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【摘要】物联网是新一代信息技术的重要组成部分。随着信息技术的不断发展，物联网正在从一个初始的概念符号通过各种途径，逐步深入应用到数字油田、智能电网、环境监测等技术领域。石油行业是物联网应用的重要行业，尤其是数字油田的应用推广给全球物联网应用带来了契机。延长油田是中国陆上发现和开发最早的油田，目前延长油田数字化尚处于初步建设与发展的阶段。数字油田地面物联网系统的应用可实现延长油田的生产数字化和管理智能化，可为延长油田数字化信息化的深入发展奠定基础。
【关键词】物联网；数字油田；井场监测；数据传输
1.延长油田物联网系统体系结构
对于延长油田来说，主要是在油田生产过程数字化、企业管理智能化等方面开展数字油田物联网系统建设。依据物联网体系结构，延长油田数字油田物联网系统可设计为以下三层：井场感知层、数据传输层、管理服务层。
1） 井场感知层
井场感知层主要通过各采集模块对井场油井各项参数诸如抽油机示功图数据、井口套压回压、电参数、井场视频数据等进行采集，以及部分设防井场人车物标签信息通过RFID终端进行感知识别；
2） 数据传输层
数据传输层担负着将井场各采集模块采集压缩后的数据通过无线网桥和无线传感网等传输到生产调度中心及，进而接入现有的企业内网，通过有线无线相结合的方式，完成生产数据及视频数据的传输过程；
3） 管理服务层
管理服务层主要是指生产调度中心对井场传送来的数据进行分析、处理、显示，并提供上层应用服务接口，提供给采油厂综合服务平台。
根据实现功能的不同，该物联网系统可分为3个子系统。
1）井场物联网监测子系统；
2）数据传输子系统；
3）采油厂物联网综合服务子系统；
2、井场物联网监测子系统
2.1井场物联网监测子系统概述
延长油田物联网系统需要实现的最基本的功能和最核心的功能就是生产过程的数字化和自动化，实现电子巡井、井场实时监控等功能。
1）电子巡井，通过远程访问的方式对每一口井的各项参数（温度、压力、流量、生产运行状态、现场人车物信息等）进行读取采集称之为电子巡井，电子巡井可实现远程工况诊断、抽油机远程启停等。
2）远程实时监视，井场现场安装摄像机、视频服务器实时采集井场视频数据，传输至生产调度中心，通过视频软件进行输出显示，可实时监控井场内工作人员的操作是否规范，井场进出车辆是否合法等
3）智能安防，智能检测井场是否存在入侵人员及车辆，对入侵者进行智能识别，如果合法则允许进入，如果非法则智能报警，直到非法人员离开才接触报警。从而防止盗油事件的发生，确保井场人员人身及财产安全。
井场物联网监测子系统由数据采集、数据传输、应用服务三层组成。
第一层是数据采集层，主要完成对油井各项参量数据诸如：电参数、油压、套压、注水量及环境温湿度的采集以及井场视频的实时采集；
第二层是数据传输层，它是连接井场与生产调度数据中心的桥梁，通过各种网络传输设备（如网络交换机、无线网桥等）为数据采集层感知的各项数据到生产调度中心的传输搭建通道。
第三层是应用服务层，完成对各类数据的处理、查询，以及对井场的远程视频监控、井场生产过程监控、视频回放等功能。
2.2 井场数据采集
各个物联网设备如传感器、RFID终端等相当于整个井场监测子系统的“眼睛”，用来感知采集地面示功图、井场视频、井口回压、电流和电压等各类数据参数。
1）地面示功图采集：反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆（地面）示功图。它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。示功图的采集是通过一体化示功图传感器来完成的。同时还可以判断井下是否满溢等状况。
2）井场视频采集：在井场现场安装网络摄像机，对井场现场情况进行实时录像采集，井场前端摄像机和视频服务器将视频信号编码压缩后，通过无线网桥将视频信息汇聚传输到企业专网，从而传到生产调度数据中心，后端服务器对视频进行解码、分析、显示、回放等。
3）电参数采集：主要是对抽油机电动机电参数的采集进而实现远程启停控制。抽油机电压参数是可被电参采集模块直接采集得到的，电流参数的采集需要连接电流互感器来完成，与RTU模块通过RS-485 进行通信，从而完成对电参数的采集。同时，电参采集传感器可通过感知电机柜内交流接触器的吸合状态来判断电机是否上电，并对电机进行启、停动作。
4）各种压力采集：包括套压、井口回压等。通过在相应的位置安装压力变送器来感知各项参数数据。
2.3井场控制终端
1） RTU远程终端单元
RTU远程终端单元是井场数据采集层的核心自动化电子设备。对各类传感器采集到的数据进行编码和传输，并进行与生产调度中心的通信即：可将数据通过传输层上传与生产调度中心，也可接收和执行来自生产调度中心的控制命令。
RTU远程终端单元的结构包括微处理器（CPU）、存储器、接口、通信模块及电源模块。核心是微处理器（CPU），传感器采集到各类信息数据经由I/O接口输入，通过CPU进行处理并存储至存储器，各类执行命令也由CPU下发，经过I/O接口输出到各个相关元件，进行命令动作。
2） 智能视频服务器
智能视频服务器是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用嵌入式设备，可以对井场现场摄像头采集到的视频数据进行压缩编码，并进行存储和传输。智能视频服务器支持RS485端口、RJ45以太网接口，处理性能高、可编程。
