石油行业信息化解决方案模板

作者:数字石油
字体:
发布时间:2014-07-11 10:05:42
来源:数字石油

 

一、前言

随着中国移动GPRS网络的不断完善,终端产品的日益丰富,各种基于GPRS无线DDN的应用在油田各行业迅速展开,各系统集成商提供了不同的技术解决方案,并成功应用于油田多个行业。在充分比较各种应用方案及其实施效果的基础上编写此文档,其主要目的是加速推广GPRS无线DDN在石油行业各领域的应用,并为基于GPRS无线DDN的应用开发中提供有益的借鉴。

此文档可作为油田移动办公;油田供电系统无线抄表、监控、遥控;野外施工数据查询与数据上传(如物探、钻井、地质录井、测井数据的无线上传);油井监控、注水系统监控;油田企业网偏远地区接入等应用的无线网络实施方案的参考文档,也可作为其它行业类似应用的参考。

本文从石油行业特征着手,通过对石油行业移动数据业务需求及现状进行分析,在比较分析当前常见的几种移动数据接入技术的基础上,提出了适合石油行业特点的移动数据业务解决方案,并结合石油行业市场需求,提出了推广策略。在本文中主要列举了野外数据上传与查询、无线抄表与监控、油井监控等基于GPRS的移动数据业务在油田的应用,通过这些典型的油田行业应用方案起到抛砖引玉的作用,以迅速推动基于中国移动的数据业务解决方案在油田各行业以及油田以外其它行业的推广应用。

二、行业特征及需求分析

1、行业业务特征

石油行业是一个以油气生产为主集科研(物探院、地质院、采油院)、勘探(物探、钻井、地质录井、测井)、开发(采油、油水井作业施工、注水)、油气集输、后勤辅助生产(供电、供水、物资采购及供应)和多种经营、物业管理、社会化服务为一体,专业门类齐全的行业。

油田的工作区域跨度大,分布广,有线网络难以到达每一个角落;行业应用需求多样,如油田的勘探、钻井行业流动性强,多在野外,现场施工人员无法以有线网络与总部进行数据交流;油田油、水井分布点多面广,运行环境恶劣,管理及维护难度大;与油田生产相配套的供电网络、油气集输管网纵横交错、四通八达,有线网络难以解决数据的源头采集问题。

 

2、油田行业的组织机构特点

油田内部实行分级管理,一般根据行业类型、地域分布等因素分成若干个二级单位(处级单位),各二级单位根据自身业务需要下设若干个三级单位(科级)和四级单位。油田机关及各二级单位一般设有专门的信息管理部门,负责本单位网络的规划、建设及管理,是网络技术方案审批的归口单位。各级单位对其下级单位的控制力较强。 下面以图形方式表示了油田的机构分类及层次关系,并以钻井单位为例,作了详细展开,其它单位与此类似。

其中油田勘探钻井单位包括:物探公司、钻井公司、地质录井公司、测井公司等;

开发单位包括:各采油厂、油气集输公司、井下作业公司等;

生产保障单位包括:供水公司、供电公司、发电厂、通讯公司、物资供应公司、运输公司等;

后勤保障单位包括:社区、车管中心、教培处等。

 

 

 

 

 


3、内外通信需求

油田的工作区域跨度大、点多面广;油田内部单位和机构设置往往大而全,因而行业应用需求多样。但归纳起来,对无线数据业务的需求主要表现在以下几个方面:

1)野外数据上报与数据查询

油田的物探、钻井、录井、测井等行业流动性强,多在野外,野外施工队伍与公司总部之间的信息交流主要通过报话机和手机,不仅通信费用高,而且容易造成口误,效率低下,对施工现场的数据回传与数据查询需求强烈。

2)数据的源头采集和远程监控

油田的采油、油气集输、供电、供水等行业区域跨度大、点多面广、环境恶劣,生产人员需定期从偏远而分散的地点获取生产数据,不仅需花费大量的人力、物力,且难以保证资料获取的及时性和准确性。如设备出现故障或人为损坏,不能及时发现,易造成较大损失,因此,急需解决数据的源头采集和远程监控问题。

3)油田企业网的边缘接入及移动办公

由于油田区域跨度大、点多面广、环境恶劣,油田企业网通过有线方式难以到达每一个地方,油田企业网的边缘接入(即油田偏远单位的网络接入)只能依靠无线方式;另一方面,由于油田驻外办事机构众多,工作流动性强,因此,有很强的移动办公需求且市场潜力较大。

4、行业需求特点及现状

油田野外施工队伍的生产数据上报与数据查询、油田企业网的边缘接入及移动办公等应用需求是油田行业比较普遍的应用需求。这些应用都是基于标准网络协议(TCP/IPHTTPPOPSMTP等协议)的应用,对网络的速度及实时性等要求不高。这些问题之所以难以解决,其问题的实质就是企业有线网络的覆盖范围有限,无法铺设到每一个角落。

数据的源头采集和远程监控是提高油田生产和管理水平的必要条件,数据传输通道的选择一直困扰着油田自动化系统的建设与正常运行。

油田自动化系统的特点是点多、面广,运行环境恶劣,其特点可以归纳为以下几点:

(1)、通讯节点分布及其分散

(2)、通讯距离长

(3)、单个节点通信数据量不大(一般为几百个字节)

