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“智慧油田”系统是泛在网在油田企业高级阶段的应用系统，通过各种传感器、网络、智能技术的应 用实现油田全面的动态感知，趋势预测，流程优化，辅助决策推动油田企业提高油田勘探效率、油气产量 和采收率。 智慧油由的系统架构与泛在网相互对应，包括感知延伸层、网络传输层、应用业务层，在不同的层上 支持不同的通信和应用协议，如图3所示

图3智慧油田系统架构图

感知层为智慧油田的数据来源和基础，实现油田开采、处理、存储、运输等过程中的动态感知。主要 是利用传感、射频等技术，感知油气生产信息，建立覆盖油气生产全过程准确、可靠的自动化采集与控制 子系统，利用传感器和变送器，通过网络传输层将生产数据上传到实时数据库，实时数据库将相关历史 数据存入至应用业务层的关系数据库（生产数据库），实现生产实时监测、视频图像智能监控、油水井工 兑、报表管理、生产动态分析、应急辅助、设备管理、远程控制、可视化监控、产量管理、基础数据管理、告 警管理等功能，达到采集数据完善准确、过程控制精确到位、安全管理及时有效、系统控制稳定可靠的 目标。 网络层为数据传输通道，通过多种网络实现油田数据和视频信息的传送，用于连接感知延伸层和应 用业务层各设备单元，并进行高效数据传送的载体，采用有线和无线技术相结合的方式，将单井和站场

生产数据高效、安全、稳定的传输到各油气由监控指挥中心，实现生产数据和视频图像的实时传输，满足 整个系统对数据的安全性、实时性、稳定性等要求。 应用业务层为智慧油田的核心层，对所有感知数据进行判断、分析、计算和存储，同时实现油田企业 生产运营中的各种业务，生产现场监控与管理子系统主要是利用实时采集的生产信息土建标准规范范本，建立覆盖油气生 运、处理全过程的生产管理、预测预警系统和数据接口，实现生产实时监测、远程控制、生产动态分析、油 水井工况、报表管理、基础数据、告警管理、设备管理、应急辅助、可视化监控、作业管理、视频图像智能监 控、产量管理等功能，达到生产过程实时预警、控制参数实时调整、数据信息实时发布、管理决策及时到 位的良好效果

6.2.1感知层延伸系统

感知延伸系统为智慧油由的现场端，包括但不限于网关、传感器、执行器、RTU、PLC、摄像头 RFID，以及手持移动终端。感知延伸系统包括： 网关：用于完成传感器、执行器的数据采集，以及RTU、PLC通信规约的转换和协议适配； 传感器：安装在油田勘探和生产现场（油井、气井、水井、计量站、集转站、处理厂等），完成温度 湿度、压力、液位、流量、功率、电压、电流、可燃气体浓度、有毒气体浓度、防腐等参数的采集； 执行器：安装在油由生产现场的执行单元，实现现场工艺设备的控制和调节； RTU、PLC：安装在油气生产工艺区，完成相关工艺设备的数据采集和监控： 摄像头：安装在生产工艺区或办公区，实现对现场设备运行状态或安防的监控； RFID：安装在重要设施、设备上，完成对设施、设备的人库、出库、维修、报废进行跟踪管理； 手持移动终端：如智能机等移动终端，用户可以通过终端上传数据或下载表单等内容

6.2.2网络传输系统

6.2.3应用业务系统

6.2.3.1业务支撑系统

完成对智慧油田所有相关业务的支撑，向业务应用系统提供统一的数据访问接口，负责对通过各科 专输方式传输的数据进行存储和分发，包括数据模型、业务模型、系统服务及接口等，为智慧油田的“后 台”。主要包括： 数据模型：实现海量数据的建模和分析，提供基于数据运算的各类模型； 业务模型：实现业务流程的建模和分析，提供基于业务的各类模型，如仿真模型等； 系统服务：提供基于服务的各类应用； 系统接口：为第三方系统（如ERP系统等）提供开放的数据交换接口

6.2.3.2应用系统

6.2.3.2.1巡检管理

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通过对油并、水并、计量间和站场等生产单元进行监控，用户可以通过网络，配合视频及采集数据 及时了解生产设备的最新状况，免除天气、道路、时间等客观因素的干扰，提高工作效率

