专利名称：智慧油田地面物联网系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物联网技术领域，是一种智慧油田地面物联网系统。
背景技术：
智慧油田地面物联网系统结合了工控自动化、无线通信和物联网技术，基于物联网技术的数字化油田是针对油田勘探开发信息化管理专门开发，以满足日常生产运行、生产管理、生产监控、设备管理、人员管理、车辆管理成果展示的需求，是一套集石油勘探开发生产信息的米集、传输、存储、处理、分析、发布、管理和应用于一体，规范、统一、安全、高效的全新现代化生产经营综合数据一体化管理应用平台。现有的智慧油田技术是以数据采集与监视控制(SCADA)系统为基础建设的，由于缺乏了对于人员车辆的调度管理，仅仅能勉强满足日常生产运行、生产管理和生产监控。同时数据传输技术采用现有的2.5G移动通信技术，对实时数据和大量的功图数据传输效率差，对生产运行的实时监控性差，存在对整个油田的生产管理实用意义不大等问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种智慧油田地面物联网系统，实现数字油田的人员、车辆统一调度管理和数据采集共享。本实用新型的技术方案是一种智慧油田地面物联网系统，它采用单元功能化设计，若干单元通过无线网络互相导通，其特征是:它包括单油井智能测控单元、注水井智能测控单元、井场智能管控单元、人员智能识别定位单元、资产动态管控单元、车辆智能识别定位追踪单元、井队综合管控单元、油田智能云管理平台、油田云计算应用平台和油田GIS3D智能数据分析单元；单油井智能测控单元、注水井智能测控单元、人员智能识别定位单元、资产动态管控单元和车辆智能识别定位追踪单元分别设置在每个井场中，它们通过无线传感网WSN汇聚到井场智能管控单元；每个井场的井场智能管控单元都通过无线传感网WSN汇聚到井队综合管控单元；汇聚到井队综合管控单元的信息通过Internet\Intranet传输至油田智能云管理平台，油田智能云管理平台8与油田云计算应用平台互通数据，并都上传至油田GIS 3D智能数据分析单元，油田GIS 3D智能数据分析单元是多视角异构展示平台。所述的单油井智能测控单元设置在每口油井处，单油井智能测控单元中的传感器采集每口油井的油压、油温、载荷、位移以及电参数信号，计算出功图并储存，同时单油井智能测控单元控制单个油井的启、停。所述的注水井智能测控单元设置在每口注水井处，传感器采集每口注水井的油压、套压、流量和环境信息，同时注水井智能测控单元控制单个注水井的启、停。所述的人员智能识别定位单元是在各个井场和区队的阅读器设置标签系统，通过空口协议识别人员信息；资产动态管控单元是在各个井场和区队的阅读器设置标签系统，通过空口协议识别资产信息；车辆智能识别定位追踪单元是在各个井场和区队的阅读器、各个路卡口的标识机设置标签系统，通过空口协议识别定位车辆信息，人员智能识别定位单元、资产动态管控单元与车辆智能识别定位追踪单元共同组成智能识别定位基站。所述的井场智能管控单元设置在每个井场内的数字油田物联网基站内，通过WSN无线传感网收集单油井智能测控单元、注水井智能测控单元、人员智能识别定位单元、资产动态管控单元和车辆智能识别定位追踪单元的信息；井场智能管控单元还通过WLAN网络交换机连接设置在每个井场的视频设备和报警设备，井场智能管控单元将收集到的井场实时视频、人车物信息、报警信息及网络质量信息汇聚至中高速传感网汇聚基站，并通过WSN无线传感网上传至井队综合管控单元。所述的井队综合管控单元设置在井队处的数字油田物联网中心基站，通过WSN无线传感网收集每个井场智能管控单元发送的信息，同时井队综合管控单元还通过RS442总线与人员智能识别定位单元、资产动态管控单元与车辆智能识别定位追踪单元共同组成智能识别定位基站导通，井队综合管控单元还通过WLAN网络交换机连接设置在每个井场的视频设备和报警设备，井队综合管控单元通过InternetXIntranet将收集的所有信息传输至油田智能云管理平台。所述的油田智能云管理平台通过Internet\Intranet接收井队综合管控单元上传的信息，油田智能云管理平台对数据进行展现、调度和管理后，将信息转传至油田云计算应用平台，油田云计算应用平台对数据进行处理、统计、计算及分析后，上传至油田GIS 3D智能数据分析单元。所述的油田GIS 3D智能数据分析单元设置在采油厂信息中心服务器，它接收到处理完成后的数据后，从多个视角展现不同的异构系统。所述的油田智能云管理平台可以应用前置服务器设置在井队处的数字油田物联网中心基站内，油田云计算应用平台设置在采油厂信息中心服务器。