(4)、信道维护工作量大

(5)、可靠性差、造价高、扩容工作量大

长期以来,为解决自动化系统的数据传输通道问题,油田有不少单位投资建立了一些特高频通信系统、扩频通信系统,应用于电力调度自动化系统、配电自动化系统、智能抄表系统、油井监控系统、集输管线监测系统、供水监控系统等。但由于系统自建,不仅系统的建设成本高,而且由于覆盖面有限、专用性太强,资源往往不能得到充分的应用,造成巨大的浪费,更由于维护水平差,系统的稳定性和实用性普遍较低,从而对油田的生产效益生了许多不利的影响。 特别是油井生产自动化系统、配电自动化系统等对生产运行密切相关的系统,更由于数据传输量小(一般为几百个字节)、分布广、可靠性要求高等特点,一直不能有很好的数据传输方案。

5、行业需求剖析

通过对胜利油田进行调查摸底,数据业务的切入点可大致归结为以下点:

1)勘探(物探公司、钻井公司、地质录井公司、测井公司

其主要的数据业务是基于GPRS无线上网的现场施工数据的传输及查询,如井队数据上报、地质录井实时数据采集等。

2)开发(各采油厂、井下作业公司、油气集输公司)

采油厂的主要业务是实现石油开采,但采油过程要涉及采油、供电、注水等方方面面。因此,在石油开发单位涉及到的基于GPRS的应用主要有油井监控、油田注水系统监控、电力无线抄表、电力配网自动化等应用。油气集输管线的无线监控是一个很好的应用项目,但目前没有解决供电问题。

3)生产保障(供水公司、供电公司、物资供应公司、运输公司、油建公司)

无线抄表、电力配网自动化、供水管网的监控、GPS车辆定位是油田生产保障系统的主要应用点。供水管线的无线监控是一个很好的应用项目,但目前没有解决供电问题。

4)后勤辅助(公安、学校、气象台、车管中心、社区管理中心)

GPS车辆定位、气象数据的传输、供暖管线的无线监控、油田生活小区的水、电、气表三表集抄及路灯的无线监控是油田后勤辅助单位的主要应用点。

6、客户决策流程

对油田行业而言,影响决策的关键部门是油田各单位的信息管理部门,特别是油田信息管理归口单位(如油田的信息中心),它们往往担负着各种项目实施的审批权,是否决定采用GPRS,主要考虑以下几个因素:

1GPRS网络覆盖率是否达到100%;当覆盖率达不到100%时,采用哪种其他通信方式,其成本如何;

2GPRS网络是否能够满足行业应用的实时性、稳定性、安全可靠性要  求;

3)无线数据终端的产品稳定性如何,生命周期是否足够长;

4GPRS接入速率是否会造成网络瓶颈;

5)是否有成功案例借鉴。

6)项目实施成本,但由于油田单位经济实力比较雄厚,因此,项目实施成本并不是主要因素。

三、行业解决方案

1、总体方案介绍

中国移动经过认真调研,从2002年下半年开始,提出了基于中国移动数据网络的石油行业应用移动信息化综合解决方案。

 

1)野外施工数据上报与信息查询系统

油田的物探、钻井,测井、录井等行业由于野外作业,流动性强,传统方式难以实现生产现场各种源头数据的采集传输,通过中国移动GPRS无线上网业务成功实现了野外施工数据上报与信息查询系统,具体功能如下:

l  实现现场生产数据上报:通过GPRS网络完成每日生产动态、工作动态、日报的数据上报,以此为基础,实现油井生产的组织指挥。

l  实现数据资料查询:管理局、总公司、各钻井公司相关部门和各钻井队能够以B/S方式随时随地查询钻井生产日报、钻井井史数据、钻井经济技术指标和钻井成本数据,从而完成对钻井指标、时效的分析。

l  实现最新钻井技术动态、最新生产信息的网络发布:通过GPRS无线上网,钻井队可有效地与总公司、钻井公司和辅助单位的交流和沟通,使钻井队不再是一个信息孤岛。

l  现场数据的短信发布:将现场上报的钻井数据汇总、处理后,通过短信群发系统将信息发送到有关领导和管理人员的手机中。

该系统已广泛应用于胜利油田物探公司、黄河钻井总公司、渤海钻井总公司、钻井工程技术公司、海洋钻井公司、地质录井公司、测井公司等二级单位。

2)无线抄表、电力配网自动化系统

油田电网集发电、输电、配电、用电为一体。但由于油田输电线路跨度大、点多面广、位置偏僻等因素,无线抄表、电力配网自动化一直难有好的解决方案。通过中国移动的GPRS VPN成功实现了远程无线抄表及电网的自动配网,不仅节省了人力、物力、财力,大大提高了抄表数据的准确性和用电管理水平,并能及时发现制止偷电事件,提高了经济效益。

3)油田油井、油田注水远程监控系统

中国移动与多家系统集成商密切合作,开发了基于GPRS VPN的油井监控系统,成功实现了对地处偏远的油井、注水井的远程监控,可对油井电机的电流、电压、功率、电量及油井温度、回压进行采集和传输,并具有故障自动报警、远程遥控开关井等功能。

4)油田社区热力监控系统

油田各社区在冬季进行集中供暖,以前,供暖系统的压力、温度的参数由人工监控,常出现温度高低不稳定的情况,还出现过由于监控人员睡着造成锅炉爆炸的事故,急需一种无人值守的远程监控系统。中国移动与山东力创、东营鼎创等公司密切合作,开发完成了GPRS热力监控系统,成功实现了对供暖系统(锅炉、管网)的压力、温度以及室温等数据的实时传输和远程控制。

