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摘 要： 随着信息技术日新月异的不断发展，物联网的概念逐渐引起从事信息行业人员的注意，物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、工业监测、环境监测、情报搜集等多个领域。物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。就是针对物联网这一技术的发展及在油田生产方面的应用进行阐述。
关键词： 物联网；油气生产；发展现状；功能
中图分类号：TE46 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210158－02
随着物联网技术不断应用在各行各业，我油田公司也在努力将物联网技术与油气生产相结合，为大庆油田的四千万原油稳产目标提供信息技术保障。下面我从物联网的技术原理、发展现状，以及在油气生产中的应用三个方面进行介绍。
1 物联网技术介绍
“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。在现阶段，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。
物联网的体系架构大致由感知层、网络层、应用层组成，感知层主要实现只能感知功能，包括信息采集、捕获和物体识别。网络层主要实现信息的传送和通信。应用层则主要包括各类应用，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。
物联网至少包括以下四个方面的技术和围绕这些技术的庞大产业群。
1.1 以RFID为代表的物品识别技术
物品识别技术是实现物联网的基础。RFID（Radio Frequency Identi
fication，无线射频识别）是当前最被看好的物品识别技术。一个完整的RFID标签由RFID芯片、天线以及封装媒介所组合。RFID标签技术将带动材料技术、芯片及封装技术、能源技术等产业的发展。
1.2 传感与传动技术
物联网将实现人-物互动以及物-物互动，这就要求物体具备根据物理变化做出反应的能力。为赋予物体“智能”属性，传感与传动技术的应用将不可避免。传感与传动技术将带动的产业：传感与传动技术涉及领域极广，其技术需求将能够带动半导体、精密机械、电子元器件、光学、声学等多科技领域的进步。
1.3 网络和通信技术
在物联网时代，由于所有物体都处于随时接受数据并传输数据的状态中，由此所产生的海量数据传输需求将不是现有网络技术所能应对，这将带动有线网络投资、无线网络升级、信息设备及软件、网络搜索等产业的发展。
1.4 数据处理与存储
物联网时代所产生的数据量将是难以想象的庞大，将对数据处理与储存技术提出前所未有的挑战。数据处理及存储需求将带动包括“云计算”在内的计算机软硬件、半导体、电子元器件等产业的发展。
2 物联网的发展现状
目前，物联网开发和应用仍处于起步阶段，发达国家和地区抓住机遇，出台政策进行战略布局，希望在新一轮信息产业重新洗牌中占领先机。日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”及美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相继实施；澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网发展战略，加快推进下一代网络基础设施的建设步伐。物联网成为“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”！
2.1 美国在物联网基础架构、关键技术领域已有领先优势
美国在物联网产业上的优势正在加强与扩大。国防部的“智能微尘”（SMART DUST）、国家科学基金会的“全球网络研究环境”（GENI）等项目提升了美国的创新能力；由美国主导的EPCglobal标准在RFID领域中呼声最高；德州仪器（TI）、英特尔、高通、IBM、微软在通信芯片及通信模块设计制造上全球领先；物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。
2.2 欧盟出台系列政策促进物联网技术研发和应用
欧盟将信息通信技术（ICT）作为促进欧盟从工业社会向知识型社会转型的主要工具，致力于推动ICT在欧盟经济、社会、生活各领域的应用，提升欧盟在全球的数字竞争力。欧盟在RFID和物联网方面进行了大量研究应用，通过FP6、FP7框架下的RFID和物联网专项研究进行技术研发，通过竞争和创新框架项目下的ICT政策支持项目推动并开展应用试点。2009年9月15日，欧盟发布《欧盟物联网战略研究路线图》，提出欧盟到2010、2015、2020三阶段物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药、能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术。目前，除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域进行应用。