本实用新型的特点是运用物联网技术构建智慧油田能够汇集该油田的自然和人文信息。在物联网技术支持下的“智慧油田”是把井场、站库、区队等油田生产制造现场为数据采集源点；采用自动化数据采集设备(比如传感器)，通过局域光纤网、WSN等传输手段；将井口测量的设备运行和流体属性数据等海量数据实时采集进入信息管理中心的数据仓库；按照科学的过程如数据模型进行数据的组织与管理，在此基础上通过大量的业务模型进行知识集成，通过应用智能识别、数据融合、移动计算、云计算等技术，进而支持完成生产实时诊断，科学研究的成果支持油田生产的综合决策，决策信息反馈到生产制造现场进而完成环境监测、单元整合、过程模拟、参数优化和控制。利用油田传感器无线网络根据近距离、低复杂度低功耗、低速率和低成本的双向无线通信技术，且适合于承载数据流量较小业务的特点，基于在现场自动建立网络路由、自组织，即在某些节点失去功能后网络能自动恢复节点联网，一个节点可以给另一个节点做中继，适合于野外环境下长时间无人值守观测网络、自动化执行网络及高度智能化应用。自动报警和远程自动控制由于在抽油机上安装了传感器等设备，当发现抽油机工作不正常、油井井筒需要作业、发生停电等情况，可实施远程自动报警，通过功图信息，识别油井故障情况，短信通知技术人员，还可以在控制中心对抽油机实施远程关停和启动。数据管理和应用无线传感器所采集的各种数据，通过无线传输到控制中心后，在后台进行分类入库管理，组合使用，可自动生成数据报表及相应的油藏等动态信息录入，复杂数据的查询、分析和挖掘功能。浏览器程序(瘦客户端)主要实现简单数据录入和丰富数据查询和简单分析功能。智能移动客户端主要实现简单数据录入和简单数据查询功能。无线物联网数据与控制中心油田井场物联网建成后，要产生大量的数据，这些数据对油田企业生产管理十分重要，人们可以在采油大队或者采油厂控制中心工作，利用物联网数据进行有效分析，实现对全油田所有油气井的监管。
下面将结合实施例对本实用新型作进一步的说明:图1是智慧油田地面物联网系统的结构框图；图2是智慧油田地面物联网系统的连接关系示意图。图中:1、单油井智能测控单元；2、注水井智能测控单元；3、井场智能管控单元；4、人员智能识别定位单元；5、资产动态管控单元；6、车辆智能识别定位追踪单元；7、井队综合管控单元；8、油田智能云管理平台；9、油田云计算应用平台；10、油田GIS 3D智能数据分析单元；101、油井；201、注水井；301、视频设备；302、报警设备；11、智能识别定位基站；12、数字油田物联网智能基站；13、数字油田物联网中心基站；14、采油厂信息中心服务器；15、前置服务器；16、中高速传感网汇聚基站；111、标签系统。
具体实施方式
如图1和图2所示，智慧油田地面物联网系统采用单元功能化设计，若干单元通过无线网络互相导通形成由主控制中心进行可视监控和控制的物联网系统。单油井智能测控单元I设置在每口油井101处，单油井智能测控单元I利用传感器采集每口油井101的油压、油温、载荷、位移以及电参数信号，同时采集到的数据在单油井智能测控单元I内计算出功图并储存，单油井智能测控单元I还能对单个油井101进行启、停控制。 注水井智能测控单元2设置在每口注水井201处，通过传感器采集每口注水井201的油压、套压、流量和环境信息，同时能对单个注水井201进行启、停控制。人员智能识别定位单元4是在各个井场和区队的阅读器设置标签系统111，通过空口协议识别人员信息。资产动态管控单元5是在各个井场和区队的阅读器设置标签系统111，通过空口协议识别资产信息。车辆智能识别定位追踪单元6是在各个井场和区队的阅读器、各个路卡口的标识机设置标签系统111，通过空口协议识别定位车辆信息。人员智能识别定位单元4、资产动态管控单元5与车辆智能识别定位追踪单元6的所有标签系统111共同组成智能识别定位基站11。单油井智能测控单元1、注水井智能测控单元2、人员智能识别定位单元4、资产动态管控单元5和车辆智能识别定位追踪单元6通过无线传感网WSN汇聚到所属的井场智能管控单元3中。井场智能管控单元3设置在每个井场内的数字油田物联网基站内12，它还通过WLAN网络交换机连接设置在每个井场的视频设备301和报警设备302，井场智能管控单元3将收集到的井场实时视频、人车物信息、报警信息及网络质量信息汇聚至中高速传感网汇聚基站16，并通过WSN无线传感网上传至井队综合管控单元7。井队综合管控单元7设置在井队处的数字油田物联网中心基站13，它通过WSN无线传感网收集每个井场智能管控单元3发送的信息。