2、技术方案

 

2.1常见无线数据承载方式的比较

目前,在油田远程数据无线传输的应用中主要有如下几种方式:卫星通信、csd方式、无线超短波、GSM 短信(SMS)、GPRS,其特点归纳总结如下:

1)、卫星方式:

l  建设、维护成本及运行费用高;

l  网络数据时延长,需要修改应用程序;

l  受天气影响较大。

l  网络覆盖好,适合偏远山区、沙漠、海洋等其它方式无法覆盖的地方;

2)、无线超短波:

l  可用于点对点或点对多点的工作环境,提供标准接口,可直接与计算机、RTUPLC 等连接,实现透明传输,传输速率为1200-19.2K

l  网络需自建,组网时需要根据实际环境架设天线,中心站一般要求20-30米,分站在10米左右;

l  由于网络自建,首期投入成本高,使用时需向无委会缴纳频点使用费;

l  可靠性及可维护性差,受天气及地形影响大;

l  超短波受电台数量的限制,适合小规模应用(比如各个采油队的监控)

3)、csd方式:

l  采用主动拨号方式无线上网,拨号反应速度慢;

l  按时长计费,因此不宜用在需连续使用的应用场合,否则费用高;

l  提供9.6kbps带宽;

l  无法对多个点进行同时监测。

4)、GSM 短信(SMS):

l  短信传输数据量有限,每条短信只能传140字节,且仅可传输可打印字符,如传输不可打印字符需首先进行编码,这在一定程度上减小了通信速率。

l  SMS由于采用了存贮转发机制,因此实时性差,传输不够稳定,数据安全性差;

l  常用于数据流量较小,对实时性、可靠性、安全性要求不高的应用场合,如利用短信进行无线抄表。

5)、GPRS

l  采用IP协议,开放性,互连性好,方便二次开发和系统升级;

l  传输数据实时性好,传输速率高,实测速率约为1K~6K Byte/, GPRS传输的内容不受限制;

l  网络覆盖好,基本与中国移动GSM同步覆盖,支持漫游功能且无漫游费;

l  按数据流量计费,平均费率低,适合大规模应用;

l  安全性好,可以采用多种成熟的网络安全技术如:IPSecVPN等保证网络和系统的安全性。

2.2油田行业无线数据承载方式的选择

通过前面常见的无线接入技术的比较分析,结合油田当前的应用需求现状,基于GPRS网络的移动数据传输特点不仅可以满足油田野外施工队伍的数据上报与数据查询、油田企业网的边缘接入、移动办公等应用需求,也可以充分满足油田自动化系统的点多、分散、距离长、数据量小、传输可靠等特性下的运行需求。因此,可将GPRS数据承载方式作为油田无线数据传输应用的首选方式,而CSDSMS等数据传输方式可作为备用传输方式,以满足不同条件、不同应用的需求。

2.3组网拓扑结构图

注:组网方式一:基于GPRS网络的无线对等网

    组网方式二:通过CMNET将企业网接入GPRS网络

    组网方式三:通过长途专线将企业网接入GPRS网络

2.4主要元素功能

BSS: (Base Station即 网络基站)用于信号的收发。

GGSN:(Gateway GPRS Supporting Node GPRS网关支持节点接入外部数据网络的节点。对于外部网络它就是一个路由器。GGSN接收MS发送的数据,路由到相应的外部网络,或接收外部网络的数据,选择GPRS网内的传输通道,传给相应的SGSN。另外GGSN还具有地址分配和计费功能等。

SGSN:(Service Gateway Supporting Node GPRS业务接入点)主要功能是对MS进行鉴权和移动性管理,建立MSGGSN的传输通道,接收BSS传送来的MS分组数据,通过GPRS骨干网传送给GGSN或反向工作,并进行计费和业务统计。

Radius:(认证服务器)主要完成移动gprs用户接入企业网络时进行认证鉴权(可选)。

CMNET(China Mobile Network)即中国移动互联网。

2.5GPRS业务流程说明:

1)、GPRS终端使用专用APNSGSN发起接入请求;

2)、基站控制器将请求送给SGSNSGSN进行鉴权并根据专用APN值翻译出与企业网相连的GGSN,选择相应的路由连接;

3)、与服务器建立Tcp/Udp连接,实现数据传输。

2.6组网方式比较及应用场合

1)、组网方式一:基于GPRS网络的无线对等网(对应图中组网方式一)

基于GPRS网络的无线对等网实现起来最为简单,企业客户无需建立专线连接,只需移动公司在GGSN上建立特定的专用APN(不同于cmnetAPN)即可实现,且不受第三方制约,简便易行。基于GPRS的纯无线DDN对等网支持广域的、可漫游的远程互通。

该组网方式在实时性要求不高,数据传输量不大的情况下有很高的使用价值。可广泛应用于无线抄表、规模较小的点对多点的无线监控(服务端及客户端都采用无线DDN)等应用。

2)、组网方式二:通过CMNET将企业网接入GPRS网络(对应图中组网方式二)

企业通过2MFE或者其他接入方式,专线接入中国移动骨干网CMET,通过移动骨干网CMNETGGSN连接,然后在GGSN和企业接入路由器之间实现点对点的路由,即以VPN(虚拟专用网)的方式建立企业网接入路由器与GGSN之间的连接。

