基于油气田物联网技术的通信组网建设探索

文｜苏翡翠 陈建

随着互联网行业的快速发展，物联网技术应运而生，并逐步应用于许多工业生产领域当中，而在石油天然气行业，由于智能工厂及数字化油气田的建设的需要，加之“油公司“扁平化管理模式，作业区实行“中心站+无人值守场站”的管理方式，基于油气行业生产特点，为更快推进油气田物联网建设进程，更好适配油气田生产特点，需要建立一套大带宽、多冗余、安全高、兼容好的通信组网方案，实现物联网技术在石油天然气行业的落地，更好的服务于生产。

一、引言

随着智能化油气田建设的不断深入，物联网技术更多的运用于油气田生产一线，更好的实现人员对设备的管理，但油气生产行业的物联网设备繁多，传输协议杂乱，除生产场所的设备需要联网外，还涉及场站与场站之间，场站与中心站之间，中心站与作业区之间的互联，故需要达到物联网技术中万物互联的目的，必须有一张强大的通信网络支撑整个数据的传输。

油气行业物联网技术对承载网络提出了更高要求，场站内部、场站之间，场站与中心站之间的承载网络需满足以下需求：

大带宽——大流量多业务传递

多冗余——强大的网络自愈能力

高安全——网络可隔离，IP可追踪，流量可监控

兼容好——支持多设备，多协议入网传输

在这样的承载网络需求下，无线基站+PTN的组网架构无疑是最好的选择，场站与场站之间，场站与作业区之间选用PTN组网，场站内部采用无线基站的方式，将前端物联网设备全部通过无线连接入网，利用PTN的大带宽，多业务隔离，无线传输的高安全，兼容性好的特点完成对油气田物联网技术的支撑。

二、物联网技术介绍

（一）物联网技术简介

物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），[包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote）]，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（Grand Integration）、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

（二）物联网技术在智能化油气田中的应用（前端）

根据物联网技术的定义，物联网技术是实现智能化油气田的基础，即万物互联互通，在生产一线为保障生产高效、安全、顺利，需要各种压力，温度，流量，环境传感器，并通过这些传感器的参数由RTU/PLC组态的方式实现数据的转换，判断，执行来达到石油、天然气生产的目的，而生产一线的压力，温度，流量，环境传感器正是需要互联的设备，将这些设备与RTU/PLC通过物联网技术实现万物互联，就实现了物联网技术在智能化油气田中的应用（前端）。

三、物联网技术承载网的实现

物联网技术为最近20年发展的高新技术，根据其技术特征，结合油气生产场所的特点，支撑物联网技术的通信组网应适配一套全新的组网方案，顺应物联网时代的发展需要。

（一）组网方式

现有组网分为有线与无线组网方式两种，主要物联网设备均通过信号信的方式与RTU/PLC连接，并未达到物联网技术要求的万物互通互联，有线组网如图1所示。

图1 现有有线组网结构

无线的组网方式前端设备连接与有线的方式一样，只是后端传输方式由有线变为无线，无线组网如图2所示。

图2 现有无线组网结构

参考目前运营商的思路，即移动通信设备作为物联网设备，无线基站通过无线信号覆盖使手机接入基站入网，无线基站之间通过传统的光纤的方式进行通信，那么油气生产场站前端物联网设备的接入也可参考这样的方式，但大带宽业务考虑到场站为防爆场所，使用的无线传输通信为低频安全的无线传输方式，故大带宽业务要求全IP化后利用网线或者光纤接入PTN传输，组网架构如图3所示。

图3 无线基站+PTN组网结构

对于小流量，设备多，协议多的物联网设备通过统一无线传输协议的方式接入通信，对于大流量，数量少的设备全部IP化后通过网线或光纤的方式接入通信，保障了设备传输的可靠性，也保障了设备接入协议的统一性，并通过物联网关过滤信息，保证信息安全，后端传输依靠PTN全光业务环网的方式保障场站与场站之间，场站与作业区之间的通信，依靠这样的方式在前端搭建起一张承载易油气行业物联网技术的网络，满足前端物联网设备接入邪恶需要。

四、结论

根据油气场所生产特点，总结物联网技术在油气生产场所应用经验，在油气田物联网建设中，大胆利用无线通信+有线通信结合的方式，有着积极的现实意义，其主要体现在降低成本，增强网络柔性和增强网络可靠性三个方面。

有线通信与无线通信技术出现了兼容的趋势，这样能够在很大程度上降低通信业务的成本，将有线通信技术的稳定性与无线通信的便捷性有效的结合，必然是更加迅捷、稳定、高效的油气田通信组网方案，而这样的方案很好地适配了物联网技术在智能化油气田的应用，为更快建成智能化、数字化油气田奠定了通信基础。