同时，井队综合管控单元7还通过RS442总线连接每个井场的智能识别定位基站，即通过RS442总线直接与人员智能识别定位单元4、资产动态管控单元5和车辆智能识别定位追踪单元6直接导通，收集区队部的人车物信息，井队综合管控单元7还通过WLAN网络交换机连接每个井场的视频设备301和报警设备302,收集区队辖区各个井场的实时视频,并通过Internet\Intranet将所有收集到的信息传输至油田智能云管理平台8。油田智能云管理平台8可以通过前置服务器架15设在井队处的数字油田物联网中心基站，采油厂信息中心服务器15设置有油田云计算应用平台9和油田GIS 3D智能数据分析单兀10。油田智能云管理平台8通过Internet\Intranet接收井队综合管控单元7上传的信息，进行展现、调度和管理，并将信息转传至油田云计算应用平台9 ;油田云计算应用平台9对数据进行处理、统计、计算及分析，并上传至油田GIS 3D智能数据分析单元10 ;油田GIS 3D智能数据分析单元10设置在总控制中心，它接收到处理完成后的数据后，从多个视角展现不同的异构系统。该智慧油田地面物联网系统通过单油井智能测控单元I主要实现油井生产数据采集、抽油机电机三相电参数监测、抽油机远程启停、油管压力、油温采集、功图采集等功能，达到油井生产数据实时采集、电子巡井、油井工况智能诊断的目的。通过注水井智能测控单元2实现注水井远程控制、工矿分析、流量自动调整。通过井场智能管控单元3是由井场测控基站，井场汇聚节点设备，人员标签、电子车牌、物资标签等设备组成实现各个单油井测控器组成传感网，具对单井测控数据、注水井测控数据、人员信息、车辆信息、资产信息和环境温湿度检测信息等数据信息的存储和转发等功能。人员智能识别定位单元4实现对井场作业人员进行智能识别与实时定位追踪，信息中心通过该系统可获取作业人远的身份信息、位置信息、轨迹信息，通过对这些信息的处理完成对作业人员的考勤记录和巡更记录。作业区车辆智能识别定位追踪单元5实现记录作业车辆行驶轨迹和行驶时间，通过井场的数字油田物联网智能基站将信息传入管理中心。作业区资产动态管控单元6实现当资产移动的时候，资产标签会立即产生报警信息，通过井场的数字油田物联网智能基站将信息上报到信息中心。井队综合管控单元7实现对本井队辖区的井场测控数据、注水井测控数据、人员信息、车辆信息、资产信息、视频信息和环境温湿度信息等数据信息的处理、存储和转发。油田智能云管理平台8是整个油田物联网系统的信息交换、调度的管理平台，建立各个业务单位的实时连接，实现基层单位与上级主管部门之间的信息系统互联互通，采用对等拓扑网络结构具有管理和沟通桥梁左右，具有良好的扩展性。油田云计算平台9实现了汇聚整个系统的基础数据，通过计算、分析为各方面用户提供数据服务。油田GIS 3D智能数据分析单元10是云计算在应用层面的具体展现，实现了各种不同的异构系统如地理信息系统方便的通过云端设备和云节点设备汇聚到云计算平台，为用户提供新的展现视角。通过以上的方式使每个单元都导通并运行，构成了智慧油田地面物联网系统，每个单元可以相对独立工作同时也相互紧密结合，通过物联网系统的架设将作业区数据传送汇聚至云管理平台继而传送至云计算中心，实现远程云端管理从而大大提高生产效率。
权利要求1.智慧油田地面物联网系统，它采用单元功能化设计，若干单元通过无线网络互相导通，其特征是:它包括单油井智能测控单元(I)、注水井智能测控单元(2)、井场智能管控单元(3)、人员智能识别定位单元(4)、资产动态管控单元(5)、车辆智能识别定位追踪单元(6)、井队综合管控单元(7)、油田智能云管理平台(8)、油田云计算应用平台(9)和油田GIS3D智能数据分析单元(10);单油井智能测控单元(I)、注水井智能测控单元(2)、人员智能识别定位单元(4)、资产动态管控单元(5)和车辆智能识别定位追踪单元(6)分别设置在每个井场中，它们通过无线传感网WSN汇聚到该井场的井场智能管控单元(3);每个井场的井场智能管控单元(3)都通过无线传感网WSN汇聚到井队综合管控单元(7);汇聚到井队综合管控单元(7)的信息通过Internet\Intranet传输至油田智能云管理平台(8),油田智能云管理平台(8)与油田云计算应用平台(9)互通数据，并都上传至油田GIS 3D智能数据分析单元(10)，油田GIS 3D智能数据分析单元(10)是多视角异构展示平台。
2.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的单油井智能测控单元(I)设置在每口油井(101)处，单油井智能测控单元(I)中的传感器采集每口油井(101)的油压、油温、载荷、位移以及电参数信号，同时单油井智能测控单元(I)控制单个油井(101)的启、停。