优点:

l  CMNET冗余程度高,不易产生传输失败问题;

l  企业到CMNET就近接入,其线路铺设及传输的成本较低,可以铺设多条传输线以满足带宽需求和冗余性的要求,而且维护相对来说较为简单。

缺点:

l  要将用户的数据通过公网,较通过私网接入安全性差一些,但通过在企业接入路由器和GGSN之间采用隧道方式传输数据,可以满足安全的需要;

l  必须要占用两个公网地址,造成一定的网络资源浪费。

3)、组网方式三:通过长途专线将企业网接入GPRS网络(对应图中组网方式三)

企业通过2MFE或者其他接入方式,直接连接到GPRS的网关支持节点GGSN,即企业网直接接入GPRS骨干网内部(注:在实际实施时,需要在GGSN骨干网增加专门的接入路由器,有条件还应该增加防火墙。另一端一般通过专线或VPN方式接入路由器)。

优点:

l  接入环节简单、路由少、从而降低延时而获得更好的性能;

l  无须占用公网地址,全部使用私网地址,而且地址可以再用;

l  安全性相对较高。

缺点:

l  容易干扰已有的GPRS网络内部路由,GGSN侧的路由器需要增加大量的路由,将无形之中加大维护成本;

l  如果专线采用单一传输,其可靠性不能得到保障,但是如果采用冗余传输,将会增加传输成本。

需要说明的是:第二种组网方式和第三种组网方式都必须以建立企业专用APN为基础,它们实质上都隐含了第一种组网方式。这两种组网方式都可以很好地满足油田野外施工队伍的数据上报与数据查询、油田企业网的边缘接入、移动办公等应用需求,也可很好地满足大规模的点对多点的数据源头采集、遥测、遥控等需求。由于隐含了第一种组网方式,因此可作为在有线网络出现故障时的备用方式。

 

2.7GPRS无线DDN在油田的典型应用说明

2.7.1典型应用之一

移动办公、野外环境下的数据上报与数据查询案例(以钻井、地质录井信息上报为例)

 
  文本框:  文本框:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l  各元素功能

施工现场电脑:   用于现场数据的采集、数据的临时存贮和管理。

GPRS无线上网卡:分PCMCIA、串口、USB等接口,可根据实际情况选用,用于无线上网以实现数据的发送和接收。

数据接收服务器: 用于接收现场回传的远程数据,同时兼作WWW服务器,用于局域网或GPRS无上网用户的的数据远程浏览和查询。

软件开发结构:   C/S方式作为数据采集和回传的软件构架,B/S方式作为数据发布和查询的软件构架。

l  通过该系统可实现以下主要功能:

钻井生产数据上报:完成每日钻井生产动态、工作动态、钻井日报的无线数据上报,以此为基础,实现钻井生产的组织指挥。

钻井数据资料查询:管理局、总公司、各钻井公司相关部门和各钻井队能够以B/S方式随时随地查询钻井生产日报、钻井井史数据、钻井经济技术指标和钻井成本数据,从而完成对钻井指标、时效的分析。

最新钻井技术动态、最新生产信息的网络发布:通过GPRS无线上网,钻井队可有效地与总公司、钻井公司和辅助单位的交流和沟通,使钻井队不再是一个信息孤岛。

现场数据的短信发布:将现场上报的钻井数据汇总、处理后,通过短信群发系统将信息发送到有关领导和管理人员的手机中。

GPRS无线上网卡通过激活专用APN,可直接进入油田网内部,方便实现各种油田内部网络上的机器才能实现的功能。

l  常见问题及应答

由于中国移动GPRS网络与GSM网络并非完全同步覆盖,对于GPRS没有覆盖的地方该如何解决数据的上报与查询?

答:几乎所有的GPRS无线上网卡都同时支持GPRS上网及CSD拔号上网功能,因此,可以CSD拔号上网作为GPRS无线上网的备用方式。介于当前GPRS数据卡一般都没有开通语音功能,也就是说并不具备CSD拔号功能这一客观情况,可将用户的手机卡开通CSD功能,即可作为备用,如果用户的手机卡使用的是竞争对手的网络,正好可以促使其转网。

相应地,企业内部需建立专门的拔号服务器。

2.7.2典型应用之二

基于移动数据传输的远程无线抄表/监控技术在油田的应用案例

l  油田电力抄表现状

油田是用电大户,以胜利油田电网为例,胜利油田拥有全国最大的企业电网,共有自备电厂2座,装机总容量达45kW35kV--220kV变电站156座,6kV-220kV输配电线路12000km,最高负荷达106kW,年用电量达60亿kWh,占山东省用电量的1/10

由于油田电网四通八达、点多面广,电表分布有以下特点:

ü  通讯终端节点多

ü  通讯节点分布极其分散

ü  通讯距离长

ü  单个节点通信数据量不大

ü  扩容工作量大

由于以上原因,油田供电公司虽投入了大量的人力物力,仍难以解决人工抄表普遍存在的抄表不及时、存在误差,不能及时掌握用户用电量等一系列的问题。

l  远程抄表的解决方案

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ü  主站系统

电表数据的记录、分析、计算是远程抄表后台系统的主要功能是用电营销人员了解客户用电情况的主要对话窗口。主站系统通过以GPRS通讯方式接受数据,实现对数据的分析、处理。通过调度工作站实现与客户中心工作人员的交流。通过数据服务器实现各种电量参数的数据共享,通过WEB服务器实现各个供电部门和用电客户拥有不同的权限对数据进行访问。

