孤东厂油区井场信息化5G方案

1、孤东厂油区井场信息化5G方案1、背景随着46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，推动着信

2、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、工业控制等物

3、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.X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 刻的时延需求。-以智

4、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MEC平台完成GTP解

5、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5GCPE终端，然后通 过5G网络回传至生产指挥中心机房。生产现场3.1.1管理区管

6、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，

7、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。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、

8、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。图3.3-1井口监控效果图在注采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。弟油I PA采;.由i-E乘凋I -吐索油队.采油茱油M耒油冏巩J ( 采;南邓/.皿顼L

9、-尔钠4采油二P.A.图3.3-2红外热成像点布置图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 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。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

10、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-POE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 CPE上传到5G基 站，5G基站通过联通IPRAN传输网络回传

11、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、56核心网：对接己开通青岛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和承载网与56核心网和5G网管互通。整体组网站点组网PLWII4：

12、iULKJi 虹 G 的； *TZlI/ JL P-LMNt hAA号gif I MinAhjXChlyUE 心 NJUU*不戏电.EISA： SliCMfPLMNB仆崛日日B皿UE H-VIHtEBEFA、TJ t RBPhi-iLBBF VL PIJ pEMPTm 心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AAU 史 131niD3U5S3CDCOU泌100A.】讶ODM：5G37&二游冬W呼弟站|AA.5613AAU5S-35G站点配套需求参数内容电源输入电源DC -48V空开要求（DCDU输 入）2*100A，16方线缆BBU590

13、0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，不支持级联天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

14、用1分4合路器要求打通到56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+55 C(无太阳辐射)机械臂下倾角-20 +203.1.3.3 5G CPE产品说明5G CP

15、E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, 11ac, 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*275mm3.1.4生产指挥中心3.1.4.1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

16、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

17、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

18、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。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。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。交换机可网管型汇聚交换机，用于管理区内所有视频、工控网络数据交换转发， 采用三层交换机，16电8光。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。环境设备机房环境设备包括UPS电源1套，42U设备机柜

19、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。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

20、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。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。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)