采用移动通信实现钻井队信息网络互连

黄河钻井总公司信息管理中心DATE\@"M/d/yyyy"10/10/2003PAGE第7页共8页用无线方式实现钻井队信息网络互连黄河钻井总公司2003.09用无线方式实现钻井队信息网络互连摘要：计算机连网依据传输介质的不同，可以分为有线连网和无线连网。有线连网传输介质分为同轴电缆、双绞线和光缆等。无线连网又可分为微波通信、移动通信和卫星通信，对于不同行业应用领域的企业来说，可以根据自身物理位置、企业需求和经济承受能力来选择和构架不同形式的计算机网络，最终找到一种适应于本企业自身发展的网络解决方案。在石油行业中，钻井施工是油田勘探开发过程中一个非常重要的环节，钻井队又是钻井施工的主体，是油田石油勘探开发中最基本的单元。在胜利油田，共有100多只钻井队，大部分钻井队常年要在油田内不同地区、不同区块进行流动，有时还需要跨油田、跨省市甚至走出国门进行钻井施工，如果是近距离生产指挥和信息交流还可以通过报话机完成，但超出一定距离后通信就会出现中断，与公司总部交流非常困难，钻井数据得不到及时采集，生产情况得不到及时反映。特别是在外部施工的钻井队，管理、技术指导的人员需要飞机往返，增加了钻井生产的成本，影响到钻井生产和调度指挥的正常运行。随着现代网络技术和通信技术的迅速发展和日益成熟，使得钻井队采用无线连网成为可能。由于钻井队的流动性和钻井成本因素，我们先采取了大部分钻井队选用移动通信（满足少量数据传输），偏远地区无移动通信信号、建井周期较长的重点井、超深井采取卫星通信（满足实时数据采集需要）的网络连接方式，将所有从事钻井施工的钻井队利用无线网络接入到油田综合信息网中，实现钻井生产、调度指挥、数据采集和资料管理的网络化和自动化。一、基本概况在卫星通信方面，除需要安装卫星地面接收设备外，由于是定向通信，卫星地面设备在每一次搬迁安装时需要重新调整。另外，根据数据传输需求来还要选择租用不同的信道带宽，信道带宽与运营成本成正比。对于移动通信来讲，则有许多种可以选择的方式。企业网中常用的移动数据通信技术有：GSM、GPRS、CDMA、CDPD蜂窝数字分组数据系统、DECT无线接入系统、红外线数据通信系统、无线扩频通信系统。其中，GSM通信系统、CDPD通信系统一般由电信部门提供网络服务，DECT无线接入系统的服务即可由电信部门提供，也可以由企业自己组建。这种三种移动通信技术的优点是覆盖范围大，缺点是通信速率低。红外数据通信系统、无线扩频通信系统一般由企业自己组建，这两种移动通信技术的优点是通信速率高，缺点是覆盖范围小，相互通信的设备必须直接可视，不能满足钻井队流动性的要求。另外，常见的定向无线通信还包括微波通信、卫星通信、红外激光通信等宽带通信技术，这些无线通信技术可以提供的服务包括100M的快速以太网、155M的SDH、622M的ATM等，但缺点是通信成本较高，不能够大面积推广。针对以上几类无线数据通信的特点，并根据钻井队伍流动性强、野外作业的实际情况和信息流量等诸多要素，钻井队伍信息系统互连最终是少量采用卫星通信，大部分采用移动通信方式，即采用移动无线上网的解决方案。二、设计目标设计目标一：钻井队信息网络系统是以无线方式实现与胜利油田综合信息网（千兆光纤网）互连，少量重点探井、超深井、长建井周期井要实现钻井信息中心的卫星远程互连，大部分钻井队以移动无线方式实现与钻井信息中心的网络互连。另外，这两套无线通信系统都要能够保证稳定可靠的运行。设计目标二：要开发基于实时数据采集的实时数据采集设备和采集软件，基于钻井生产和调度指挥的钻井工程一体化软件、钻井成本管理软件、钻井工程数据库系统和采取分级授权的网络WEB信息发布系统。系统实现功能：实现所有钻井生产的网上动态指挥，科学地调度钻井队伍和在网上合理地组织生产；实现钻井工程技术的现场管理，进行现场工程施工常用计算；实现钻井数据实时采集、数据资料的网络化管理，准确及时对井史资料进行修改和查询；实现钻井成本控制的科学化管理，切切实实的降低钻井成本；最后系统应当能够为企业决策层和管理层提供网上信息查询和数据共享，使企业经营管理水平和决策水平有所提高，使得钻井队技术素质、市场竞争能力和核心竞争能力明显增强，能够更好地为企业长远发展服务，促进公司经济效益的全面提高，实现公司的可持续发展。