2.3 我国物联网的发展现状
在无线传感领域的研究，中国早在上世纪90年代就已经开始，2004年开始在军民两个领域展开标准化研究工作，2009年以来开始积极推进产业化。2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。3个月之后，在“让科技引领中国持续发展”讲话中，温家宝再次明确，物联网为五大重点扶持的新型科技领域之一。
目前，物联网已被列入国家战略性新兴产业规划，无锡则被列为国家重点扶持的物联网产业研究与示范中心。同时，上海、北京、浙江、广东、福建、山东、四川、重庆、黑龙江等地区纷纷出台物联网发展规划，三大运营商、广电、国家电网乃至产业链多家企业也已制定了物联网发展规划。
3 物联网在油气生产中的应用
油气生产流程包括油气举升、注入、计量、油气集输、油气处理等5个部分。在各个流程的生产过程中，现有生产组织形式大都为人工巡检，劳动强度大，生产效率低，安全风险高。另外，现有的生产工艺也需要改进和优化创新，并且现有的生产方式依赖员工的责任心和熟练程度，因此劳动生产率低。
各油田为满足生产需求，已经建立了各自的油气生产现场工况监控、分析与管理和视频监控系统，并正在当前生产中发挥重要作用。但这些系统是由软件开发公司和油田用户结合各自油田生产的特点和实际情况合作开发的，主要是为了满足油田公司、采油厂、作业区等各级目标用户生产运行管理的需要。由于受地域、地形地貌、气候条件、油藏地质、社会环境差异的影响，因此各油田油气生产数字化的功能不尽相同，建设也具有各自的特殊性。目前各油田已经建成并应用的一部分油气生产物联网系统在软件平台、开发环境、系统组态方式上都有很大差异，还没有形成统一的系统。
针对目前油气生产过程管理的现状，油田在信息化、数字化建设中存在的问题急需一套综合信息平台来解决，而以往油田建设的信息化、数字化系统所积累的实践和经验也为建立油气生产物联网系统奠定了基础。因此，建设面向生产操作过程的油气生产物联网系统，就是要通过信息技术与工业生产的融合，紧紧围绕生产运行管理，提高生产操作每个单元的自动化程度，保证生产持续、稳定、高效的运行；为优化生产管理流程，实施精细化管理创造条件，提供保障，并根据生产管理特点，按流程建立劳动组织架构，优化一线员工布局，从而把人和生产流程的效率发挥到最佳水平。
油气生产物联网功能设计需要满足油气田的日常生产运行、生产管理、生产监控、设备管理、成果展示等需求。对于目前油气生产现状分析中所反映出来的不足和存在的问题，油气生产物联网的建设，主要立足于解决如下生产问题：
1）快速了解生产概况：显示采油气厂生产状况、产量、注水量变化情况；
2）及时提供故障报警和预警：报警和预警信息自动通知相关人员及时处理；
3）自动生成生产报表：自动生成、存储、查询井、站、作业区的相关生产报表，自动绘制相应曲线；
4）自动控制生产过程：关键生产过程实现闭环控制、提高生产运行的可靠性和稳定性；
5）高危环境重点区域：生产环境的可燃有毒监测、重点井高产井的视频监控；
6）定时完成物联网系统自检：对网络、网络设备、现场仪表等数字化设备定时自动巡检和故障原因定位。
我大庆油田通过油气生产物联网的系统架构，分别对采集与控制、数据传输、生产现状监控及管理三个子系统进行设计：
1）采集与控制子系统功能
该子系统是通过传感器、无线传感网、射频识别、RTU等设备自动采集、存储、处理油气生产对象的生产数据，通过摄像头、危害气体监测等装置，自动采集现场生产的环境信息，将这些信息传输到采油厂实时数据库，支撑生产监控等应用；同时，通过ESD、控制阀等自动化控制设备，实现生产过程自动控制。
2）数据传输子系统
该子系统是把从单井及边远站库采集的数据采用无线传感网、专网和公网无线技术（融合WSN、McWill、WiMAX、WiFi、3G、GPRS、CDMA、卫星等无线传输技术）组成无线异构网络来进行数据传输；其余计量间、中转站、联合站、集气站、处理站、注水站等站库和距站较近井场的生产数据及视频信号通过有线网络相连来传输，从而实现数据的实时传输。生产数据传输模式为油气田作业区采油采气厂油气田公司企业总部。
3）生产现状监控及管理子系统
该系统在采油气生产部门部署实时数据库和监控中心，同时将数据上传到总部数据中心实现对生产动态的及时了解，实现生产管理、分析优化、指挥调度、智能决策，洞观全局，掌控运行。
通过以上的论述可知道，油气生产物联网系统的建成可以实现包括油气水井、计量间、处理站库及相关集输管网的生产数据自动采集、工况分析、故障预警和报警、关键过程连锁控制、工艺流程可视化展示、生产过程实时智能决策等功能。能达到强化安全管理、突出过程监控、优化管理模式，以实现优化组织结构、持续改进业务绩效的目标。
油气生产物联网除需要有一个先进的设计之外，还应总结一些油气田在面向生产操作过程的数字化建设方面所取得的一些有益的探索和实践经验，并结合国际上先进石油企业的最佳实践和物联网技术的发展趋势，来经济高效的建设我国的油气生产物联网系统。
参考文献：
[1]运用物联网技术构建数字化油田.
[2]物联网技术与应用.
[3]浅谈油气生产物联网的建设模式.
[4]物联网发展的历史、现状及趋势.
[5]油气生产物联网功能设计研究.