实现功能:

n  客户用电量查询

n  网上电费结算

n  用电量分析

n  电表异常告警

n  电费结算短信通知

ü  通道

使用GPRS/SMS移动数据传输系统,充分利用公共通讯网的强大功能和覆盖面达的特点。由于GPRS通信模块一般同时支持SMS功能,因此以GPRS作为主要数据传送通道,以SMS作为备用传输通道。

ü  终端:

n  电表通讯终端;

n  有电表通讯口连接实现数据上传。

l  应用效果实例

胜利油田辛六变电站、酒精甲线、酒精乙线安装GPRS无线抄表/监控装置前、后对比表

辛六变安装GPRS无线抄表/监控装置前、后对比表

2003

购进电量

(万度)

销售电量

(万度)

损失电量

(万度)

线损

 

1—3

2267.94

2238.282

29.658

1.30%

4

548.52

542.994

5.526

1.007%

 

酒精甲线安装GPRS无线抄表/监控装置与普通计量对比表

 

2002820日表底数

2003512日表指数

计量电量

(万度)

电量差值(万度)

带智能转换的计量1800

0

948

1706400

72000

降损4.4%

变电站出口计量3600

1639

2090

1634400

 

酒精乙线安装GPRS无线抄表/监控装置与普通计量对比表

 

2002820日表底数

2003512日表指数

计量电量

(万度)

电量差值(万度)

带智能转换的计量1800

0

1597

2874600

142200

降损5.2%

变电站出口计量3600

1864

2623

2732400

l  结论

本装置的防窃电功能能及时发现负荷异常变化,提高了用电监察的针对性和效率,将用电损失降低到最低程度,为用电管理部门挽回由于用电客户窃电带来的经济损失。应用本装置后,省去了抄表出车和人工费用,降低了事故隐患,具有很大的经济和社会效益。

3、方案关键环节论述

3.1IP地址类型的选择、分配方式及应用场合

建立企业专用APN时必须配备相应的IP地址资源池,以便分配给使用该APN登录网络的无线终端。该IP地址资源在通常情况下均为私有地址段,但在有些情况下,如将GPRS应用于基于IPSec VPN协议的应用时必须采用公网地址段。

其主要原因是:GPRS无线端终以 “cmnet”作为APN接入internet是通过私有地址做NAT(网络地址转换)转换而实现的,在通过IPSec接入企业网时,一般的VPN网关无法实现IPSec协议在NAT上的穿透,需升级企业端VPN网关或客户端软件,但升级与否是由企业决定。通过分配公网IP地址段给专门的APN,无线终端通过激活该APN获得公网IP地址,可无须做NAT转换而直接接入internet,从而顺利实现基于IPSec的应用。

IP地址的分配可以采用动态方式,也可采用静态方式。采用动态分配方式IP利用率高,无须专门管理和维护,适用于简单的网络接入等应用,但反控性差。静态的IP地址可作为设备的标识,方便检测无线DDN设备的运行状态,从而有助于简化系统的软件设计;反控性好,特别适用于无线抄表、无线监控等应用场合。但使用时要避免IP地址重复分配,在设备数量频繁改变的情况下,管理起来有一定难度

3.2石油行业基于GPRS无线DDN应用的网络接入点选择

根据应用的实际情况,选择合适的网络拓扑结构,搭建企业基于GPRS的网络平台是实现GPRS无线DDN应用的前提。由于油田下属单位众多,业务需求各异,不可能为每一个单位、每一种应用都搭建专门的网络平台,因此,选择恰当的网络接入点就显得非常重要。

油田一般都建有连接下属各二级单位的企业网,有专门的单位(如信息中心)作为全网的汇接中心,并对网络实现统一管理和规划。因此,加强与油田企业网的管理部门之间的交流和合作,并选择网络汇接中心作为GPRS网络的接入点,可以实现一点接入,全网服务,从而为各种基于GPRS的应用铺平道路

3.3安全性保证

基于GPRS无线网的信息共享系统具有很高的安全性,可以从网络层、传输层、应用层三个方面得到保证。

l  移动网络层中的HLR(本地位置寄存器)是防止用户非法进入GPRS VPN网络的第一道关口,在HLR中没有登记网络接入APN的用户将无法进入网络中。另外,可以通过在移动网络端或企业网络端设立Radius认证服务器进行用户认证。

l  通过建立移动网或移动终端与企业网之间的VPN隧道协议来保证数据在网络传输中的安全。

l  在应用层通过用户认证模块的开发也可有效防止用户的非法进入。

四、商务模式

1、资费结构、定价建议

应用

资费结构

资费说明

最低限价

备注

远程抄表

SIM卡费;

流量费;

APN端口费;

VPN专线费用

参照无线DDN资费标准

短信不低于0.05/条;

GPRS流量费按自由套餐或20元包1M

该项应用流量较小

油井/热力监控

流量费;

VPN专线费

参照无线DDN资费标准

 

 

电力配网自动化

流量费;

VPN专线费

参照无线DDN资费标准

 

该项应用流量非常大

 

2、价值链组成

在石油行业的无线数据应用方案实施中,涉及的价值链环节通常有:系统集成商(包括通信模块提供商、应用开发商)、通信服务商(或信息管理部门)、网络运营商、中间商(可选)、行业应用客户。