6.2.3.2.2安全监控

监控展示油由设备的运转情况，包括油井、水井、计量间、站场、管网、车辆等生产单元，并在监控界 面中对生产单元异常报警进行提示。

6.2.3.2.3生产指挥调度

生产指挥调度主要包括： 实现油田常见的周期性生产任务（如量油、洗井、化验、测压、测电参、测功图、仪表标定、设备巡 检等）和其他紧急任务的管理、分配和提示； 对外出车辆进行查询和临时路单委派； 通过远程控制，随时调整设备的运转状况，保障生产稳定； 通过报表自动生成，了解油田生产数据，及时做出决策

6.23.2.4工况分析

系统对采集数据进行深 结果上报：为技术人员提 通过工况分析，系统实时反馈设

6.2.3.2.5统计分析

系统通过历史数据回溯，获得生产趋势，结合采油工程、地面工程、油藏工程等相关资料，进行区块 化分析，指定合理的优化方案供管理人员做参考和决策。同时，系统根据拟定的参数，实时汇报措施进 展，对措施效果进行评估。

6.2.3.2.6油藏分析

系统以区块的方式，对区块内地上、地下生产运行数据进行统计计算结合油藏工程资料，分析区块 的开发形式，寻找产量变化原因，分析区块注水情况，指定优化注水方案，分析区块剩余油情况，寻找潜 力油区；掌握区块各油层的压力状况，进行压力系统治理，最终，形成生产状况分布图，措施效果方案和 快策.辅助油田生产，提高开发效率

6.2,3.2.7应急指择

当厂区内设备单元生产数据出现异常时，自动触发系统告警，系统读取设备允许阈值，分梯级进行 多级预警与告警。告警管理通过智能分析，将告警情况传送于相应的管辖用户，保证告警信息的准确传 达，以便于维护人员及时抢修。同时，对于在阈值以内的数据，系统回溯历史趋势，当发现含水急剧上 升，产量下降、注水量下降、压力变化等情况时，自动进行风险预测，提醒相关人员进行核实

6.2.3.2.8安全管理

系统实现统一平台、统一管理、统一监控。对于油田生产重点岗位进行监控，对于异常及时发出

，并反馈于系统中，显示告警位置，提醒管理者和技术人员采取应对措施

6.2.3.2.9资产管理

实现油田企业除生产设备之外的企业资产管理。

6.2.3.2.10其他业务

除上述业务外的其他应用

6.2.3.3操作维护系统

操作维护系统应对应用系统和业务支撑系统进行操作和维护

6.3.1传感设备与网关的接口

6.3.2RTU、PLC与网关的接口

6.3.3视频监控设备的接口

预监控设备的接口，应符合YD/T1806一2008的

3.4网关与网络传输层的接口

6.3.5业务支撑平台与应用业务层的接口

6.3.6业务支撑平台与第三方系统的接口

中，当管理者需要了解油井的状况时，可以实时查询油井的状态。图4描述了数据查询类业务流程

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图4数据查询类业务流程

数据查询类业务流程包括以下步骤： a 业务支撑系统周期性地从感知延伸层设备获取相关数据；或感知延伸层设备主动上报相关 数据； b） 业务支撑系统对相关数据进行判断是否异常，并进行存储； 应用系统根据业务需要发送数据查询请求； d 业务支撑系统对用户进行认证和授权，查询该用户是否可以进行数据查询； e 业务支撑系统通过用户的认证和授权后，检查是否有相关的数据，如果没有相关数据则感知延 伸层设备发送查询数据请求，如果有相关的数据，直接到第7步； 感知延伸层设备返回相关的数据； 业务支撑系统返回查询的相关数据； h） 业务支撑系统将查询过程和查询结果记录到事件中。

在安全监控、生产调度、安全管理等业务中，需要对现场的执行器或者摄像头进行控制，例如在安 控中，管理者可以实时对现场中的摄像头进行远程控制，可以实时看到现场的情况。图5显示远程 类业务流程

图5远程控制类业务流程

远程控制类业务流程包括以下步骤： 用户通过应用系统向业务支撑系统发送远程控制请求； b） 业务支撑系统对用户进行认证和授权； C 业务支撑系统通过用户的认证和授权后，下发控制指令至感知延伸层设备； d） 感知延伸层设备执行相关控制命令； e） 感知延伸层设备返回相关执行结果至业务支撑系统； 业务支撑系统将执行结果返回应用系统； 8 业务支撑系统将控制操作过程和操作结果记录到事件中

