孤东厂油区井场信息化5G方案

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1、孤东厂油区井场信息化5G方案1、背景随着4G进入规模商用，面向2020年级未来的第五代移动通信（5G）已成为全 球通信发展热点。相对4G，5G将以一种全新的网络架构，提供缝制10Gbps以上的 带宽、毫秒级时延，及超高密度连接，实现网络性能新的跃升。ITU定义了5G三 大场景：增强移动带宽（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）、大规模机器 类通信（mMTC）。相对应ITU的三大场景，我国IMT2020与提出了连续广域覆盖、 热点高容量、低时延高可靠、低功耗大连接等四大场景。1、行业趋势：5G是新一轮移动通信的演进方向自20 世纪80 年代以来，移动通信每十年出现新一代革命性技术，推动着

2、信 息通信技术、产业和应用的革新，为全球经济社会发展注入源源不断的强劲动力。 截至目前，移动通信技术已经历了1G至4G四个时代，正朝着第五代移动通信技 术（5G）阔步前行，由此引发的新一轮技术创新浪潮正在蓄积。2、5G实现“万物互联”，满足更多垂直行业需求相比于4G以人为中心的移动宽带网络，5G网络将实现真正的“万物互联”， 并缔造出规模空前的新兴产业，为移动通信带来无限生机。物联网扩展了移动通 信的服务范围，从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联，使移动通信技术 渗透至更加广阔的行业和领域。垂直行业是5G时代重要的业务场景，从传统以人 为中心的服务拓展至以物为中心的服务。能源、车联网、工业

3、控制等物联网行业 的业务特征和对网络的需求差异巨大，传统网络一种架构满足所有场景的设计模 式难以满足5G时代新业务新能力的要求。3、云化网络架构、边缘计算解决多样化垂直行业需求对通信网络的挑战以 8K 视频、 3D 视频、工业控制、政企私有云等业务方向为突破，朝着大 带宽、低时延和海量连接演进，未来业务需求将给通信网络带来巨大挑战：以8K视频、3D视频、VR/AR为代表的增强宽带业务将对网络带宽产生 数百Gbps的超高需求，从而对回传网络造成巨大传输压力。以V2X、工业互联网为典型代表的超可靠低时延业务需要端到端1ms级 超低时延支撑。仅仅依赖无线与固网物理层与传输层技术进步，无法满足苛 刻的

4、时延需求。以智慧城市、智能楼宇为典型代表的海量连接业务将产生海量数据，导致运营管理的巨大挑战。各种实践表明，仅仅由云端集中统一监控无法支撑 如此复杂的物联系统，必须引入本地化的智能控制与管理技术。为解决多样化垂直行业需求，引入边缘业务平台，依靠边缘计算提供的存储、 计算、网络、加速等资源，将部分关键业务应用下沉到接入网络边缘，减少网络 传输和多级转发带来的带宽与时延损耗，并借助统一边缘计算平台本地化管理与 运维，降低CAPEX/OPEX的同时，满足未来5G业务发展的性能需求。 针对上行数据，不需要在本地网络处理的业务数据经过 MEC 平台透传至 移动核心网，需要在本地处理的业务数据则通过 ME

5、C 平台完成 GTP 解 封装后分流至本地网络。 对于下行数据，来自Internet的非本地网络产生的业务数据通过MEC平台透传至基站，而来自本地网络的业务数据通过 MEC 平台后被封装成S1-U 数据传给基站。本地分流的规则包括按域名、IP地址或者用户ID进行分流等。同时，未 来的网络将是4G、5G、WiFi等多接入融合的网络，边缘业务平台具备支持多网 融合的分流能力。2、5G 试点需求评估本次5G试点，主要验证采油管理一区井场、站场的视频监控；3、5G 试点方案3.1基于5G的视频监控整体架构采油管理一区井场、站场的自控和视频数据，先上传至5G CPE终端，然后通 过5G网络回传至生产指挥

6、中心机房。管理直 生产指揮屮呛生产现塢3.1.1 管理区管控平台 采油管理一区新建管理区管控平台，采用 SCADA 系统对整个管理区生产数据 的自动采集和监测，进行统一的调度、管理，各SCADA系统通过通信网络，将数 据上传至采油厂生产指挥中心。3.1.2 视频监控视频监控主要由前端摄像、视频传输、显示存储三部分组成。前端摄像部分 是监控系统的前沿部分，设计采用网络化的高清摄像机，通过5G网络将信号传 输至生产指挥中心，通过视频综合服务器以及磁盘阵列将前端信号进行实时显示 控制及存储。井场摄像机需设置在能监控到油井正面以及井场内重要设备处，摄像机位置 需避开阳光直射，站场摄像机设置在站场敏感区