3、价值链各方角色

(1)    通信服务商(或信息管理部门):负责企业网通信传输通道的投资、建设、维护管理;相关通信接口技术标准的制定;

(2)    系统集成商(包括通信模块提供商、应用开发商):负责无线数据终端的研发、生产、相关软产品的生产研发。

(3)    中间商(可选):与油田关系密切,有广阔的油田市场但技术实力不足的公司

(4)    行业应用客户:是指钻井公司或采油厂。

(5)    移动运营商:中国移动,负责无线GPRS传输信道的提供及保证通信畅通。

4、收益分配模型

(1)    行业应用客户:项目实施的使用者,从项目的应用效果中获益;

(2)    系统集成商(包括通信模块提供商、应用开发商):从软件开发和产品销售中获得一定的收益;

(3)    通信服务商(或信息管理部门):一般不进行收益分成,介于其职能对方案的实施与推广有着重要的作用,因此,建议移动公司视实际情况与其进行适当的利益分成。

(4)    中间商(可选):由于与油田关系密切,往往能拿到项目和资金,通过降价转包给系统集成商从而获取一定的利益。

(5)    网络提供商:移动公司通过gprs网络获得通道使用费。

五、推广策略

1、影响决策主要因素

对油田行业而言,影响决策的关键部门是油田各单位的信息管理部门,特别是油田信息管理归口单位(如油田的信息中心),它们往往担负着各种项目实施的审批权,是否决定采用GPRS,主要考虑以下几个因素:

(1)GPRS网络覆盖率是否达到100%;当覆盖率达不到100%时,采用哪种其他通信方式,其成本如何;

(2)GPRS网络是否能够满足行业应用的实时性、稳定性、安全可靠性要求;

(3)、无线数据终端的产品稳定性如何,生命周期是否足够长;

(4)GPRS接入速率是否会造成网络瓶颈;

另外,是否有成功案例借鉴也是项目是否能得到迅速推广的重要因素。

2、沟通渠道

1)与油田信息主管部门(信息中心)以及各二级单位的信息归口部门联系一定要密切,保证在第一时间获得油田在信息方面的动态;

2)与油田内部的科研单位、集成商经常进行沟通,特别是加强与各集成商的沟通和交流,充分利用其技术、人际关系优势,达到拓展市场的目的。

3)从油田企业网获取相关的信息。

3、推广方式

1)、找准网络接入点,力争实现一点接入,全网服务

“要致富,先修路”,移动公司首先应加强与油田企业网管理部门之间的交流和合作,并选择其网络汇接中心作为GPRS网络的接入点,实施对油田企业网的GPRS无线护展,实现一点接入,全网服务,从而为各种基于GPRS的应用铺平道路。

2)、寻求合适的合作伙伴,共同开拓数据业务

各行业应用需求及实现细节各不相同,作为移动通信运营商,不可能去做具体的行业应用研发工作。因此,寻求合作伙伴,共同拓展市场非常重要。根据以下标准进行合作伙伴优选,并与之展开密切合作,充分利用对方的产品、研发、市场推广能力拓展数据业务,实现资源共享,业务双赢。

合作伙伴分类

 

合作伙伴举例

 

特点

 

技术推动型

 

北京舜风时代科技术有限公司

深圳宏电

广州立信公司

 

技术实力雄厚,产品丰富,但市场推广能力有限。

 

市场推动型

 

石油大学通达公司

石油大学瑞帆科技术公司

 

本身无开发实力,但与油田单位关系密切,可以拿下项目。

 

技术、市场
复合型

 

山东广域科技有限公司

东营恒达电器有限责任公司

山东立创

山东鼎创科技公司

济南新吉纳远程测控有限公司

万达集团

 

身兼多重身份,既是产品研发单位,又是业务的推广单位,有些单位甚至是产品的直接使用单位。技术实力雄厚,对石油行业有深入的了解及强大的人际关系资源。

 

 

在行业应用市场拓展前期,应该对合作伙伴重点扶持,从实际情况来看,合作伙伴利益来源在于产品的销售,对移动公司的要求主要在于:

l  产品开发前期及测试期间,希望在测试费用上得到移动公司的优惠;

l  在产品推广期间,希望移动公司在价格上更加灵活务实,从而有利于产品的推广。

为鼓励其开发,提高合作伙伴的忠诚度,建议在产品开发和测试期间,以优惠或免费提供GPRS测试卡的形式给予支持。

另外,在产品推广过程中,我们发现用户对GPRS流量费比较敏感,成为左右项目成功与否的重要因素。但目前的资费套餐相对较少,难以满足实际应用的需要。建议根据实际应用规模、所选用的套餐等因素,对GPRS费用进行相应的折扣,以提高项目成功的可能性。

 

3)、按油田内部行业分类,齐头并进,在油田各行业建立典型应用案例

油田单位虽然众多,但对移动数据业务有较大需求的单位基本可归纳为四大类,即:勘探钻井类、采油集输类、供水供电类、运输类,其中每一类中都有若干个平级的二级单位(如每个油田都有多个采油厂)。由于每一类中的单位业务完全相同,因此,在油田各行业建立典型应用案例,可以对同类的其它单位起到良好的示范作用。同时辅之以产品推介、技术交流、参观成功案例等多种方式进行业务推介,利用其“从众”心理,必然可以迅速达到大规模推广的目的。


 

