基于物联网技术智慧化油田数据采集教学装置的研制

王辉　丛榆坤　陈金阳　王敏

摘 要：以专业人才的工程能力培养为导向，结合企业对能源装备制造类专业学生的技能需求，文中提出一种基于物联网技术智慧化油田数据采集系统教学装置。设计开放式、多维度、创新性的实训项目，为机械、电气、石油等专业相关课程提供真实的实训环境，能够提高学生综合设计能力和工程实践能力。

关键词：物联网技术;教学设备;智慧油田;数据采集;能力培养;能源装备

中图分类号：TP484文献标识码：A文章编号：2095-1302（2020）04-00-02

0 引 言

中国石油全面推进“十三五”信息技术总体规划实施，一批批智慧化油田相继迈上新台阶，在为全面建成世界水平综合性国际能源公司，努力实现信息化与工业化的两化深度融合，打造信息化中国石油的数字化企业过程中提供着有力支撑。智慧化油田数据采集系统是一个集采集、传输、监测、展示、分析于一体的信息化管理系统，也是智慧化油田的核心。近些年，随着高等职业教育的快速发展，为满足能源装备类企业对高技能复合型人才的需求，迫切需要一种适合高职学生的智慧化油田数据采集教学装置。因此，本文旨在提出一种面向职业院校的智慧化油田数据采集教学装置的研制思路。1999年，东北大庆油田首次在全球范围内提出了数字化油田的理念，到2008年，在克拉玛依诞生全球首个数字化大油田。中国石油石化已有8个油田实施了数字化油田项目。实际上，数字油田是逐步发展与完善的，是一个系统工程。所谓的数字化油田就是建设一套超大型的SCADA系统。数字化油田是油田信息化建设的最终战略目标，得到了全世界石油企业的广泛关注。在“十二五”末，信息化水平大幅提升，保持国际先进、国内一流。开展信息化三大标志性工程建设，标志着中国石油数字化油田建设又迈入“智慧化”时代，但目前国内还没有智慧化油田相关教学设备的

研究。

盘锦市是全国最大的稠油、高凝油生产基地和重要石化工业基地。近年来，盘锦市着力打造“空间转型、经济转型、社会转型、机制体制转型”四个转型的总体发展格局，形成了追踪世界前沿的能源装备制造（含海工配套装备）等产业体系，迫切需要大量高素质能源装备制造的技术人才做支撑。随着智慧化油田的普及，迫切需要将新技术引入课程中来，通过对该技术的深入研究，结合高职教育的特点。通过对该教学设备的研制，解决学生对智慧化油田数据采集系统的安装调试能力和解决实际问题的能力，将教学紧密与企业生产实践结合，为培养学生一线工程实践能力、科技创新能力提供了良好的条件，也填补了暂无此类型教学设备的空白。

1 教学设备总体设计

以单井生产参数采集系统研究假设，设计制造本教学装置，具体如图1所示。本系统创新之处在于，首次将图1所示工业现场系统转化成适合学生实训的教学设备，有效解决了学生实训内容与企业一线生产实践脱钩的问题，提高了学生对智慧化油田数据采集系统的设计调试能力。硬件部分主要由PLC控制器、电参数模块、GPRS模块、无线载荷变送器、无线压力变送器、无线液位计模块和位置传感器组成，根据不同的井组选装相应的上述硬件设备后，构成数据自动采集与发射系统。应用软件部分主要由油井计量专用服务器程序、GPRS模块管理中心程序、控制软件、基层客户端报警和管理软件、后台数据库发布平台等组成。

本文所提出的智慧化油田数据采集教学装置无线通信技术方面用数传电台通信模块DTU和CDMA/GPRS两种通信模式，并根据需要可以在两种通信模式间切换。传感器仪器仪表主要包括电参数模块、GPRS模块、无线载荷变送器、无线压力变送器、无线液位计模块、抽油机一体化示功仪，它们将采油井的工作状态采集出来，传输至PLC控制器，再经数传电台通信DTU和CDMA/GPRS模块传输至数据采集服务器，能够完成示功图、电流图（或功率图）、电流、电压、温度、压力等参数的实时趋势、历史趋势监视功能，具有静态数据浏览和编辑等功能，包括抽油机型号、配置电机型号、油井井号、冲程、线路名称、量程、报警上下限、油井井况等方面的数据，并能添加新开油井、删除停产油井、修改作业井的基本数据。本教学设备可以单独使用模拟单井数据采集系统，也可以多个设备同时联网使用，来模拟多井口数据采集，此时采用轮换查询的方式收集井口控制器数据，模拟真实的智慧化油田数据采集系统，可以根据教学实际需要自由组合。本教学设备的结構组成示意图如图2所示。未来可引入GIS地理信息管理系统，能非常直观形象地反映整个油区油井的工作状况。

2 结 语

在盘锦市双元培育改革试点城市建设背景下，结合本区域经济发展对能源装备高技能复合型人才的需求，深入石油类企业生产一线调研，将企业真实的工业现场系统整合后引入课堂教学，为了达到专业课程与岗位需求无缝衔接，开发了适合机电类、石油类专业的教学载体，即智慧化油田数据采集教学装置。

目前，该教学装置拟在电气自动化技术、机电一体化、物联网技术等相关专业试行，设计了开放、创新、多维度的实训项目。在具体实训项目的教学实施过程中，学生以团队合作的方式完成硬件调试、软件编制等实训项目。在整个学习过程中注重培养学生职业素养、团队精神以及严谨的工作态度，能够实现由“以前的学生被动接受老师教育模式”到

“学生能够独立自主创新、设计调试和实际实施”新的人才培养模式的转变，培养了大学生自主学习和解决工程问题的能力，也提高了大学生创新创业的质量。

参考文献

[1]崔晓雨.油田信息化关键技术及其应用研究[J].中国管理信息化，2018（10）：159-160.

[2]徐英卓，张瑞佳.智能井场数据远程传输系统的研究与应用[J].石油工业计算机应用，2017（1）：20-23.

[3]徐庆，杜昱.基于业务流程驱动的“智慧油田”建设探索与实践

[J].信息系统工程，2017（10）：34-35.

[4]王利君.智能油田建设中的关键技术研究与应用[J].中国管理信息化，2017（7）：164-167.

[5]张乃禄，胡伟，郭永宏，等.油田注水井生产工况智能分析与诊断[J].油气田地面工程，2011（9）：54-55.

[6]刘凯.基于物联网技术的数字化油田建设[J].中国石油和化工标准与质量，2012（7）：86.

[7]李颖.油气田物联网系统单井数字化建设[J].油气田地面工程，2013（12）：145.

[8]容涛，张乃禄，刘祥周，等.基于物联网的智能井场数据传输系统[J].油气田地面工程，2013（9）：27-28.

[9]江峰.地方高校新工科背景下大学生创新能力培养探索[J].教育现代化，2019（41）：1-2.

[10]王胜利.基于文化图式的翻译教学概念流利能力培养[J].哈尔滨职业技术学院学报，2019（4）：145-147.

作者简介：王 辉（1982—），男，副教授，研究领域为自动控制、图像处理与模式识别。