7、域、重要操作间等区域。井场摄 像机配套照明灯对油井进行昼夜监视，站场摄像机利用已有照明装置。正常运行 图像在保存1530个工作日后，进行统一处理（删除或保存）。3.1.2.1 方案设计 采用区域监控总体覆盖，重点单井监控补充的方式对整个油区进行全天候 监视，以便预防各类盗窃破坏场区设施，及时发现险情给予报警，保证安全生 产。设计对50以上的重点单井进行监控，对其余油井采用红外热成像监控， 共对285座重点井场（含2井式井组51个）、39座配水间、东一联合站以及污水站 设置视频监控点，区域监控新建红外热成像监控系统2套。(1) 井场部分对 285 座重点井场根据需要设置视频监控系统，按照胜利油田

8、生产信息化 2015 年的指导意见，重点井场主要为：易发生安全环保问题的滩海井、高产井、 重点井组、边远井、偷盗破坏高发井。井场视频监控需具有智能分析功能，当发 生闯入报警时，系统可以自动报警并能对井场进行喊话广播，对闯入者进行警示。井场数据及视频监控图像通过5G网络传输至相应管理区生产指挥中心。井场设置12m监控立杆，杆上安装监控摄像机、30W防水扬声器、补光灯、 通信箱、近距网桥等设备。井口监控效果见图 3.3-1。口 JUH-H 冨晦Ji，Vine-匚If；*和硕j?Rkhi wn- TBifs Nftini图 3.3-1 井口监控效果图IJ1J軻 CIS、lVMIVXH0JUW 曲yj

9、rs-jrUxra，- |EttarSH-T* Vi *Y 2 A卍* T * O S3HQ电勺HZfl EKWtt一 9QjU*Un u .-! Uw：r|在注采105站和注采107站新建红外热成像系统2套，实现偏远油井、滩海重要区域、油区内重要道路的区域监控。红外热成像点布置见图 3.3-2。采油IPA采油讪采;由由DA采一由PA采:宙|、评厂采;由 PA丢;由PA.讥秦油I诚“_ /I ._V/邛人采严咎“八*叹J 采油 1.-. J( 宋;由臥|? /.抑Y东乘油A采油: PA图3.3-2红外热成像点布置图(2) 配水间 配水间内设高清数字半球机，监控配水间生产情况，监控图像及自控数据

10、 通过站内新建近距网桥传送至汇聚点，然后通过网络传输至相应管理区生产指 挥中心。(3) 东一联 东一联建有高清摄像机37路，实现了站内主要设备点、道路、周界的视频 全覆盖，目前外输泵房、计量间等主要设备操作间无视频监控。为实现联合站重点区域的视频全覆盖，消除安全隐患，设计在原油外输泵 房、压缩机房、柴油泵房等操作间合计新上防爆筒机8台，污水外输泵房、药 剂泵房、提升泵房、氮气间等操作间合计新上高清数字半球机7台。 3.1.2.2主要工程量视频监控主要工程量见表3.3-3。视频监控主要工程量表序号主要工程内容单位数量备注1高清智能球机台2852防爆筒机720P台83高清数字半球机台464红外热成

11、像仪套25防水扬声器30W台285序号主要工程内容单位数量备注6补光灯台2857电源线RVV 2X1.0km0.8583芯广播电缆3X1.5mm2km0.579金属软管DN25根28510电涌保护器-P0E个33911摄像机安装支架个3393.1.3通信网络3.1.3.1方案设计采用5G网络为视频监控及自控数据提供可靠的传输通道，整体网络拓扑结构见图5G CPE*本删据流IPRAN樓无W? 閤南M岛)Bl GW C旳核心网1学面生庐邸中C? (M)SW-U F6樓心网用卢面油田加氐边嫌计規 ()IFRAMC聪通传筍说奋1网络拓扑结构图高清摄像头与5G CPE通过网线连接，将视频图像通过5G C

12、PE上传到5G基 站，5G基站通过联通IPRAN传输网络回传至东营油田MEC边缘计算中心，再通过 专线将视频图像传送到生产指挥中心。3.1.3.2 5G 基站部署方案1)组网方案a、整体策略：采用NSA option3X组网，新建5G，锚点采用现网4G 1800M 频段，5G采用3.5G。b、5G核心网：对接已开通青岛5G试点核心网，核心网添加TAlist即可。c、基站BBU侧：BBU采用4/5G共框模式。d、基站RRU侧:新增5G射频模块，其中5G为射频和天线一体化模块AAU5613；e、IPRAN传输：分BBU上联传输接入，5G需1个10GE光口，4G需1个GE 光口；通过IPRAN和承载

