物聯(lián)網(wǎng)與三維 GIS 技術(shù)在油田設(shè)備設(shè)施管理中的應(yīng)用

0 引 言

隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，油田設(shè)備設(shè)施種類(lèi)日益增多，且數(shù)量龐大，企業(yè)以前的設(shè)備管理方式已經(jīng)不再適用。物聯(lián)網(wǎng)和三維 GIS 的發(fā)展，給油田設(shè)備設(shè)施管理帶來(lái)了新的機(jī)遇。油田設(shè)備設(shè)施可分為兩大類(lèi)，靜設(shè)備和動(dòng)設(shè)備。油田設(shè)備通過(guò)傳感，有利于及時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障; 利用可視化的形式進(jìn)行管理，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備的位置，對(duì)設(shè)備進(jìn)行精確定位，為設(shè)備管理與維護(hù)的后勤保障工作提供決策支持。

1 物聯(lián)網(wǎng)與三維地理信息概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別( RFID) 、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是繼計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)可以用三層結(jié)構(gòu)表示，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層即是各類(lèi)傳感器設(shè)備; 網(wǎng)絡(luò)層是各種通信網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)信息的傳遞與溝通，起到橋梁與紐帶的作用; 應(yīng)用層即是在感知層與網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上開(kāi)展的具體應(yīng)用，如智能油田等。目前，國(guó)內(nèi)主要大型油田在站庫(kù)部署的 SCADA 系統(tǒng)、DCS 系統(tǒng)等，用于采集井、間、站的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用與表現(xiàn)，并且，在未來(lái)的“十二五”中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將成為油田信息化建設(shè)最重要的組成部分。

地理信息系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)地球空間信息進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、分析和顯示的信息系統(tǒng)。由于 GIS 由地形圖演進(jìn)而來(lái)，現(xiàn)有的絕大多數(shù) GIS 都是用二維數(shù)據(jù)( x，y) 來(lái)描述對(duì)象。眾所周知，地球空間信息區(qū)別于其他類(lèi)型信息的最顯著標(biāo)志是其地域性( territorial) 、多維結(jié)構(gòu)特性( multi - dimensional structure) 和動(dòng)態(tài)變化特性( dynamic changes) 。因此，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中三維對(duì)象的逼真表示需要三維的方法。三維 GIS 不僅突破了空間信息在二維平面中單調(diào)展示的束縛，為信息判讀和空間分析提供了更好的途徑，也可為各行業(yè)提供更直觀的輔助決策支持。因此，空間信息的社會(huì)化應(yīng)用服務(wù)迫切需要三維 GIS 的支持，三維 GIS 已日益成為 GIS 發(fā)展的重要方向之一。更豐富、逼真的平臺(tái)，使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化，人們結(jié)合自己相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)就可以理解，從而做出準(zhǔn)確而快速的判斷。三維 GIS 在油田設(shè)備設(shè)施管理中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越受關(guān)注。

2 總體思路

2. 1 物聯(lián)網(wǎng)與 SuperMap GIS 的融合

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及各類(lèi)感應(yīng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)物———物、物———人之間的信息交換和通訊。地理信息技術(shù)的核心是 3S( GIS，GPS，RS) 技術(shù)，并可與 IT 技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用，如 GIS 與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GIS + 移動(dòng)通信技術(shù)等。GIS 與空間地理位置密切相關(guān)，其與物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系，可以從與位置相關(guān)的信息作為切入點(diǎn)。隨著 RFID 技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)與三維地理信息的結(jié)合越來(lái)越緊密。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把各類(lèi)感應(yīng)設(shè)備嵌入和裝備到與空間地理位置相關(guān)的油田各種設(shè)備設(shè)施中，利用互聯(lián)網(wǎng)及 GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，再結(jié)合 SuperMap GIS 可視化及信息集成方式，把此類(lèi)與空間位置相關(guān)的感應(yīng)設(shè)備在三維虛擬場(chǎng)景上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與 3DGIS 的集成與整合，建立可視化的基于SuperMap GIS 的物聯(lián)網(wǎng)原型系統(tǒng)。由此可見(jiàn) 3DGIS 已成為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要表現(xiàn)部分。

2. 2 設(shè)備之間物聯(lián)化管理

油田設(shè)備設(shè)施按照用途可以分為靜設(shè)備和動(dòng)設(shè)備。靜設(shè)備主要指的是只有靜態(tài)參數(shù)，不采集生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的設(shè)備，如磕頭機(jī)、儲(chǔ)油罐等; 動(dòng)設(shè)備指的即是物聯(lián)設(shè)備，包括儀器、儀表等。在油田生產(chǎn)過(guò)程中，使用大量的物聯(lián)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于設(shè)備設(shè)施管理上可以做到以下幾點(diǎn): ①與設(shè)備資產(chǎn)管理聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)全生命周期管理; ②在重要設(shè)備上安裝 RFID 有源標(biāo)簽，與相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)，當(dāng)此設(shè)備被移動(dòng)時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，通過(guò)短信等形式通知設(shè)備管理者，防止盜竊事件的發(fā)生; ③通過(guò)傳感技術(shù)，將設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)油田專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，在應(yīng)用軟件上進(jìn)行展示，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。④ 可以通過(guò)預(yù)評(píng)估結(jié)果排出相應(yīng)的檢修計(jì)劃和備品備件采購(gòu)計(jì)劃，從而加強(qiáng)檢修工作的針對(duì)性，提高信息設(shè)備運(yùn)維管理水平。

2. 3 設(shè)備設(shè)施二三維一體化管理新思路

目前，SuperMap 在業(yè)界率先推出“二三維一體化”的Realspace 技術(shù)，消除了三維 GIS 深度應(yīng)用的障礙，實(shí)現(xiàn)了二維與三維在數(shù)據(jù)管理、符號(hào)系統(tǒng)、分析功能、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面真正意義上的無(wú)縫整合，使三維 GIS 從簡(jiǎn)單的“看一看”升華為面向業(yè)務(wù)深度應(yīng)用的真三維空間信息管理系統(tǒng)。借助強(qiáng)大的二三維一體化技術(shù)特性，把油田1∶ 500， 1∶ 1 000，1∶ 2 000 大比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與油田井、間、站庫(kù)虛擬三維場(chǎng)景相結(jié)合，用戶可以實(shí)現(xiàn)在油田設(shè)備設(shè)施管理等領(lǐng)域進(jìn)行兼顧海量數(shù)據(jù)性能與場(chǎng)景顯示精細(xì)度的應(yīng)用，達(dá)到數(shù)據(jù)管理、可視化應(yīng)用、空間分析的效果。

總之，把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與 SuperMap Realspace 二三維一體化技術(shù)相結(jié)合，將為油田設(shè)備精細(xì)化管理與運(yùn)維提供了新的思路。