钻井队信息网络系统框架图GPRS40K/sGPRS40K/s油田用户100M/s钻井数据库1000M/s油田用户100M/s钻井数据库1000M/s胜利油田综合信息网1000M/s胜利油田综合信息网1000M/s油田用户100M/s油田用户100M/s油田用户100M/s油田用户100M/s三、实施方案1.系统硬件环境实施方案在蜂窝数字数据系统中，有三种方式可供选择，第一种是GSM系统，第二种是GPRS系统，第三种是CDMA系统。其中，GSM是一种电路交换系统，网络速率为每秒9.6K比特/秒；收费方式与手机通信方式一致。GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，GPRS网络支持的理论最高速率为171.2kbps，日常用户接入速度为40Kb/秒，与现有的GSM系统最根本的区别是，GPRS是一种分组交换系统，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，具有永远在线、按量计费、快速登录、自如切换、高速传输的特点；CDMA有IS-95A、IS-95B以及CDMA2000等几种，IS-95B就是现在大家通常所讲到的窄带CDMA，它是基于2G的一种网络技术，采用的数据传输的方式也是与GSM一样的电路交换型，IS_95A（CDMA1x）是一种CDMA的2.5代的技术，CDMA2000则是3代的一种网络技术。现在大部分运营商和国内即将建设的CDMA是IS-95B，也就是说还只是CDMA的2代的网络，目前，中国联通也在力推CDMA1x，但网络的覆盖与钻井队野外偏远地区施工还有一定差距。综合上述三种方式，根据钻井队上网方式、成本情况和信息流量的实际，在移动通信方式上我们选用了GPRS系统来实现无线上网。在钻井队信息网络硬件配置上，在公司钻井数据中心配备一套卫星接收装置，用来接收钻井队实时传送回来的数据。同时配置两台高性能专用服务器，一台作为钻井信息系统的数据服务器，另一台作为钻井信息系统的应用服务器（WEB服务器）。在客户端配置上，对于偏远地区无移动通信信号、建井周期较长、需要实施实时数据采集的重点井、超深井，需要采用卫星通信方式，相应钻井队配备一套自动数据采集仪器（地质录井仪或八参仪），在钻井施工驻地还需要配备一套卫星地面接收设备。对于有移动信号覆盖地区的钻井队，则配备一套GRPS无线上网卡，GPRS卡选用的是加拿大生产的AirCard750。根据钻井队经常流动性的系统需求以及钻井队使用自发电的实际情况，为公司每一个基层钻井队配备了具备充电电池的便携式笔记本电脑，用于报表打印的A4幅激光打印机。由于钻井施工现场电源电压的不稳定性，还同时配备了专用净化稳压电源、UPS设备。即使在停电时还可以继续保证相应网络设备的运行，进行相应软件功能和数据项目的操作，保证数据能够及时存储和备份。钻井队所配置笔记本的规格型号为：IBMA31-M3C/M:1.8G/256M/40G/56KFax|Modem/10-100MEthernet/15”TFT。通过以上网络设备和电脑硬件设备的配备，达到了钻井队信息网络系统设计的硬件基本要求，也满足和适应了钻井队进行现场施工的实际。2.系统软件环境实施方案系统硬件环境的建立只是为系统运行建立起一条高等级公路，为此还需要相应的软件配套。在经过充分调查和研究后，钻井队信息系统软件环境建设包括三个部分，一是钻井信息中心钻井数据库的建设，二是钻井工程一体化软件的建设，三是WEB信息平台的建设。我们在钻井队和钻井信息中心采用了服务器/客户端方式，在总公司内部之间采取WEB方式，为总公司领导决策层和内部各单位之间提供WEB查询。一是中心钻井数据库的建设在钻井信息中心系统数据库建设方面，服务器端网络操作系统采用的是Unix系统，后端的数据库采用的ORACLE9i数据库系统，对钻井信息中心的数据库采取专人管理、分级授权、定期维护和数据备份。二是钻井工程一体化软件建设在经过充分调查和研究后，钻井一体化软件系统在钻井队上的应用采用的是服务器/客户端方式，前端软件选取目前比较流行的面向对象型的软件开发平台PowerBuilder8.0。在经过项目调研、需求分析、系统设计和开发、测试后，钻井工程一体化软件系统最后投入现场试运行。