13、网与5G核心网和5G网管互通。整体组网站点组网0Q4G打WM.MMAAAfiffil-C. HghJM5l UPLWII4：iULK; *PLMN: HAAHD喻叭MiRAHjX ChlyUE*革抄育.目畛征EISA： SliCMfPLMNBrSA UEH-VIHtEBEir/Tj L17,t bbf/TL PIJ p潮 PThfL、1.5IPTf3(NH)2）建设方案a、无线站点方案5G基站直流供电方案：拉远距离小于100米15鶴叩_冲叫：IOS I -100mD3U5S3CDCOU理祐100A. jtA:as亂殆.芒谐建e严打亦；|OOMAA.5613AAU5S-35G站点配套需求参数内容

14、电源输入电源DC -48V空开要求（DCDU输 入）2*100A, 16方线缆BBU5900直接供电需要2路空开，不小于25AAAU直流供电需要双路30A供电，或米用单路，供电不小于1*40A传输BBU上联传输端口要 求1*10GE 端口BBU和RRU间光路需 求每RRU 一路，不支持级联大面安装方式抱杆安装，抱杆直径要求60-114mm安装要求4/5G小区同覆盖承重要求不小于47KG（每AAU）；具体能力由铁塔进行评估，AAU 具体参数见下表空间要求DCDU要求每一台RRU需要两路DCDU输出，每一台BBU5900需要两 路DUDU输出，若不满足，需新增DCDU，2*100A输入BBU空间要

15、求需新增一台4/5G BBUGPS要求GPS安装需求5G必须安装GPS提供始终，最多可以采用1分4合路器要求打通到5G核心网BBU上联传输互通要 求规格类别子规格5G AAU参数工程规格尺寸795mm x 395mm x 220mm重量40kg （不含安装件）电源AAU5613支持-48V DC电源，正常工作电压范围为-36VDC-57V DC天面抱杆直径要求60-114mm迎风面积正面：550N(150km/h)侧面：222N(150km/h)后面：515N(150km/h)CPRI 接口2 个 eCPRI 接口, SFP，接口速率 25.78125G/10.3125G工作温度-40 C+5

16、5 C（无太阳辐射）机械臂下倾角-20 +203133 5G CPE产品说明5G CPE是5G网络高性能的终端设备，将5G信号转换成WLAN信号和网线接 入，为用户提供5G网络接入服务，产品规格如下：频段发射功率MIMO3.5/3.7/4.5/4.9 GHz26 dBm2T4R带宽Wi-Fi100 MHzGiga Wi-Fi:802.11b/g/n, llac, 2.4 GHz & 5 GHz接口2 x RJ-45 LAN 接口最大功耗供电120WDC： 11.4V12.6V；AC : 100V240V重量2.5kg体积（直径*高）137mm*275mmI3.1.4 生产指挥中心3.1.4.1

17、 基本职能根据生产需要管理区生产指挥中心。管理区生产指挥中心负责对采油管理 一区所辖油气生产单位及各站场设施运行进行监测和控制，实现日常管控、综合 监控分析、应急指挥的需要，同时通过现场采集的实时数据对生产进行分析，在 突发事件发生时可在指挥中心实时接入现场的语音、图像、视频等信息，掌握现 场动态。生产指挥平台建设内容主要包括新增硬件设备和软件平台两部分。3.1.4.2 硬件设备硬件设备主要新增服务器、监控计算机、存储设备、交换机、网络安全设 备等。涉及的主要设备如下：（1）服务器设备配置数据采集服务器1台，主要用于部署数据采集软件和实时数据库；配 置应用服务器1台，主要用于部署功图软件、关系

18、数据库和WEB发布。 数据采集服务器（1台）SCADA数据采集服务器集采集和实时功能于一体，负责采集井、站RTU和PLC 的实时数据，并存入实时数据库，为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。 数据采集服务器中运行通信管理软件，完成与各站的PLC或RTU的通信链接、协 议转换、网络管理等任务。 应用服务器(1 台)应用服务器集功图、关系和 WEB 功能于一体，主要部署油井示功图监控计 量管理系统软件，从关系数据库中取出基础数据，经过处理计算，将算产结果和 报警信息写入关系数据库。并为网络中的其它服务器和工作站提供数据。服务器 运行标准数据库软件(如 Oracle、SQL 等)，提供开放软件接

19、口和标准物理接口。 视频服务器 视频管理平台采用软硬件一体化设备，由硬件服务器和平台管理软件组成，支持单机工作模式、集群冗余模式和级联模式。系统的扩容可通过多机堆叠方式 实现。通过级联方式能实现多级管理，下级平台通过级联，将各种资源、信息推 送给上级平台从而实现信息共享和多级指挥调度。(2) 监控计算机 主要用于工控网、视频网、系统应用等三方面，配置各高性能计算机(或工 作站)共 2 台。(3) 存储设备配置用于生产监控和视频监控数据存储的磁盘阵列 1 套。数据存储系统需 要满足系统实时性、稳定性、可扩展性和易管理性的要求。(4) 交换机 可网管型汇聚交换机，用于管理区内所有视频、工控网络数据