附件

典型案例:胜利油田基于GPRS的油井监控

1、   项目摘要

项目名称:GPRS油井监控系统

业务功能:对油田偏远地方的油井生产数据进行自动采集,以GPRS作为数据传输通道,以实现油井生产、管理自动化。

应用技术:GPRS无线通信技术、计算机及网络技术、数据自动化采集及计算机软件技术

开发周期:20025月至20036

2、   项目简述

1)项目单位基本情况

胜利油田是我国第二大油田,隶属于中国石化集团公司是一个以油气生产为主集勘探、开发、施工作业、后勤辅助生产和多种经营、社会化服务为一体,专业门类齐全的国有特大型企业。下设68个二级单位,其中采油厂十二个,有油井近2万余口,原油年产量达三千多万吨。工作区域主要分布在山东省的东营、滨州、德州、济南、潍坊、淄博、聊城、烟台8个市的28个县区境内,主体部位在东营市境内的黄河入海口两侧。

胜利油田十五规划提出了建设数字油田的构想,而数据的源头采集是实现数据油田的基础,但由于胜利油田油区跨度大、点多面广,有线网络难以完成数据的源头采集要求。为解决数据的源头采集问题,胜利油田有不少单位投资建立了一些特高频通信系统、扩频通信系统,应用于电力调度自动化系统、配电自动化系统、智能抄表系统、油井监控系统、集输管线监测系统、供水监控系统等。不仅系统的建设成本高,而且由于覆盖面有限、专用性太强,资源往往不能得到充分的应用,造成巨大的浪费,更由于维护水平差,系统的稳定性和实用性普遍较低,从而对油田的生产效益生了许多不利的影响。

2)项目背景

目前,胜利油田采油资料的录取多采取传统的人工方式,抽油机井基本生产数据如回压、电压、电流、示功图等通常都由人工采集完成:其中功图、液面由测试工一月测一次;回压、电流、电压等参数一旬采一次;液量、含水隔两天取一次;一旦遇到异常井或作业井,基本生产数据需重新再取。由于很多油井地处偏远,气候恶劣,周边治安环境差,再加上井站分布面广、不集中,因而工作人员管理起来劳动强度大,且难以保证资料录取的及时准确。这种传统的粗放式管理存在以下缺点:

l  油井出现故障不能及时发现处理,不但影响产量,而且易造成设备丢失、管线堵塞等。

l  一线工人劳动强度大,而且由于人为因素难以保证资料录取的及时性和准确性。

l  不能有效防范老百姓的偷盗和破坏行为。

l  上夜班占去大量人员,且没收到多大效果。

l  对油井的工作状况不能及时掌握,如漏失、间歇出油、断脱等,致使油井无功作业或低效率运行。

l  单井电量不能获取,无法实现真正意义上的单井核算及投入产出分析。

l  难以对刚作业井或生产异常井的各项参数实现随时跟踪。

l  厂、矿获取油井生产数据较为被动,不利于管理和监督。

传统油井远程监控系统运行状况及存在的问题

近两年来,随着自控技术及信息技术的普遍应用,一些公司相继采用无线扩频方式或SMS(短信)方式在部分基层小队实现了对单井的远程监控,实现了电机的电流、电压、功率、电量及油井的温度、回压、故障报警、远程遥控开关井等功能,收到了较好的应用效果,深受采油小队的欢迎。但随着应用的深入,发现基于无线扩频方式的油井远程监控系统存在着以下的缺点:

l  自建网络,首期投入高,后期维护困难

l  一般商用电台都工作在固定单一频点,电磁环境恶劣,而且数传协议存在缺陷,因此数传可靠性较差

l  覆盖范围有限,数传距离短,不利于长距离、大范围使用

l  抗干扰能力差,受天气影响较大,容易遭受雷击。

而基于SMS(短信)方式的油井远程监控系统又存在着实时性、可控性不高,数据传输效率低等问题。

使用中国移动GPRS作为油井监数据传输信道的优势

中国移动GPRS网络从根本上克服了以上缺点,可充分满足油井监控点多、分散、距离长、数据量小、传输可靠等系统运行需求,可为油井监控系统的首选数据传输通道。

具体来讲,以GPRS作为油田远程测控系统中的通信信道,与原超短波数传电台相比有以下优点:一是覆盖范围大,易组成大网络,需带油井多时,只需增加中心站与移动通信网络的带宽,比如采用DDN专线等;二是中心站可根据需要设定,如可设在采油队,也可设在采油厂或管理局;三是通信速率高,实时性好,数据量大;四是通信稳定可靠,抗干扰能力强,几乎无障碍物阻隔的问题;五是性价比高,按目前的收费标准,每口油井以2分钟上报一次数据,其每口井运行费用为600 /年左右,以7~8分钟上报一次数据,每口井运行费用为360 /年左右;六是不需交无线电管理费。

3)实施单位

系统集成商:

l   济南新吉纳远程测控有限公司 (0531)8061045

l   海特电子信息技术有限公司(夏先生13906313631)

l   山东广域科技公司GPRS油井无线监控系统

l   山东新大通公司GPRS油井无线监控系统

网络运营商:

l   山东移动东营分公司

应用单位:

l   胜利油田东辛采油厂

l   胜利油田河口采油厂

l   胜利油田纯梁采油厂

l   胜利油田现河采油厂

l   胜利油田胜利采油厂

3、   项目内容

1)、网络拓扑结构及组网说明

GPRS无线网络与后台监控中心之间的连接可以采用两种方式,即专线连接方式(对应图中的连接方式一,可通过前述组网方式二、三来具体实现)和以无线DDN作为连接纽带的连接方式(对应图中的连接方式二,可通过前述组网方式一来实现)。

