首先,讓我們回顧一下上世紀90年代初美國的信息高速公路計劃。1993年,克林頓政府為了刺激美國經濟,占據信息業的制高點,提出了“國家信息基礎設施行動計劃(NII)”既被人們通俗地稱為“信息高速公路”。克林頓政府在冷戰結束以后,選擇建設“信息高速公路”作為刺激國內經濟發展、增加就業機會、保持和奪回美國在重大關鍵技術領域一度削弱的國際領先地位。這如同當年的政府把上世紀跨越北美的鐵路建設和本世紀50年代美國高速公路網的建設,作為抑制蕭條、刺激經濟增長的戰略舉措一樣。
“信息高速公路”計劃,為美國全社會提供了高級信息服務。同時,催生出一大批新型產業,具體說來如:電子購物、多媒體電子郵件、視頻會議、遠程辦公(Telework)、計算機支持下的合作辦公(CSCW)、遠程教育(Teleclass)、遠程醫療、虛擬圖書館、虛擬博物館、電子報刊、網上游戲、視頻點播、交互式電視等。
1、物聯網概念
通俗地講,物聯網就是將所有物體連接在一起的網絡。主要有三個方面特征:一是互聯網特征;二是識別與通信特征;三是智能化特征。因此,從概念上講,物聯網定義為:物體通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備,按約定的協議,將物體與互聯網連接起來,以進行信息交換和通信,從而實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
2、物聯網產生的背景和演進
1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議上首先提出了物聯網這個概念,當時基于互聯網、RFID技術、EPC標準,在計算機互聯網的基礎上,利用射頻識別技術、無線數據通信技術等,構造了一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網“Internet of things”簡稱物聯網。
2005年ITU在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上正式確定了“物聯網”的概念。2009年1月28日,奧巴馬就任美國總統后,與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”,IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念,建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。
2009年8月,溫家寶總理在視察中科院無錫物聯網產業研究所時,提出“感知中國”。作為以油氣資源生產為主要產業的克拉瑪依,產業鏈相對單一,抵御經濟風險的能力較弱。如何改變這一現狀,尋找新的經濟增長點?是當地政府努力探索的問題。而新疆油田公司提出的用信息技術打造一個全新的油氣田-智能油田,正是我們努力突破經濟發展瓶頸、尋找新的經濟增長點的最佳模式。油氣資源生產和信息技術結合是“1+1”大于2的模式,有無限的增長潛力。
3、油氣田生產和物聯網的建設
油氣生產有五大流程:油氣舉升、注入、計量、油氣集輸、油氣處理。如何運用信息技術來進行生產管理、提升工作效率?新疆油田公司從1995年開始啟動油田的信息化建設,到2008年率先在全國建成了“數字油田”,實現了用計算機來管理油田生產。
數字油田滿足了生產和管理的需求,各油田建立了各自的油氣生產現場工況監控、分析與管理和視頻監控系統,并正在當前生產中發揮重要作用。但這些系統是由軟件開發公司和油田用戶結合各自油田生產的特點和實際情況合作開發的,主要是為了滿足油田公司、采油廠、作業區等各級目標用戶生產運行管理的需要。由于受地域、地形地貌、氣候條件、油藏地質、社會環境差異的影響,因此各油田油氣生產數字化的功能不盡相同,建設也具有各自的特殊性。在軟件平臺、開發環境、系統組態方式上都有很大差異,還沒有形成統一的系統。針對目前油氣生產過程管理的現狀,急需一套綜合信息平臺來解決油田在信息化、數字化建設中存在的問題。因此,建設面向生產操作過程的油氣物聯網系統,顯得尤為緊迫。
“十二五”期間,中國石油全面推進信息系統的持續提升和深化應用,開展國家物聯網應用示范工程建設。2012年4月底,中國石油股份公司正式啟動建設油氣生產物聯網系統(A11)項目,選擇區塊為:風城超稠油油田油氣生產物聯網系統示范工程、塔里木油田9個油氣供應物聯網應用示范工程、大慶油田采油九廠開展齊家北區塊物聯網應用示范工程等。國外的油氣田物聯網案例有:挪威國家石油公司于2005年啟動的“整合運營項目”、英國石油公司始于2003年的“未來油田”項目、殼牌公司的智能油田等均已體現經濟效益。
4、油氣田物聯網的重點技術問題
按物聯網三層體系架構,底層是感知數據的感知層,中間是數據傳輸的網絡層,最上面則是內容應用層。
