物聯(lián)網與三維 GIS 技術在油田設備設施管理中的應用

0 引 言

隨著信息化技術的快速發(fā)展，油田設備設施種類日益增多，且數量龐大，企業(yè)以前的設備管理方式已經不再適用。物聯(lián)網和三維 GIS 的發(fā)展，給油田設備設施管理帶來了新的機遇。油田設備設施可分為兩大類，靜設備和動設備。油田設備通過傳感，有利于及時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)故障; 利用可視化的形式進行管理，有利于及時發(fā)現(xiàn)故障設備的位置，對設備進行精確定位，為設備管理與維護的后勤保障工作提供決策支持。

1 物聯(lián)網與三維地理信息概述

物聯(lián)網是通過射頻識別( RFID) 、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡，它是繼計算機互聯(lián)網與移動通訊網絡之后的又一次信息產業(yè)革命。物聯(lián)網的技術體系結構可以用三層結構表示，即感知層、網絡層、應用層。感知層即是各類傳感器設備; 網絡層是各種通信網絡，負責信息的傳遞與溝通，起到橋梁與紐帶的作用; 應用層即是在感知層與網絡層的基礎上開展的具體應用，如智能油田等。目前，國內主要大型油田在站庫部署的 SCADA 系統(tǒng)、DCS 系統(tǒng)等，用于采集井、間、站的生產運行數據，都是物聯(lián)網技術的具體應用與表現(xiàn)，并且，在未來的“十二五”中，物聯(lián)網技術的應用將成為油田信息化建設最重要的組成部分。

地理信息系統(tǒng)是一個對地球空間信息進行編碼、存儲、轉換、分析和顯示的信息系統(tǒng)。由于 GIS 由地形圖演進而來，現(xiàn)有的絕大多數 GIS 都是用二維數據( x，y) 來描述對象。眾所周知，地球空間信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著標志是其地域性( territorial) 、多維結構特性( multi - dimensional structure) 和動態(tài)變化特性( dynamic changes) 。因此，對現(xiàn)實世界中三維對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，空間信息的社會化應用服務迫切需要三維 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，使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化，人們結合自己相關的經驗就可以理解，從而做出準確而快速的判斷。三維 GIS 在油田設備設施管理中的應用已經越來越受關注。

2 總體思路

2. 1 物聯(lián)網與 SuperMap GIS 的融合

物聯(lián)網技術是在互聯(lián)網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術，它是要通過網絡及各類感應設備來實現(xiàn)物———物、物———人之間的信息交換和通訊。地理信息技術的核心是 3S( GIS，GPS，RS) 技術，并可與 IT 技術進行集成應用，如 GIS 與數據庫技術、GIS + 移動通信技術等。GIS 與空間地理位置密切相關，其與物聯(lián)網的聯(lián)系，可以從與位置相關的信息作為切入點。隨著 RFID 技術的發(fā)展，物聯(lián)網與三維地理信息的結合越來越緊密。采用物聯(lián)網技術，把各類感應設備嵌入和裝備到與空間地理位置相關的油田各種設備設施中，利用互聯(lián)網及 GPRS通信網絡，再結合 SuperMap GIS 可視化及信息集成方式，把此類與空間位置相關的感應設備在三維虛擬場景上，實現(xiàn)物聯(lián)網與 3DGIS 的集成與整合，建立可視化的基于SuperMap GIS 的物聯(lián)網原型系統(tǒng)。由此可見 3DGIS 已成為物聯(lián)網的一個重要表現(xiàn)部分。

2. 2 設備之間物聯(lián)化管理

油田設備設施按照用途可以分為靜設備和動設備。靜設備主要指的是只有靜態(tài)參數，不采集生產運行數據的設備，如磕頭機、儲油罐等; 動設備指的即是物聯(lián)設備，包括儀器、儀表等。在油田生產過程中，使用大量的物聯(lián)設備。物聯(lián)網技術運用于設備設施管理上可以做到以下幾點: ①與設備資產管理聯(lián)動，實現(xiàn)設備資產全生命周期管理; ②在重要設備上安裝 RFID 有源標簽，與相關設備實現(xiàn)了聯(lián)動，當此設備被移動時發(fā)出報警信息，通過短信等形式通知設備管理者，防止盜竊事件的發(fā)生; ③通過傳感技術，將設備采集的實時數據通過油田專網進行傳輸，在應用軟件上進行展示，實時掌握設備的運行狀態(tài)。④ 可以通過預評估結果排出相應的檢修計劃和備品備件采購計劃，從而加強檢修工作的針對性，提高信息設備運維管理水平。

2. 3 設備設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，消除了三維 GIS 深度應用的障礙，實現(xiàn)了二維與三維在數據管理、符號系統(tǒng)、分析功能、應用開發(fā)等方面真正意義上的無縫整合，使三維 GIS 從簡單的“看一看”升華為面向業(yè)務深度應用的真三維空間信息管理系統(tǒng)。借助強大的二三維一體化技術特性，把油田1∶ 500， 1∶ 1 000，1∶ 2 000 大比例尺基礎地理信息數據與油田井、間、站庫虛擬三維場景相結合，用戶可以實現(xiàn)在油田設備設施管理等領域進行兼顧海量數據性能與場景顯示精細度的應用，達到數據管理、可視化應用、空間分析的效果。

總之，把物聯(lián)網技術與 SuperMap Realspace 二三維一體化技術相結合，將為油田設備精細化管理與運維提供了新的思路。