2.4井场智能安防
油田一线生产区域往往地处偏远山区，值守人员相对较少，盗油事件常有发生，且物资人身安全相对得不到保证。因此油田生产区域对于智能安防的需求是迫切的。
【关键词】物联网；数字油田；井场监测；数据传输
1.延长油田物联网系统体系结构
对于延长油田来说，主要是在油田生产过程数字化、企业管理智能化等方面开展数字油田物联网系统建设。依据物联网体系结构，延长油田数字油田物联网系统可设计为以下三层：井场感知层、数据传输层、管理服务层。
1） 井场感知层
井场感知层主要通过各采集模块对井场油井各项参数诸如抽油机示功图数据、井口套压回压、电参数、井场视频数据等进行采集，以及部分设防井场人车物标签信息通过RFID终端进行感知识别；
2） 数据传输层
数据传输层担负着将井场各采集模块采集压缩后的数据通过无线网桥和无线传感网等传输到生产调度中心及，进而接入现有的企业内网，通过有线无线相结合的方式，完成生产数据及视频数据的传输过程；
3） 管理服务层
管理服务层主要是指生产调度中心对井场传送来的数据进行分析、处理、显示，并提供上层应用服务接口，提供给采油厂综合服务平台。
根据实现功能的不同，该物联网系统可分为3个子系统。
1）井场物联网监测子系统；
2）数据传输子系统；
3）采油厂物联网综合服务子系统；
2、井场物联网监测子系统
2.1井场物联网监测子系统概述
延长油田物联网系统需要实现的最基本的功能和最核心的功能就是生产过程的数字化和自动化，实现电子巡井、井场实时监控等功能。
1）电子巡井，通过远程访问的方式对每一口井的各项参数（温度、压力、流量、生产运行状态、现场人车物信息等）进行读取采集称之为电子巡井，电子巡井可实现远程工况诊断、抽油机远程启停等。
2）远程实时监视，井场现场安装摄像机、视频服务器实时采集井场视频数据，传输至生产调度中心，通过视频软件进行输出显示，可实时监控井场内工作人员的操作是否规范，井场进出车辆是否合法等
3）智能安防，智能检测井场是否存在入侵人员及车辆，对入侵者进行智能识别，如果合法则允许进入，如果非法则智能报警，直到非法人员离开才接触报警。从而防止盗油事件的发生，确保井场人员人身及财产安全。
井场物联网监测子系统由数据采集、数据传输、应用服务三层组成。
第一层是数据采集层，主要完成对油井各项参量数据诸如：电参数、油压、套压、注水量及环境温湿度的采集以及井场视频的实时采集；
第二层是数据传输层，它是连接井场与生产调度数据中心的桥梁，通过各种网络传输设备（如网络交换机、无线网桥等）为数据采集层感知的各项数据到生产调度中心的传输搭建通道。
第三层是应用服务层，完成对各类数据的处理、查询，以及对井场的远程视频监控、井场生产过程监控、视频回放等功能。
2.2 井场数据采集
各个物联网设备如传感器、RFID终端等相当于整个井场监测子系统的“眼睛”，用来感知采集地面示功图、井场视频、井口回压、电流和电压等各类数据参数。
1）地面示功图采集：反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆（地面）示功图。它是示功仪在抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。示功图的采集是通过一体化示功图传感器来完成的。同时还可以判断井下是否满溢等状况。
2）井场视频采集：在井场现场安装网络摄像机，对井场现场情况进行实时录像采集，井场前端摄像机和视频服务器将视频信号编码压缩后，通过无线网桥将视频信息汇聚传输到企业专网，从而传到生产调度数据中心，后端服务器对视频进行解码、分析、显示、回放等。
3）电参数采集：主要是对抽油机电动机电参数的采集进而实现远程启停控制。抽油机电压参数是可被电参采集模块直接采集得到的，电流参数的采集需要连接电流互感器来完成，与RTU模块通过RS-485 进行通信，从而完成对电参数的采集。同时，电参采集传感器可通过感知电机柜内交流接触器的吸合状态来判断电机是否上电，并对电机进行启、停动作。
4）各种压力采集：包括套压、井口回压等。通过在相应的位置安装压力变送器来感知各项参数数据。
2.3井场控制终端
1） RTU远程终端单元
RTU远程终端单元是井场数据采集层的核心自动化电子设备。对各类传感器采集到的数据进行编码和传输，并进行与生产调度中心的通信即：可将数据通过传输层上传与生产调度中心，也可接收和执行来自生产调度中心的控制命令。
RTU远程终端单元的结构包括微处理器（CPU）、存储器、接口、通信模块及电源模块。核心是微处理器（CPU），传感器采集到各类信息数据经由I/O接口输入，通过CPU进行处理并存储至存储器，各类执行命令也由CPU下发，经过I/O接口输出到各个相关元件，进行命令动作。
2） 智能视频服务器
智能视频服务器是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用嵌入式设备，可以对井场现场摄像头采集到的视频数据进行压缩编码，并进行存储和传输。智能视频服务器支持RS485端口、RJ45以太网接口，处理性能高、可编程。
2.4井场智能安防
油田一线生产区域往往地处偏远山区，值守人员相对较少，盗油事件常有发生，且物资人身安全相对得不到保证。因此油田生产区域对于智能安防的需求是迫切的。