作者简介：
莫炜（1986-），男，工学学士，2008年毕业于天津工业大学通信工程专业，现从事NGN设备的运行维护，学习身份认证管理、信息安全、油气生产物联网等方面内容。
关键词： 物联网；油气生产；发展现状；功能
中图分类号：TE46 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210158－02
随着物联网技术不断应用在各行各业，我油田公司也在努力将物联网技术与油气生产相结合，为大庆油田的四千万原油稳产目标提供信息技术保障。下面我从物联网的技术原理、发展现状，以及在油气生产中的应用三个方面进行介绍。
1 物联网技术介绍
“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。在现阶段，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。
物联网的体系架构大致由感知层、网络层、应用层组成，感知层主要实现只能感知功能，包括信息采集、捕获和物体识别。网络层主要实现信息的传送和通信。应用层则主要包括各类应用，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。
物联网至少包括以下四个方面的技术和围绕这些技术的庞大产业群。
1.1 以RFID为代表的物品识别技术
物品识别技术是实现物联网的基础。RFID（Radio Frequency Identi
fication，无线射频识别）是当前最被看好的物品识别技术。一个完整的RFID标签由RFID芯片、天线以及封装媒介所组合。RFID标签技术将带动材料技术、芯片及封装技术、能源技术等产业的发展。
1.2 传感与传动技术
物联网将实现人-物互动以及物-物互动，这就要求物体具备根据物理变化做出反应的能力。为赋予物体“智能”属性，传感与传动技术的应用将不可避免。传感与传动技术将带动的产业：传感与传动技术涉及领域极广，其技术需求将能够带动半导体、精密机械、电子元器件、光学、声学等多科技领域的进步。
1.3 网络和通信技术
在物联网时代，由于所有物体都处于随时接受数据并传输数据的状态中，由此所产生的海量数据传输需求将不是现有网络技术所能应对，这将带动有线网络投资、无线网络升级、信息设备及软件、网络搜索等产业的发展。
1.4 数据处理与存储
物联网时代所产生的数据量将是难以想象的庞大，将对数据处理与储存技术提出前所未有的挑战。数据处理及存储需求将带动包括“云计算”在内的计算机软硬件、半导体、电子元器件等产业的发展。
2 物联网的发展现状
目前，物联网开发和应用仍处于起步阶段，发达国家和地区抓住机遇，出台政策进行战略布局，希望在新一轮信息产业重新洗牌中占领先机。日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”及美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相继实施；澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网发展战略，加快推进下一代网络基础设施的建设步伐。物联网成为“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”！
2.1 美国在物联网基础架构、关键技术领域已有领先优势
美国在物联网产业上的优势正在加强与扩大。国防部的“智能微尘”（SMART DUST）、国家科学基金会的“全球网络研究环境”（GENI）等项目提升了美国的创新能力；由美国主导的EPCglobal标准在RFID领域中呼声最高；德州仪器（TI）、英特尔、高通、IBM、微软在通信芯片及通信模块设计制造上全球领先；物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。
2.2 欧盟出台系列政策促进物联网技术研发和应用
欧盟将信息通信技术（ICT）作为促进欧盟从工业社会向知识型社会转型的主要工具，致力于推动ICT在欧盟经济、社会、生活各领域的应用，提升欧盟在全球的数字竞争力。欧盟在RFID和物联网方面进行了大量研究应用，通过FP6、FP7框架下的RFID和物联网专项研究进行技术研发，通过竞争和创新框架项目下的ICT政策支持项目推动并开展应用试点。2009年9月15日，欧盟发布《欧盟物联网战略研究路线图》，提出欧盟到2010、2015、2020三阶段物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药、能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术。目前，除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域进行应用。
2.3 我国物联网的发展现状
