王輝　叢榆坤　陳金陽(yáng)　王敏

摘 要：以專(zhuān)業(yè)人才的工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合企業(yè)對(duì)能源裝備制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的技能需求，文中提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智慧化油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)教學(xué)裝置。設(shè)計(jì)開(kāi)放式、多維度、創(chuàng)新性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，為機(jī)械、電氣、石油等專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程提供真實(shí)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，能夠提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);教學(xué)設(shè)備;智慧油田;數(shù)據(jù)采集;能力培養(yǎng);能源裝備

中圖分類(lèi)號(hào)：TP484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）04-00-02

0 引 言

中國(guó)石油全面推進(jìn)“十三五”信息技術(shù)總體規(guī)劃實(shí)施，一批批智慧化油田相繼邁上新臺(tái)階，在為全面建成世界水平綜合性國(guó)際能源公司，努力實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化的兩化深度融合，打造信息化中國(guó)石油的數(shù)字化企業(yè)過(guò)程中提供著有力支撐。智慧化油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)集采集、傳輸、監(jiān)測(cè)、展示、分析于一體的信息化管理系統(tǒng)，也是智慧化油田的核心。近些年，隨著高等職業(yè)教育的快速發(fā)展，為滿(mǎn)足能源裝備類(lèi)企業(yè)對(duì)高技能復(fù)合型人才的需求，迫切需要一種適合高職學(xué)生的智慧化油田數(shù)據(jù)采集教學(xué)裝置。因此，本文旨在提出一種面向職業(yè)院校的智慧化油田數(shù)據(jù)采集教學(xué)裝置的研制思路。1999年，東北大慶油田首次在全球范圍內(nèi)提出了數(shù)字化油田的理念，到2008年，在克拉瑪依誕生全球首個(gè)數(shù)字化大油田。中國(guó)石油石化已有8個(gè)油田實(shí)施了數(shù)字化油田項(xiàng)目。實(shí)際上，數(shù)字油田是逐步發(fā)展與完善的，是一個(gè)系統(tǒng)工程。所謂的數(shù)字化油田就是建設(shè)一套超大型的SCADA系統(tǒng)。數(shù)字化油田是油田信息化建設(shè)的最終戰(zhàn)略目標(biāo)，得到了全世界石油企業(yè)的廣泛關(guān)注。在“十二五”末，信息化水平大幅提升，保持國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)一流。開(kāi)展信息化三大標(biāo)志性工程建設(shè)，標(biāo)志著中國(guó)石油數(shù)字化油田建設(shè)又邁入“智慧化”時(shí)代，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有智慧化油田相關(guān)教學(xué)設(shè)備的

研究。

盤(pán)錦市是全國(guó)最大的稠油、高凝油生產(chǎn)基地和重要石化工業(yè)基地。近年來(lái)，盤(pán)錦市著力打造“空間轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、社會(huì)轉(zhuǎn)型、機(jī)制體制轉(zhuǎn)型”四個(gè)轉(zhuǎn)型的總體發(fā)展格局，形成了追蹤世界前沿的能源裝備制造（含海工配套裝備）等產(chǎn)業(yè)體系，迫切需要大量高素質(zhì)能源裝備制造的技術(shù)人才做支撐。隨著智慧化油田的普及，迫切需要將新技術(shù)引入課程中來(lái)，通過(guò)對(duì)該技術(shù)的深入研究，結(jié)合高職教育的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)該教學(xué)設(shè)備的研制，解決學(xué)生對(duì)智慧化油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝調(diào)試能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，將教學(xué)緊密與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合，為培養(yǎng)學(xué)生一線(xiàn)工程實(shí)踐能力、科技創(chuàng)新能力提供了良好的條件，也填補(bǔ)了暫無(wú)此類(lèi)型教學(xué)設(shè)備的空白。

1 教學(xué)設(shè)備總體設(shè)計(jì)

