物联网与三维 GIS 技术在油田设备设施管理中的应用

0 引 言

随着信息化技术的快速发展，油田设备设施种类日益增多，且数量庞大，企业以前的设备管理方式已经不再适用。物联网和三维 GIS 的发展，给油田设备设施管理带来了新的机遇。油田设备设施可分为两大类，静设备和动设备。油田设备通过传感，有利于及时监控设备的运行状态、及时发现故障; 利用可视化的形式进行管理，有利于及时发现故障设备的位置，对设备进行精确定位，为设备管理与维护的后勤保障工作提供决策支持。

1 物联网与三维地理信息概述

物联网是通过射频识别( RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是继计算机互联网与移动通讯网络之后的又一次信息产业革命。物联网的技术体系结构可以用三层结构表示，即感知层、网络层、应用层。感知层即是各类传感器设备; 网络层是各种通信网络，负责信息的传递与沟通，起到桥梁与纽带的作用; 应用层即是在感知层与网络层的基础上开展的具体应用，如智能油田等。目前，国内主要大型油田在站库部署的 SCADA 系统、DCS 系统等，用于采集井、间、站的生产运行数据，都是物联网技术的具体应用与表现，并且，在未来的“十二五”中，物联网技术的应用将成为油田信息化建设最重要的组成部分。

地理信息系统是一个对地球空间信息进行编码、存储、转换、分析和显示的信息系统。由于 GIS 由地形图演进而来，现有的绝大多数 GIS 都是用二维数据( x，y) 来描述对象。众所周知，地球空间信息区别于其他类型信息的最显著标志是其地域性( territorial) 、多维结构特性( multi - dimensional structure) 和动态变化特性( dynamic changes) 。因此，对现实世界中三维对象的逼真表示需要三维的方法。三维 GIS 不仅突破了空间信息在二维平面中单调展示的束缚，为信息判读和空间分析提供了更好的途径，也可为各行业提供更直观的辅助决策支持。因此，空间信息的社会化应用服务迫切需要三维 GIS 的支持，三维 GIS 已日益成为 GIS 发展的重要方向之一。更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。三维 GIS 在油田设备设施管理中的应用已经越来越受关注。

2 总体思路

2. 1 物联网与 SuperMap GIS 的融合

物联网技术是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，它是要通过网络及各类感应设备来实现物———物、物———人之间的信息交换和通讯。地理信息技术的核心是 3S( GIS，GPS，RS) 技术，并可与 IT 技术进行集成应用，如 GIS 与数据库技术、GIS + 移动通信技术等。GIS 与空间地理位置密切相关，其与物联网的联系，可以从与位置相关的信息作为切入点。随着 RFID 技术的发展，物联网与三维地理信息的结合越来越紧密。采用物联网技术，把各类感应设备嵌入和装备到与空间地理位置相关的油田各种设备设施中，利用互联网及 GPRS通信网络，再结合 SuperMap GIS 可视化及信息集成方式，把此类与空间位置相关的感应设备在三维虚拟场景上，实现物联网与 3DGIS 的集成与整合，建立可视化的基于SuperMap GIS 的物联网原型系统。由此可见 3DGIS 已成为物联网的一个重要表现部分。

2. 2 设备之间物联化管理

油田设备设施按照用途可以分为静设备和动设备。静设备主要指的是只有静态参数，不采集生产运行数据的设备，如磕头机、储油罐等; 动设备指的即是物联设备，包括仪器、仪表等。在油田生产过程中，使用大量的物联设备。物联网技术运用于设备设施管理上可以做到以下几点: ①与设备资产管理联动，实现设备资产全生命周期管理; ②在重要设备上安装 RFID 有源标签，与相关设备实现了联动，当此设备被移动时发出报警信息，通过短信等形式通知设备管理者，防止盗窃事件的发生; ③通过传感技术，将设备采集的实时数据通过油田专网进行传输，在应用软件上进行展示，实时掌握设备的运行状态。④ 可以通过预评估结果排出相应的检修计划和备品备件采购计划，从而加强检修工作的针对性，提高信息设备运维管理水平。

2. 3 设备设施二三维一体化管理新思路

目前，SuperMap 在业界率先推出“二三维一体化”的Realspace 技术，消除了三维 GIS 深度应用的障碍，实现了二维与三维在数据管理、符号系统、分析功能、应用开发等方面真正意义上的无缝整合，使三维 GIS 从简单的“看一看”升华为面向业务深度应用的真三维空间信息管理系统。借助强大的二三维一体化技术特性，把油田1∶ 500， 1∶ 1 000，1∶ 2 000 大比例尺基础地理信息数据与油田井、间、站库虚拟三维场景相结合，用户可以实现在油田设备设施管理等领域进行兼顾海量数据性能与场景显示精细度的应用，达到数据管理、可视化应用、空间分析的效果。

总之，把物联网技术与 SuperMap Realspace 二三维一体化技术相结合，将为油田设备精细化管理与运维提供了新的思路。