)劃，在物理傳輸鏈路上應(yīng)盡可能采取環(huán)形拓?fù)錁?gòu)造進(jìn)展實(shí)際部署，以確保網(wǎng)絡(luò)具有自愈才能，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠桨病?有線通信網(wǎng)絡(luò)建立主要采用光纖以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展組網(wǎng)，并綜合考慮不同應(yīng)用場適宜應(yīng)性等因素，合理部署相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在油氣站場等工業(yè)應(yīng)用場合應(yīng)部署工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其它非工業(yè)應(yīng)用場合宜部署常規(guī)IT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并合理考慮工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和常規(guī)IT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容組網(wǎng)設(shè)計(jì)。3有線通信網(wǎng)絡(luò)建立應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)各采油廠光纜網(wǎng)的完善，針對(duì)個(gè)別光纖資源緊張中繼段或網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵會(huì)聚節(jié)點(diǎn)，可以采用光傳輸設(shè)備滿足組網(wǎng)需要。新建光傳輸設(shè)備應(yīng)采用以分組交換為核心技術(shù)的OTN或PTN技術(shù)，產(chǎn)能或老改工程已建SDHMSTP消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)要合理利舊使用，按照不同的網(wǎng)絡(luò)層級(jí)整體接入到油田統(tǒng)一建立的油氣消費(fèi)專用網(wǎng)絡(luò)中。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)各油氣田區(qū)塊自然環(huán)境、井間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求和已有無線網(wǎng)絡(luò)情況，通過現(xiàn)場勘查和測量進(jìn)展覆蓋、帶寬、頻率、容量等方面的規(guī)劃，綜合考慮施工難度、建立投資的本錢和效果，并結(jié)合各類無線傳輸技術(shù)特點(diǎn)，選用合適的無線通信技