以單井生產(chǎn)參數(shù)采集系統(tǒng)研究假設(shè)，設(shè)計(jì)制造本教學(xué)裝置，具體如圖1所示。本系統(tǒng)創(chuàng)新之處在于，首次將圖1所示工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成適合學(xué)生實(shí)訓(xùn)的教學(xué)設(shè)備，有效解決了學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與企業(yè)一線(xiàn)生產(chǎn)實(shí)踐脫鉤的問(wèn)題，提高了學(xué)生對(duì)智慧化油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試能力。硬件部分主要由PLC控制器、電參數(shù)模塊、GPRS模塊、無(wú)線(xiàn)載荷變送器、無(wú)線(xiàn)壓力變送器、無(wú)線(xiàn)液位計(jì)模塊和位置傳感器組成，根據(jù)不同的井組選裝相應(yīng)的上述硬件設(shè)備后，構(gòu)成數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與發(fā)射系統(tǒng)。應(yīng)用軟件部分主要由油井計(jì)量專(zhuān)用服務(wù)器程序、GPRS模塊管理中心程序、控制軟件、基層客戶(hù)端報(bào)警和管理軟件、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)布平臺(tái)等組成。

本文所提出的智慧化油田數(shù)據(jù)采集教學(xué)裝置無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)方面用數(shù)傳電臺(tái)通信模塊DTU和CDMA/GPRS兩種通信模式，并根據(jù)需要可以在兩種通信模式間切換。傳感器儀器儀表主要包括電參數(shù)模塊、GPRS模塊、無(wú)線(xiàn)載荷變送器、無(wú)線(xiàn)壓力變送器、無(wú)線(xiàn)液位計(jì)模塊、抽油機(jī)一體化示功儀，它們將采油井的工作狀態(tài)采集出來(lái)，傳輸至PLC控制器，再經(jīng)數(shù)傳電臺(tái)通信DTU和CDMA/GPRS模塊傳輸至數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，能夠完成示功圖、電流圖（或功率圖）、電流、電壓、溫度、壓力等參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)監(jiān)視功能，具有靜態(tài)數(shù)據(jù)瀏覽和編輯等功能，包括抽油機(jī)型號(hào)、配置電機(jī)型號(hào)、油井井號(hào)、沖程、線(xiàn)路名稱(chēng)、量程、報(bào)警上下限、油井井況等方面的數(shù)據(jù)，并能添加新開(kāi)油井、刪除停產(chǎn)油井、修改作業(yè)井的基本數(shù)據(jù)。本教學(xué)設(shè)備可以單獨(dú)使用模擬單井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也可以多個(gè)設(shè)備同時(shí)聯(lián)網(wǎng)使用，來(lái)模擬多井口數(shù)據(jù)采集，此時(shí)采用輪換查詢(xún)的方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，模擬真實(shí)的智慧化油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要自由組合。本教學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖2所示。未來(lái)可引入GIS地理信息管理系統(tǒng)，能非常直觀(guān)形象地反映整個(gè)油區(qū)油井的工作狀況。

2 結(jié) 語(yǔ)

在盤(pán)錦市雙元培育改革試點(diǎn)城市建設(shè)背景下，結(jié)合本區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源裝備高技能復(fù)合型人才的需求，深入石油類(lèi)企業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)調(diào)研，將企業(yè)真實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)整合后引入課堂教學(xué)，為了達(dá)到專(zhuān)業(yè)課程與崗位需求無(wú)縫銜接，開(kāi)發(fā)了適合機(jī)電類(lèi)、石油類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)載體，即智慧化油田數(shù)據(jù)采集教學(xué)裝置。

目前，該教學(xué)裝置擬在電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)試行，設(shè)計(jì)了開(kāi)放、創(chuàng)新、多維度的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。在具體實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的方式完成硬件調(diào)試、軟件編制等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，能夠?qū)崿F(xiàn)由“以前的學(xué)生被動(dòng)接受老師教育模式”到

“學(xué)生能夠獨(dú)立自主創(chuàng)新、設(shè)計(jì)調(diào)試和實(shí)際實(shí)施”新的人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)了大學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決工程問(wèn)題的能力，也提高了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：王 輝（1982—），男，副教授，研究領(lǐng)域?yàn)樽詣?dòng)控制、圖像處理與模式識(shí)別。