油田4G網絡井場通信建設方案

2018-05-23 15:23

一、背景概述

   油氣田數據、視頻遠傳及自動化控製,經過多年建設,已經基本實現了數字化管理,隨著移動通信4G信號的普及和物聯網技術的發展,基於4G傳輸的井場數字化管理及車輛監控APN專網通信係統在石油天然氣行業中快速發展。 4G物聯網技術以其方便快捷的無線通訊優勢、強大的智能化功能及較低的成本迅速在油氣田得到應用。

二、現狀

1.網絡現狀

  目前大部分采油、采氣單位使用光纜、電台、網橋等技術自建專用網絡進行通信。

2.井、站場使用設備現狀

  為實現井、站場數字化管理,井、站場安裝了網橋(電台)變送器、RTU、(PLCDTU)攝像機、視頻服務器、對講係統、風力發電係統、太陽能發電係統、蓄電池等多種設備、設施來實現數據采集、回傳、控製的數字化應用,但在使用過程中存在諸多問題需要解決。

3.當前井、站場數字化建設中存在以下問題:

1光纜建設費用巨大;

2)短波電台帶寬窄,無法滿足現有設備設施的數據傳輸與自動化控製要求;

3)網橋自己建設傳輸網絡建設費用極大;

4)傳輸網絡維護投入的人力、物力費用高;

5)經常發生中繼故障,造成大麵通信中斷;

6)井站場通信、傳輸設備多,故障多,每年的維護工作量大。

三、解決方案

1.APN專網應用要求

(1)按照公司要求,各有關單位應選擇通信公司的網絡開展無線APN網建設;

(2)APN專網的用戶接入路由器與內網之間必須采用防火牆進行隔離,並在防火牆上進行IP地址和端口過濾;

(3)SIM卡僅開通該專用APN,限製使用其他APN

(4)APN接入點配備的無線通信模塊由第三方提供,必須符合公司統一的技術規範和要求,必須具備斷點續傳功能;

(5)APN專網的IP地址,建設單位應按業務需要,統一規劃並分配對應的辦公網或生產網IP地址;

(6)所有氣、油井流量及當地視頻監控,月流量為4G

2.APN專網搭建

  中心采用APN專線,所有點都采用內網固定IP客戶,中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡,雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接,在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN,普通用戶不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN,防止其他非法用戶的進入。用戶在內部建立RADIUS服務器,作為內部用戶接入的遠程認證服務器(或在APN路由器內,啟用路由器本地認證功能)。隻有通過認證的用戶才允許接入,用以保證用戶內部安全。

  用戶在內部建立DHCP服務器(或在APN路由器內,啟用DHCP功能),為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平台之間采用端到端加密,避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火牆進行隔離,並在防火牆上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時性,安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高,適合於安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。APN專網搭建如下圖所示:


  •  3.設備選型 

       通過對存在的問題進行分析,總結井場數字化建設需求及APN搭建的幾個要點,目前4G視頻數據監控終端CMFQY530-83F能夠有井場設備通信的使用方便、節省費用、安裝簡單、智能化程度高、維護容易的特點,可以很好的解決存在的問題,適合於井場的4G通信要求,滿足井場的各類應用。

    4.可實現功能
    4G視頻數據監控終端CMFQY530-83F可以實現:

    (1)數據檢測功能:自動監測、記錄采油設備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、 液位、界麵、含水、示功圖、紅外報警等數據;

    (2)數據共享功能:所測數據以及采油設備的工作狀態可以傳輸到APN局域網上,實現多方遠程數據共享;

    (3)顯示功能:總流程顯示、分組流程顯示、全部數據列表、分組數據列表、單個儀表曆史數據列表,對於日、月、年顯示、故障列表顯示;
    (4)輔助分析功能:及時發現停電、缺相、油管堵塞、盜油、液麵過低、配重不平衡等異常情況;
    (5)報警功能:如果檢測值超過設定範圍,即聲光告警,並能在屏幕上顯示出現問題的儀 表名稱以及參數超出的範圍,若有多個數據報警,將按順序顯示超值列表;
    (6)井場廣播及對講功能;
    (7)現場視頻回傳、抓拍、存儲、闖入報警;
    (8)預設管理軟件,實現設備自動控製。
    四、安裝步驟

    1.APN專網搭建;

    2.視頻數據監控終端CMFQY530-83F 4G與現場視頻設備,儀器儀表設備數據對接;
    3.與數據監控平台數據對接。
  • 、預計效果

           4G無線通信係統的搭建,不僅擺脫了大規模光纜的架設,而且大大降低了油田的安全隱患,提高了油田的整體設備設施監控水平,為油田節約了大量的財力、物力,有效避免了光纜線路常年維護繁重的工作及巨大的費用,為萬物物聯打好了堅實的基礎。4G視頻數據監控終端的使用能夠使現有的井場設備、設施得到了全麵控製與管理,實現了設備自動化與智能化控製,使油田井場的自動化智能化水平得到了進一步提高。