在应急指挥业务中，当设备单元生产数据出现异常时，自动触发系统告警，系统读取设备允许阅 梯级进行多级预警与告警，并根据策略对设备单元进行远程控制。图6显示报警联动类业务流程

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图6报警联动类业务流程

报警联动类业务流程包括以下步骤： 业务支撑系统周期性地从感知延伸层设备获取相关数据；或感知延伸层设备主动上报相关 数据； b） 业务支撑系统对相关数据进行判断是否异常，如果异常记录为报警： 业务支撑系统向应用系统上报报警信息； d 应用系统启动联动逻辑控制程序； e） 应用系统向业务支撑系统下发控制指令，业务支撑系统转发控制命令至感知延伸层相关设备； f 感知延伸层相关设备执行相关命令； g 感知延伸层相关设备反馈相关执行结果至业务支撑系统； h） 业务支撑系统将报警联动控制结果上报应用系统： 业务支撑系统将控制操作过程及操作结果记录到事件中

感知延伸层包括感知设备、接人网关、传感网络。智慧油田对感知延伸层总体要求涉及扩展性、可 靠性、安全性、异构性、一致性和易用性等方面，具体包括： 扩展性：在已有传感网络内，可灵活增加新的传感节点； 可靠性：保证数据传输和获取过程中可靠性，数据不丢失； 安全性：保证感知层的数据安全，通过加密技术，控制访问权限； 异构性：支持多种异构网络，支持混合组网； 致性：经网关进行协议适配和转换，实现异构多系统的互联互通、资源共享：

易用性：方便安装、拆卸和维护

7.2感知延伸层能力要求

感知延伸层设备有以下类型： 传感类设备包括压力传感器、压力变送器、差压传感器、差压变送器、温度传感器、湿度变送器、 液位计、液位变送器、可燃气体探测器、有毒气体探测器、载荷传感器、角度传感器、位移传感 器、电量采集模块、电流传感器、电压传感器、流量计等； 分析类设备包括示功仪、含水仪、浊度仪、防腐监测仪、防泄漏监测仪、流量计算机、积算仪等： 开关类设备包括接触器、阀门控制器等； 调节类设备包括变频器、阀位控制器等

监控类设备包括模拟摄像头、数字摄像头。

感知延伸层设备应满足以下要求： 防爆要求是指用于危险区域的感知层设备需要满足相关防爆等级要求； 防腐要求是指用于腐蚀性环境的感知层设备需要满足相关防腐要求； 接口要求是指传感器或终端设备具备数字或模拟接口； 供电要求是指传感器或终端为低功耗设备，如支持休眠和唤醒，或支持电池、太阳能等多种供 电方式； 容错能力是指要求传感器或终端出现故障时，感知层自动触发报警，但不影响周围传感器或终 端的正常工作

感知延伸层设备应满足以下要求： 防爆要求是指用于危险区域的感知层设备需要满足相关防爆等级要求； 防腐要求是指用于腐蚀性环境的感知层设备需要满足相关防腐要求； 接口要求是指传感器或终端设备具备数字或模拟接口； 供电要求是指传感器或终端为低功耗设备，如支持休眠和唤醒，或支持电池、太阳能等多种供 电方式； 容错能力是指要求传感器或终端出现故障时，感知层自动触发报警，但不影响周围传感器或终 端的正常工作

专感网络应具 间、谷革 传感网络宜具备自

智慧油田对网络层的技术要求包括多样性、可靠性、安全性、高性能、可扩展性和易维护性等方面： 多样性：支持包括数据、视频等综合业务的传输； 可靠性：支持网络余配置，提供较强的容错能力，具备网络故障自诊断或快速诊断与恢复 能力； 安全性：支持基于网络层的安全服务，提供多种传输加密技术，能识别和阻止网络攻击； 高性能：提供低时延、低误码、低抖动、支持基于服务QoS保障机制：

可扩展性：网络可平滑升级，满足油田业务演进对于承载网络的扩展需求； 易维护性：具备远程编程或组态能力，支持远距离的服务功能。

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网络层能力要求如下： 支持星形、树形、环形、总线型、复合型组网形式； 支持不同传输速率、时延要求、传输间隔、数据包大小的数据可靠传输； 支持断网情况下局部区域的内部通信需求，至少应包括数据通信不受影响