3.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的注水井智能测控单元(2)设置在每口注水井(201)处，传感器采集每口注水井(201)的油压、套压、流量和环境信息，同时注水井智能测控单元(2)控制单个注水井(201)的启、停。
4.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的人员智能识别定位单元(4)是在各个井场和区队的阅读器设置标签系统(111)，通过空口协议识别人员信息；资产动态管控单元(5)是在各个井场和区队的阅读器设置签系统(111)，通过空口协议识别资产信息；车辆智能识别定位追踪单元(6)是在各个井场和区队的阅读器、各个路卡口的标识机设置标 签系统(111 )，通过空口协议识别定位车辆信息，人员智能识别定位单元(4)、资产动态管控单元(5)与车辆智能识别定位追踪单元(6)的所有标签系统(111)共同组成智能识别定位基站(11)。
5.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的井场智能管控单元(3)设置在每个井场内的数字油田物联网基站(12)内，通过WSN无线传感网收集单油井智能测控单元(I)、注水井智能测控单元(2)、人员智能识别定位单元(4)、资产动态管控单元(5)和车辆智能识别定位追踪单元(6)的信息；井场智能管控单元(3)还通过WLAN网络交换机连接设置在每个井场的视频设备(301)和报警设备(301)，井场智能管控单元(3)将收集到的井场实时视频、人车物信息、报警信息及网络质量信息汇聚至中高速传感网汇聚基站(16 )，并通过WSN无线传感网上传至井队综合管控单元(7 )。
6.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的井队综合管控单元(7)设置在井队处的数字油田物联网中心基站(13)，通过WSN无线传感网收集每个井场智能管控单元(3)发送的信息，同时井队综合管控单元(7)还通过RS442总线与人员智能识别定位单元(4)、资产动态管控单元(5)与车辆智能识别定位追踪单元(6)共同组成智能识别定位基站(11)导通，井队综合管控单元(7)还通过WLAN网络交换机连接设置在每个井场的视频设备(301)和报警设备(302),井队综合管控单元(7)通过Internet\Intranet将收集的所有信息传输至油田智能云管理平台(8)。
7.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的油田智能云管理平台(8)通过Internet\Intranet接收井队综合管控单元(7)上传的信息,油田智能云管理平台(8)对数据进行展现、调度和管理后，将信息转传至油田云计算应用平台(9)，油田云计算应用平台(9)对数据进行处理、统计、计算及分析后，上传至油田GIS 3D智能数据分析单元(10)。
8.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的油田GIS3D智能数据分析单元(10)设置在采油厂信息中心服务器(14)，它接收到处理完成后的数据后，从多个视角展现不同的异构系统。
9.根据权利要求1中所述的智慧油田地面物联网系统，其特征是:所述的油田智能云管理平台(8)可以应用前置服务器(15)设置在井队处的数字油田物联网中心基站(13)内，油田云计算应用平台 (9)设置在采油厂信息中心服务器(14)。
专利摘要本实用新型涉及物联网技术领域，是一种智慧油田地面物联网系统，它采用单元功能化设计，若干单元通过无线网络互相导通，其特征是它包括单油井智能测控单元、注水井智能测控单元、井场智能管控单元、人员智能识别定位单元、资产动态管控单元、车辆智能识别定位追踪单元、井队综合管控单元、油田智能云管理平台、油田云计算应用平台和油田GIS3D智能数据分析单元；单油井智能测控单元、注水井智能测控单元、人员智能识别定位单元、资产动态管控单元和车辆智能识别定位追踪单元分别设置在每个井场中。它实现数字油田的人员、车辆统一调度管理和数据采集共享。
文档编号H04W84/18GK203039730SQ20132001935
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者王香增, 高瑞民, 雷晓岚, 祁建斌, 安淑萍, 冯锐, 白薷, 马永乐, 耿代, 宋秋雨 申请人:陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院