以油氣生產物聯網為例,從三層體系結構來看,每一層都有一些技術問題需要解決。從采集控制層的終端接入組網到應用層的海量數據處理,從單個傳感器節點的節能降耗到整個物聯網系統的信息安全;待解決的問題涉及生物、物理、通信、微電子、計算機等眾多學科領域。這里重點討論以下幾個問題:
(1)要重視標準的制定。物聯網是一個涉及眾多行業應用的實踐性技術領域,其領域跨度非常廣。在涉及互聯互通等共性問題方面盡早制定相應的標準,如統一編碼規則、數據規范、基礎應用平臺的中間件接口標準等。以油氣生產物聯網為例,其涉及技術較多,應用形式多樣,涉及的標準相對分散,目前并沒有相應的國家標準標或者行業標準可以參照。在早期的油田數字化建設中,各油田采用不同廠商的產品,水平參差不齊,數據開放性差,集團公司層面缺乏統一的自控數據命名規范或數據字典,容易導致因數據格式不一致而造成的數據交換障礙。為了實現不同平臺物聯網的互聯互通,數據共享,降低系統運維成本,需要在集團公司范圍內統一油氣田相關物聯網建設標準。因此,要重視標準問題的戰略性地位。
(2)要重視數據的挖掘分析。數據挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機的實際應用數據中,挖掘出隱含的、未知的、對決策有潛在價值的數據的過程。物聯網數據可以分成幾種類型:RFID數據流、地址/唯一標識、描述數據、位置數據、環境數據和傳感器網絡數據等,它給物聯網的管理、分析帶來巨大的挑戰,如何在這海量的數據集中發現有用的信息已成為數據挖掘研究的重點。
(3)制定物聯網安全體系。隨著互聯網向物聯網的逐步演進,物聯網不僅繼承了現有信息安全體系的漏洞,同時由于其自身的特點,又引入了一些新的安全問題:①傳感器節點等終端接入設備由于能量和計算能力的限制,通常無法使用復雜的安全認證機制,極易成為整個物聯網安全體系的短板;②物聯網的終端節點常常部署在無人監控的場景中,攻擊者可以輕易對這些設備進行改造或干擾;③物聯網中終端節點數量龐大,種類繁雜,所采集的海量數據具有明顯的多源異構性,難以提供統一的安全保護體系。鑒于這些特點,對物聯網的信息安全保障提出了更高的要求,僅僅依靠現有的網絡信息安全體系是無法滿足安全保障的。因此,建立適用于物聯網的信息安全體系已經成為了保證物聯網應用安全可靠,推動其發展、普及的關鍵。
5、油氣田物聯網和經濟升級轉型
“物聯網”被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。業內專家認為,物聯網一方面可以提高經濟效益,大大節約成本;另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。石油行業是物聯網應用比較早的行業,國外BP、Shell等石油巨頭的示范項目已經產生了明顯的經濟效益,這種經濟效益主要是來自于物聯網帶來的管理提升。那么,就石油行業物聯網系統平臺的建設和推廣是否能成為石油企業借力信息技術實現經濟多元化發展的一次轉型機會呢?
讓我們先看看IBM的成功轉型之路,實現從計算機硬件制造商向技術服務提供商的轉型。第一次轉型:電子商務。在很多人還不知道電子商務為何物的情況下,IBM提出了“電子商務”的戰略理念,這一理念的提出使IBM實現硬件廠商到“軟件+硬件”的轉型。第二次轉型,電子商務隨需應變,IBM全面轉向服務,向客戶提供從戰略咨詢到解決方案的一體化服務。自此,IBM成功實現“軟件+硬件+服務”的第二次轉型。第三次轉型:“智慧星球”。這次轉型也被業界認為是IBM具有顛覆性的一次產業轉型,使IBM一腳跨出IT領域,不僅提供IT服務解決方案,也提供商業和戰略咨詢。
IBM的轉型是受到市場競爭壓力的驅使,而作為以油氣資源生產的企業,壓力來自于象石油這種化石能源是不可再生性的,并且人類對其的巨大消耗,使其正在逐漸走向枯竭。因此,作為油氣資源生產的企業也要轉型,那么我們該如何走轉型之路?新疆油田公司擁有對復雜地層構造的勘探技術和先進的油田生產管理水平,同時在數字油田的建設中培養了一支能力很強的信息人才隊伍。在從數字油田到智慧油田的建設過程中,能否借力信息技術將我們對油田生產的管理經驗和勘探開發的技術作為一種“技術服務產品”進行輸出,為其他油田或行業服務?IBM的技術服務憑借其優勢在各行各業中開展,為何我們不利用在石油行業的優勢在這一領域引領潮流、走向世界的舞臺?
6、結論
物聯網是世界信息產業的第三次浪潮,代表了下一代信息產業發展的重要方向。目前,世界上越來越多的國家和地區已經將發展物聯網確定為培育核心競爭力的戰略重點。作為油氣資源生產的企業,油氣田物聯網是提高工作效率的最佳選擇,是促進經濟發展和企業轉型的最佳途徑。
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