20、交换转发， 采用三层交换机，16 电 8 光。(5) 网络安全设备用于生产网络隔离和安全防护的防火墙 1 套。(6) 环境设备机房环境设备包括UPS电源1套，42U设备机柜1套。3.1.4.3 软件系统按照胜利油田 2015 年生产信息化建设指导意见，每个管理区部署生产指挥 系统软件 1 套。生产运行管理平台主要包括生产监控、报警预警、生产动态、调 度运行、生产管理和应急指挥等功能。(1) 生产监控采油生产系统以 2 个层次显示采油生产实时监控信息，分别为采油厂级、区 域级。系统可实时显示各层次的油井生产过程信息，如油井生产功图、温度、回 压、电参数等单井生产实时信息，以及开采液量、开井数、开

21、井时率、能耗等统 计信息。系统实现油井功图诊断功能，油井示功图分析软件采用了专家系统和模式识 别技术，根据采集的示功图数据能够对抽油井的工作状态做出准确的分析，判断 出油井的沙卡、掉杆、结腊等故障。软件根据故障智能分析提供解决对策，工程 师还可以完善对策库，对每一次故障解决进行记录使软件具有自学习功能。工程 师通过该软件准确快速判断油井生产情况，做出正确的解决方案。注水系统主要监控注水站、注水管线、注水井，通过工艺流程图，可以实时 查看注水系统各生产环节动态信息，并根据情况实现远程调节。系统可显示各类 别、各层次的注水系统生产过程信息，如流量、压力与温度等实时信息，以及注 水量、能耗、能效等统

22、计信息。系统可依据运行参数及时做出分析判断及预警， 并可按照需求对注水系统数据进行综合统计分析以及报表的生成。(2) 报警预警报警的管理支持分专业的报警处置管理。预警部分实现指标异常的预先提 醒，建立预警模型进行事前的预警提示。报警预警根据专业化管理的要求分采 油、注水、集输、巡护等专业设置，包括警示定位、警示处置、历史查询、报 警预警的阈值参数设置管理。结合生产监控数据针对生产异常情况进行实时预报警，以预警事前处置为 主，报警事后处置为辅，突出一井一策预警管理，逐步由事后管理向事前管理 转变，超前发现问题，减少事故发生。(3) 调度运行调度运行主要体现调度组织与协调功能,包括调度日志、岗位人

23、员动态、生 产会议、重点工作、拉油运行、管网运行、电网运行等。实现工作协调内容(日 常维护等)及执行反馈，能够快速定位巡线巡护人员、自动记录协调组织过程的 视频资料。(4) 生产管理生产管理主要是日常生产技术管理方面的应用，分为采油、注水、集输、开 发四部分，对应地质、工艺、集输等技术管理岗位。分采油管理、注水管理、集 输管理、开发管理、巡护管理。采油管理主要围绕采油工艺所关注的工况分析、时率统计、系统效率、平衡 率、清防蜡、计量考核等；注水管理围绕水质、超欠注、加药、耗电、注水系统 效率分析等；集输油处理系统、污水系统加药管理、站库能耗分析等；开发管理 围绕产量跟踪和增减产因素分析、井组管理

24、进行功能设计；巡护管理包括巡护跟 踪、巡护工作量统计、巡护管理考核等。(5) 应急指挥应急指挥系统负责管理区应急突发事件的指挥处理，包括应急预案管理、应 急预警以及应急指挥。管理区应急处理预案包括火灾、爆炸、井喷、气象灾害、 重大污染、危险化学品泄漏、放射性事件、道路安全事故、群体性事件等一系列 应急处理预案，应急预案管理包括应急预案、应急机构及人员管理，应急预案启动条件及级 别管理，为应急事件处理提供详细资料和辅助决策，帮助指挥员指挥调度和各系 统协同，提高应急事件处理的科学性和时效性。根据生产实时信息，遇到突发安全事故时，系统可以启动应急预警机制，及 时给各相关部门和系统发出预警信息，以提前做好防护准备，提高灾害和事故防 护能力。遇到重大安全事故和特大自然灾害时，管理区将启动应急指挥预案，采用应 急指挥系统进行指挥调度和各部门协同。预案启动时，系统将以短信、邮件、电 话等通讯技术手段及时通知应急处理小组成员，以及各相关机构和人员，及时调 度各机构人员和物质，将灾害损失减少到最小。