物联网结合区块链技术在智慧油田建设上的应用前景探讨

刘红涛 杨晔

摘要：如果说物联网技术改变了油田的生产方式，区块链的出现，让物联网为智慧油田带来的数据更为准确和有价值。物联网终端分布式的设备无疑为区块链的去中心化特征提供了最好的施展场所，物联网与区块链技术上的匹配，等于无限可能。

关键词：智慧油田;物联网;区块链

1物联网技术在数字油田上的应用

物联网应用中的传感器技术，将模拟信号转换成计算机可以处理的数字信号，RFID无线射频识别实现了对目标对象的自动识别并获取相关数据。在数字油田应用中，各种传感器对油气生产过程进行数据采集（包括载荷、压力、温度、三相电参、流量、阀门开度等），RTU通过zigBee或Rs485等方式和各种传感器通信，将采集到的数据通过无线网络传输至控制中心进行数据收集、分析、处理和应用，通过分析结果再对监测对象进行实时反馈与控制指令的下达，而这过程中体现的数字化与智能化，恰恰是数字油田的核心，数字油田强调的是人工智能。

2物联网在智慧油田建设上的症结问题

智慧油田是在数字油田的基础上融人人的智慧，强调的是人工智能和人的智慧相结合，相较数字油田侧重于数据收集，智慧油田更加侧重于数据的整理和深度应用的发掘，形成由“数据”到“知识”的转变，以这些知识为基础，对油田生产决策进行辅助和指导，从而优化传统工艺流程，提供科学管理方法，实现由静态到动态、智能到智慧、简单到深入、被动到主动的跨越。无论是数字油田还是智慧油田，目标都是一致的，最终都是为油田达到增储增效，提高采收率和经济效益。但智慧油田至少比数字油田多具备两项功能：前端能够做到智能感知，后端能够做到智能洞察。

智慧油田是一个物联网的油田，然而物联网发展至今仍存在运营成本过高、安全体系、大数据管理、“信息孤岛”等问题，这些问题在智慧油田的建设上日益凸显。

2.1运营成本过高

随着物联网技术进一步的在智慧油田建设上的应用，各个符合A11标准的厂家都进入油田，在其推广的初期，电子标签和读写设备价位都高，使得传感器与服务器价格不菲。就拿玉门油田来说，各采油厂新装设备都是采用单井单RTU，RTU所采集的单井的有效数据也不是特别多，此种采集方式使得企业运营成本支出方面存在很大的压力。由于各厂家的技术标准不同，在SCADA系统没有建设的采油厂，各个系统根本无法相互连通，玉门油田现在仅有酒东采油厂建设有SCADA系统，老君庙、青西、鸭儿峡采油厂的生产管理子系统目前是基于各个厂家的系统于服务器上搭建的，因而当井口设备出现故障时，只能继续使用该厂家的设备进行更换，无形中也将运营成本提高。

2.2安全问题

各个采油厂的设备如果仅在其内部专用网络里使用，不接入互联网，可能不会遭受系统性网络攻击，但这种僵尸物联网系统没有任何存在的意义。随着物联网产业的不断发展，数据安全与隐私保护的问题尤为凸显，目前的中心化服务器构架将所有的监测数据和控制信号都由中央服务器存储和转发，如若各厂家数采客户端的端口号在服务器上没有添加到安全组，会被防火墙所屏蔽掉，个别厂家甚至在最开始指导搭建数采服务器时关闭防火墙，不安装杀毒软件，选择让服务器“裸奔”，一旦遭受勒索病毒攻击，在没有提前做好数据备份或者没有备用服务器的情况下，系统直接崩塌。

2.3大数据管理与透明性

智慧油田是一个高度信息共享的油田，在SCADA系统目前没有全面建设成之前，各采油厂、站库的数采服务器是完全独立的，数据也是独立存储的，信息孤岛丛生，殊不知全面、高质量的信息只有通过共享才能最大限度实现其价值。智慧油田同时也是一个面向应用和服务的油田，随着与现场传感器设备交互的PC端与移动端应用不断开发，这些大数据不断被挖掘出来，数据信息在油气生产物联网里透明性、可视化越高，才能彻底的改变油田、更好的服务油田、实现生产方式的转变，而这些在目前的油气生产物联网系统里仍是症结问题。

3区块链技术

区块链是比特币的底层技术，类似于互联网当中的TCP/IP，本质上是一个去中心化的分布式数据库存儲系统。随着物联网技术在智慧油田建设上所面临的问题和挑战日益明显，区块链的出现给这些问题的解决提供了可能性。

随着低成本油气物联网的建设，终端传感器的普及使得中心服务器在计算和能耗方面存在巨大压力。区块链点对点的分布式数据传输和存储架构直接颠覆了物联网旧有的中心架构，不再需要引入大型数据中心进行数据同步和管理控制，所有数据采集与指令发送都是通过区块链网络进行传输，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。分布式环境下数据的加密保护和验证机制使得物联网节点信息记录后不可篡改，物联网的隐私安全得到解决。同时区块链的数据任何人都可通过公开的接口进行查询和开发相关应用，信息高度透明下不再有孤岛存在。当然，私有区块链的建设使得这些数据也仅在公司内部使用。

物联网技术在智慧油田上是有广阔的应用前景的，区块链与其技术上的匹配，也必将油田信息化的发展和油田现代化管理水平提升到新的高度。