该软件系统包括钻井实时数据采集系统、钻井调度指挥系统、钻井经济技术指标系统、钻井井史管理系统、钻井工程管理系统和钻井成本管理系统。钻井一体化软件系统功能基本上覆盖了钻井队生产施工的所有工作范围，基本满足了钻井对信息化建设的设计需求。三是在WEB平台提供的信息服务建设在对公司领导、生产部门、经营部门提供数据服务方面，我们采取的是利用分级授权的WEB查询方式。利用动态网页制作软件ASP、JSP和PHP来完成网页的制作，并将钻井队传入到钻井信息中心ORACLE9I中数据经过处理，根据各部门的不同需求及时发布在钻井信息中心主页上。公司领导、各部门也可以将决策信息、生产指挥命令发送到网页上，钻井队能够及时查询，并采取相应的措施。对于卫星远程实时数据采集，还可以在WEB方式下实现钻井队与总公司的网上可视对话，这大大提高了公司总部与钻井队的信息交流水平和质量，同时也大大减轻了大量管理技术人员反复往来。3.数据传输效率控制为了提高低速移动通信的数据传输效率与稳定性，系统采用了无线网络通信网关软件，无线网络通信网关软件还能保证所传输数据完整性，支持断点续传功能，具有数据压缩和数据加密功能。测试表明，采用无线网络通信网关软件可以提高一倍以上的无线网络通信效率。4.无线数据通信的安全控制企业网络移动数据通信网络中的最主要的问题之一就是无线数据传输的安全问题，因此在以无线系统接入企业内部网络，为保证数据传输和企业网络的安全，系统采取防火墙技术和加密技术作为系统安全控制，它可有效防止非法用户进入油田内部网络系统破坏和盗取数据，增强了油田网络和数据库系统的安全性。另外，还在每一个钻井队上网的计算机节点安装Norton防病毒软件，防止因用户在上网期间感染计算机病毒并将病毒传染到整个钻井队信息网络。在WEB服务器端，及时地发布最新的防病毒库和操作系统的补丁软件，并要求各上网及时做出处理，对系统将要出现的各种问题做了必要的防范。5.系统应用人员的培训与管理工作在钻井信息系统网络环境和软硬件环境建立后，为了使钻井队技术人员和各级管理人员能够熟练使用钻井队信息系统，保障钻井信息系统的成功推广应用，我们针对钻井队技术人员、公司各级管理人员的不同需求进行了计算机网络知识和钻井信息系统软件知识的培训，特别是在上网设备的安装、使用，钻井工程一体化软件实际操作作为此次培训的重点，同时还将钻井队信息化建设推广的目的和意义给广大培训人员做深入细致的讲解。通过积极的培训、有效沟通和广泛的交流，使钻井队技术人员和各级管理人员明白当前公司钻井队信息化建设的目标和意义，能够很快地适应到新的工作环境和工作方式中，为钻井队信息网络系统顺利推广和可靠运行做好准备工作。6、制定钻井队信息系统推广的管理办法和考核办法钻井队软硬件配备是钻井队信息网络系统成功推广的技术保障，而建立健全钻井队信息运行网络是项目成功推广的组织保证。为保证钻井队信息系统能够成功推广，我们建立包括从公司领导、信息部门、各业务部门、钻井队技术员在内钻井队信息组织网络，逐级逐项明确各级领导、各级部门以及钻井队应当承担的权利和责任，将钻井队信息化建设的每一项工作细化、量化。同时制定的相应的奖惩和考核办法，将奖惩、考核办法与相应专业技术职称晋升、干部考核挂钩，通过以上措施的实施，使得钻井队信息网络系统的推广有了较好的制度约束和组织保证。四、项目推广项目于2003年6月在渤海和黄河两个钻井公司进行推广试运行，项目推广包括两个部分，在胜利油田范围内的施工区域采用GRPS实现钻井数据上传、调度指挥和井史资料、工程施工和成本管理网络化运行。在胜利油田油区以外，像在四川施工的毛坝1井、河坝2井，在东营地区施工的营28丛式井组，以及在西部施工的钻井队，具有实时数据采集要求的，全部采用卫星实时数据的采集。以上两种无线联网方式的使用加上钻井队信息系统软件的支撑，系统推广基本上满足了钻井生产管理与数据通信的基本需求，达到系统设计的目标。在国外施工的井队，辟如在伊朗施工的井队，虽然具备卫星通信的技术条件，但由于该国对于卫星通信管制的客观原因，没能够采取无线方式实现与钻井信息中心的互连。因此，对于在国外施工的钻井队，采取何种方式，利用哪种手段仍旧是今后工作的方向和目标。五、结论钻井队信息网络系统通过在2003年近半年的试运行，系统各项技术指标均达到了最初设计要求，使钻井队摆脱了传统通信