在无线传感领域的研究，中国早在上世纪90年代就已经开始，2004年开始在军民两个领域展开标准化研究工作，2009年以来开始积极推进产业化。2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。3个月之后，在“让科技引领中国持续发展”讲话中，温家宝再次明确，物联网为五大重点扶持的新型科技领域之一。
目前，物联网已被列入国家战略性新兴产业规划，无锡则被列为国家重点扶持的物联网产业研究与示范中心。同时，上海、北京、浙江、广东、福建、山东、四川、重庆、黑龙江等地区纷纷出台物联网发展规划，三大运营商、广电、国家电网乃至产业链多家企业也已制定了物联网发展规划。
3 物联网在油气生产中的应用
油气生产流程包括油气举升、注入、计量、油气集输、油气处理等5个部分。在各个流程的生产过程中，现有生产组织形式大都为人工巡检，劳动强度大，生产效率低，安全风险高。另外，现有的生产工艺也需要改进和优化创新，并且现有的生产方式依赖员工的责任心和熟练程度，因此劳动生产率低。
各油田为满足生产需求，已经建立了各自的油气生产现场工况监控、分析与管理和视频监控系统，并正在当前生产中发挥重要作用。但这些系统是由软件开发公司和油田用户结合各自油田生产的特点和实际情况合作开发的，主要是为了满足油田公司、采油厂、作业区等各级目标用户生产运行管理的需要。由于受地域、地形地貌、气候条件、油藏地质、社会环境差异的影响，因此各油田油气生产数字化的功能不尽相同，建设也具有各自的特殊性。目前各油田已经建成并应用的一部分油气生产物联网系统在软件平台、开发环境、系统组态方式上都有很大差异，还没有形成统一的系统。
针对目前油气生产过程管理的现状，油田在信息化、数字化建设中存在的问题急需一套综合信息平台来解决，而以往油田建设的信息化、数字化系统所积累的实践和经验也为建立油气生产物联网系统奠定了基础。因此，建设面向生产操作过程的油气生产物联网系统，就是要通过信息技术与工业生产的融合，紧紧围绕生产运行管理，提高生产操作每个单元的自动化程度，保证生产持续、稳定、高效的运行；为优化生产管理流程，实施精细化管理创造条件，提供保障，并根据生产管理特点，按流程建立劳动组织架构，优化一线员工布局，从而把人和生产流程的效率发挥到最佳水平。
油气生产物联网功能设计需要满足油气田的日常生产运行、生产管理、生产监控、设备管理、成果展示等需求。对于目前油气生产现状分析中所反映出来的不足和存在的问题，油气生产物联网的建设，主要立足于解决如下生产问题：
1）快速了解生产概况：显示采油气厂生产状况、产量、注水量变化情况；
2）及时提供故障报警和预警：报警和预警信息自动通知相关人员及时处理；
3）自动生成生产报表：自动生成、存储、查询井、站、作业区的相关生产报表，自动绘制相应曲线；
4）自动控制生产过程：关键生产过程实现闭环控制、提高生产运行的可靠性和稳定性；
5）高危环境重点区域：生产环境的可燃有毒监测、重点井高产井的视频监控；
6）定时完成物联网系统自检：对网络、网络设备、现场仪表等数字化设备定时自动巡检和故障原因定位。
我大庆油田通过油气生产物联网的系统架构，分别对采集与控制、数据传输、生产现状监控及管理三个子系统进行设计：
1）采集与控制子系统功能
该子系统是通过传感器、无线传感网、射频识别、RTU等设备自动采集、存储、处理油气生产对象的生产数据，通过摄像头、危害气体监测等装置，自动采集现场生产的环境信息，将这些信息传输到采油厂实时数据库，支撑生产监控等应用；同时，通过ESD、控制阀等自动化控制设备，实现生产过程自动控制。
2）数据传输子系统
该子系统是把从单井及边远站库采集的数据采用无线传感网、专网和公网无线技术（融合WSN、McWill、WiMAX、WiFi、3G、GPRS、CDMA、卫星等无线传输技术）组成无线异构网络来进行数据传输；其余计量间、中转站、联合站、集气站、处理站、注水站等站库和距站较近井场的生产数据及视频信号通过有线网络相连来传输，从而实现数据的实时传输。生产数据传输模式为油气田作业区采油采气厂油气田公司企业总部。
3）生产现状监控及管理子系统
该系统在采油气生产部门部署实时数据库和监控中心，同时将数据上传到总部数据中心实现对生产动态的及时了解，实现生产管理、分析优化、指挥调度、智能决策，洞观全局，掌控运行。
通过以上的论述可知道，油气生产物联网系统的建成可以实现包括油气水井、计量间、处理站库及相关集输管网的生产数据自动采集、工况分析、故障预警和报警、关键过程连锁控制、工艺流程可视化展示、生产过程实时智能决策等功能。能达到强化安全管理、突出过程监控、优化管理模式，以实现优化组织结构、持续改进业务绩效的目标。
油气生产物联网除需要有一个先进的设计之外，还应总结一些油气田在面向生产操作过程的数字化建设方面所取得的一些有益的探索和实践经验，并结合国际上先进石油企业的最佳实践和物联网技术的发展趋势，来经济高效的建设我国的油气生产物联网系统。
参考文献：
[1]运用物联网技术构建数字化油田.
[2]物联网技术与应用.
[3]浅谈油气生产物联网的建设模式.
[4]物联网发展的历史、现状及趋势.
[5]油气生产物联网功能设计研究.
作者简介：
莫炜（1986-），男，工学学士，2008年毕业于天津工业大学通信工程专业，现从事NGN设备的运行维护，学习身份认证管理、信息安全、油气生产物联网等方面内容。