其中的连接方式一可满足大规模的点对中心的应用需求,实时性强,传输可靠。通过在位于局域网上的某台计算机上再安装一个GPRS无线DDN,可方便地实现连接方式二,即两端都以无线方式来收发信息。由于该计算机同时连接在局域网上,因此,通过无线DDN接收的信息可方便地被有线网络内的其它用户共享。此种方式简单易行,无专线连接要求,具有很强的灵活性和可操作性,同时,由于油井监控的数据量较小,且实时性要求不高,建议推广使用。

2)、系统目标

(1)、采油队通过实时数据库对生产井实施日常生产管理。

(2)、为生成班报、日报、月报、年报提供部分基础数据。

(3)、为厂、矿开展整个油区的生产动态分析及决策提供依据。

(4)、为队、厂、矿等单位的技术人员进行技术分析应用提供数据。

(5)、为实现现场生产的远程管理与调度提供可靠保障。

3)、系统结构

系统结构由数据采集、数据传输、数据处理和数据应用四部分组成,其中数据传输系统采用成熟的GPRS公网完成 ,以克服电台传输方式的不足,详见下图:

本系统以服务器为中心。服务器安装在厂信息中心或矿,监控机安装在采油队。服务器与现场设备通过GPRS网络传输数据,服务器与监控机通过局域网传输数据。

服务器软件是整个系统的中枢,它的功能是:通过GPRS网络接收现场采集的数据并存盘、显示,通过局域网将接收的数据发往采油队监控机;通过局域网接收采油队监控机的遥调、遥控数据,通过GPRS网络将数据发往现场进行遥调、遥控。

监控机软件的功能是:通过局域网接收服务器发送的数据并存盘、显示、处理;通过局域网将遥调、遥控数据发往服务器,通过服务器将数据发往现场进行遥调、遥控。

4)、系统功能

系统监控功能

l  系统可采集并远程传输电机的三相电压值、电流值、有功功率、无功功率、功率因数、累计电量、各相有功功率及抽油机光杆载荷、油井回压、井口温度等参数。

l  可以对油井现场设备进行遥控,完成光杆载荷、油井回压、井口温度、电流、电压等参数的上下限值,实时数据上传间隔等参数设置。

l  根据生产需要,定期采集抽油机井的示功图、电流图等数据。

l  油井生产参数越限,能提供保护并报警,同时将相关数据一起上传。

系统应用功能

l  采油队级

ü  实时数据显示。

ü  异常井报警。

ü  示功图、电流图、电流、电压曲线的显示打印。

ü  报表的显示打印。

ü  历史数据(图)的显示打印。

ü  油井远程遥控、参数设置。

l  厂矿级

ü  分厂、矿、队级浏览打印实时停开井、异常井列表。

ü  浏览打印某一口井的示功图、电流图、电压图。

ü  浏览打印全矿或某队实时停开井、异常井列表。

 

现场采集点

l  温度、压力采集点:实现油井回压与出油温度的自动采集。

l  载荷、冲程、冲次采集点:实现油井示功图的实时采集。

l  红外监测采集点:实现以油井井口为中心,半径2米内的红外检测,并可在设定时间内的自动报警功能。

l  电参数采集点:实现包括电机电流、电压、功率、用电量及电流曲线的绘制等功能。以上参数同时具有过流、欠流,过压、欠压、缺相保护等功能。

5)、系统运行实例图

 

 

 

 

6)、项目实施效果

采油厂偏远地区实现基于GPRS的油井监控,从根本上克服了以其它通信方式作为数据传输信道所带来的的各种局限性和不稳定性,应用效果良好。 该项目2003年下半年先后在胜利油田的东辛采油厂、河口采油厂、纯梁采油厂、现河采油厂等单位的部分基层单位投入使用,到200412月止,已安装GPRS油井监控设备近800套,市场需求正逐步扩大。通过该项目的实施,采油厂的决策和管理人员,打开办公电脑即可了解到井场的一切信息,包括油压、油温、电压电流、用电量、示功图等等,大大提高了数据的准确性和及时性。并在人员调配、资料处理及发送等方面展示了信息传递方便快捷的特点,实现了远程管理,加快了生产节奏,提高了油井管理的整体效益。

7)、问题及应答

如果GPRS并没有覆盖到油区,还可实施油井监控吗?

答:通过短信也可实现油井监控,并有成功案例,只是相对于GPRS来讲,实时性和可控性要差一些。

>更多相关文章
网友评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
咨讯新闻 | 国内动态 | 高端领域 | 高端访谈 | 图书教材 | 行业研究 | 政策法规 | 政府动态 | 企业图片 | 生产集输 | 会展新闻 | 生产管理 | 产品信息 | 新品上市 | 勘探开发
生产集输 | 储运销售 | 炼化处理 | 系统集成 | 技术创新 | 先进技术 | 先进案例 | 行业协会 | 协会信息 |
关于本站 - 广告服务 - 免责申明 - 招聘信息 - 联系我们
冀ICP备09012143号-2  数字石油 版权所有,未经书面授权禁止使用
Powered by EmpireCMS7.0  © 2002-2013 EmpireSoft Inc.