网络层能力要求如下： 支持星形、树形、环形、总线型、复合型组网形式； 支持不同传输速率、时延要求、传输间隔、数据包大小的数据可靠传输； 支持断网情况下局部区域的内部通信需求，至少应包括数据通信不受影响

9.1业务支撑总体技术要求

业务支撑系统应为感知延伸层设备提供如下配置能力： 应支持将与设备能力相关的静态配置信息配置到相应的感知延伸层设备中： 应支持对感知延伸层设备（如网关、终端、摄像头）进行自动配置； 应支持对感知延伸层设备（如网关、终端、摄像头）的相关固件进行定制与远程升级能力。

9.1.2状态监测能力

提供对如下几类信息的监测和维护： 应支持对感知延伸层设备提供实时监测能力； 应支持对感知延伸层设备的位置、状态、可达性等动态信息的收集

9.1.3故障处理能力

故障处理能力包括： 应能检测应用系统的运行状态； 应支持周期性或按需检测网络/应用业务层和感知延伸层的连通性； 应能监控和管理网络/应用业务层和感知延伸层的运行状态； 应支持通过远程管理实现网络/应用业务层和感知延伸层相关设备的故障恢复

9.2网络管理能力要求

9.2网络管理能力要求

9.2.1网络设备管理

由于智慧油田是采用多种技术的接入网和运营商核心网，应支持如下各种管理能力要求 一支持对网络及其网元设备的管理能力：

支持各类网络间不同设备的QoS配置能力

9.2.2网络资源管理能力

网络资源管理能力包括： 应提供对各种网络资源的描述焊接钢管标准，可以包括：各类网元、网络拓扑、端到端路径、带宽、链路类 型等； 应提供应用系统的应用对网络资源的占用状况报告，如：业务路由、占用信道、消耗带宽、占用 链路信息等； 应提供对网络中被占用资源的可溯源能力，记录业务的发起者和目的地

用层和网络传输层应支持相同的接口数据格式、

应用业务层应采用防火墙、路由器、前置机等措施隔离内外网数据流进行事前管理，开通过入侵检 测软件、系统日志分析等进行事后分析管理。 外网隔离指在网络访问控制上，需要架设外网交换机，以此将内、外网分开。 数据分流指基于内、外网隔离，将内外网访问的数据流分开，分担数据流量，从而保护网络信息的 安全。

权限控制指通过口令对用户登录进行身份验证，并根据用户的权限配置界面。对于安全性要求较 高的用户验证，将登录用户与MAC地址绑定，使得固定的用户名只能在某一台主机上进行登录，防止 用户名和密码被盗窃。对不同级别的系统管理用户，赋予不同的角色，分配不同的管理权限；或通过用 占角色限定用户功能权限，保证相应权限的用户只能调度相应的功能模块，防止越权访问。 数据加密是指系统对关键敏感信息（如用户口令，数据交换文本等）进行加密处理，将加密后的密文 在网络中传输，并由接收方解密。对于用户口令等信息，用密文在数据库中存储

应用系统要求具有良好的安全机制保障数据的安全性，严格控制数据的直接访问，并定期对数据进 行内部备份、或远程存储备份。 数据访问管理是指对系统中数据的访问提供审计功能，记录访问操作的账号、访问的操作（读、写）、 方问的内容、访问的时间等。 数据加密和传输是指为了防止数据传输线路上的窃听、泄漏、篡改和破坏，可采用数据传输加密技 术是对传输中的数据流进行加密。

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系统应采用身份认证、业务认证、号码绑定等措施保障接人安全。 身份认证是指对接入系统的终端设备及用户提供完整的身份认证，防止用户身份冒充以及终端设 备克隆。经过验证并授权的终端设备和用户才能访问业务，获取业务信息等。 业务认证是指系统对终端设备或用户之间需要进行业务认证，为防止假冒用户使用授权的业务或 者合法用户使用未定制业务国家电网标准规范范本，终端设备或用户请求使用业务前必须经过严格的业务认证后才可接入 系统。

系统应采用身份认证、业务认证、号码绑定等措施保障接人安全。 身份认证是指对接入系统的终端设备及用户提供完整的身份认证，防止用户身份冒充以 备克隆。经过验证并授权的终端设备和用户才能访问业务，获取业务信息等。 业务认证是指系统对终端设备或用户之间需要进行业务认证，为防止假冒用户使用授权 者合法用户使用未定制业务，终端设备或用户请求使用业务前必须经过严格的业务认证后 系统