2016年9月初,中兴克拉随母公司领导在对中国石油天然气集团有限公司(以下简称“中石油”)进行高层拜访时,中兴克拉提出公司正在LPWAN领域积极探索在垂直行业领域的应用,通过CLAA_LoRa技术的应用,能将油气生产物联网前端的综合成本在现有基础上大幅下降,油井单井物联网建设设备成本控制在一万元左右,有望解决低油价现状下中石油对继续推进数字油田建设降低单点建设成本投资的难题,与会中石油高层领导对此非常感兴趣,立即指示在大庆油田安排该项新技术试点。
LPWAN技术具有低功耗、广覆盖、低成本的优势,正在各领域促进物联网的全面、深入拓展。中兴克拉运营级CLAA物联网解决方案基于当前最为成熟的LPWAN技术—LoRa物理层,扩展LoRaWAN协议,构建轻量级的端管云一体化架构,采用全新的部署模式,极低的端到端成本,并提供垂直领域的多业务应用场景。中兴克拉提出“自供能+云管端一体化”CLAA物联专网解决方案,轻量级网络、黑盒化的物联终端、承载与应用一体化的安全架构、独立式云化应用理念,能够实现快速、灵活、低成本的低功耗广域物联网络部署,满足客户对物联专网建设的需求。
中兴克拉基于CLAA无线专网低成本数字油田解决方案在大庆头台油田历经一年多的试验,在一期十多个井间小规模试点的基础上,二期扩大至一百多个井间站的试点规模。2017年11月29日,在大庆油田油气业务数字化工程现场会上,数字油田建设“头台模式”被正式推出,头台油田在会上做了《应用LoRa无线低功耗远传技术,探索油田低成本数字化建设新途径》的专题汇报,头台油田在汇报材料中指出,经过半年的现场试验,LoRa无线低功耗远传技术达到了预期效果:抽油机井生产物联网单井设备成本< 1万元;注水井生产物联网单井设备成本< 3万元(含调节阀和流量计);LoRa基站有效覆盖半径超过5公里;LoRa无线采集传输设备在冬季可以正常使用;LoRa无线采集传输设备资料准确度能够满足油田开发需要。
图1:基站仅安装于灯杆可实现5公里半径的有效覆盖
图2:仪表模块全无线化简化部署
图3:去中心化的应用层设计满足工区集中监控和办公环境下的WEB浏览应用需求
图4:智能手机APP应用解决了现场一线员工生产管理数字化的需求
2018年1月28日,中石油集团公司党组书记、董事长王宜林在集团年度工作会议发表中介讲话时指出“大力强化创新引领,确保发展动力高质量,推进工业化与信息化深度融合,在建设“数字化油田”“智能炼厂”“智慧加油站”“智慧管道”等方面取得突破”。中兴克拉在大庆头台油田于全世界首创基于CLAA无线专网低成本数字化油田解决方案,低功耗广覆盖低成本的CLAA无线传输专网、前端独立物联网终端去RTU简化部署、移动智能终端APP工区生产管理应用三大数字油田建设革命性的创新应用,加上契合低油价时期对低建设和运营成本的数字化油田创新方案需求,助力油气生产企业实现低成本数字化转型。
2018年4月11日,中石油集团公司A11项目标准组组织召开了LoRa技术纳入行标初稿讨论会,参会代表达成了一致认识,同意行标引入LoRa技术的“LoRaWAN传输要求”技术框架,同意纳入行标“LoRaWAN传输要求”中的CLAA-A11模式规范要求内容和LORA+模式规范要求内容,标志着CLAA无线专网建设方案和CLAA模式规范获得了中石油集团层面的认可和支持。
中兴克拉基于CLAA_A11无线专网低成本数字油田油水井解决方案简述如下:
1、抽油机井单业务(数据)单传输链路解决方案
抽油机井单业务(数据)单传输链路解决方案示意图如下:
图5:抽油机井终端独立工作模式CLAA_LoRa组网数据业务解决方案示意图
图6:抽油机井终端区域组网模式宽窄带融合单链路数据业务解决方案示意图
抽油机井单业务(数据)单传输链路解决方案主要设备配置:
设备名称 | 型号参数 | 数量 | 说明 |
CLAA无线功图监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_LoRa或CLAA_WiFi传输,测量精度1级,防护等级:IP66,ExibⅡCT4 Gb,1小时功图上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 1个 | 含设备安装、接线及调试,不含仪表过程连接件、三通阀、动焊作业,不采用独立控制箱 |
CLAA无线压力监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_LoRa或CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 任选2个 | |
CLAA无线温度监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_LoRa或CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线防盗温压一体监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_LoRa或CLAA_WiFi传输,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线电参监测终端Ⅰ型 | CLAA_LoRa传输(授权频段或非授权频段),A11标准,具有测量负载的三相线电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、 有功电能、无功电能、线路频率、远程启停等功能,工作温度:-40~70℃,带4P空气开关10A一个、导轨0.2米、电流互感器3个、电参配线1根、天线等 | 任选1个 | |
CLAA无线电参监测终端Ⅱ型 | CLAA_WiFi双无线,A11标准,具有测量负载的三相线电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、 有功电能、无功电能、线路频率、远程启停等功能,工作温度:-40~70℃,带4P空气开关10A一个、导轨0.2米、电流互感器3个、电参配线1根、天线等 |
2、抽油机井宽窄带融合双链路单业务(数据)解决方案
抽油机井宽窄带融合双链路单业务(数据)解决方案示意图:
图7:抽油机井终端区域组网模式宽窄带融合双链路数据业务解决方案示意图
抽油机井宽窄带融合双链路单业务(数据)解决方案主要设备配置:
设备名称 | 型号参数 | 数量 | 说明 |
CLAA无线功图监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,测量精度1级,防护等级:IP66,ExibⅡCT4 Gb,1小时功图上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 1个 | 含设备安装、接线及调试,不含仪表过程连接件、三通阀、动焊作业,不采用独立控制箱 |
CLAA无线压力监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 任选2个 | |
CLAA无线温度监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线防盗温压一体监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线电参监测终端Ⅲ型 | CLAA_WiFi区域组网,CLAA_LoRa传输(授权频段或非授权频段)和CLAA_WiFi传输,A11标准,具有测量负载的三相线电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、 有功电能、无功电能、线路频率、远程启停等功能,工作温度:-40~70℃,带4P空气开关10A一个、导轨0.2米、电流互感器3个、电参配线1根、双天线等 | 1个 |
3、抽油机井宽窄带融合双链路多业务(数据+视频图片)解决方案
抽油机井宽窄带融合双链路多业务(数据+视频图片)解决方案示意图:
图8:抽油机井终端区域组网模式宽窄带融合双链路数据+视频图片业务解决方案示意图
抽油机井宽窄带融合双链路多业务(数据+视频图片)解决方案主要设备配置:
设备名称 | 型号参数 | 数量 | 说明 |
CLAA无线功图监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,测量精度1级,防护等级:IP66,ExibⅡCT4 Gb,1小时功图上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 1个 | 含设备安装、接线及调试,不含仪表过程连接件、三通阀、管线动焊作业、摄像探头支架点焊、控制箱点焊,独立控制箱 |
CLAA无线压力监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | 任选2个 | |
CLAA无线温度监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,数字表头,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线防盗温压一体监测终端 | 宽温型(-40℃~70℃),电池供电,微功耗,A11标准,CLAA_WiFi传输,测量精度0.5级,防护等级:IP66,防暴等级ExibⅡCT4 Gb,M20*1.5,10分钟数据上报间隔电池续航3年以上,电池可更换 | ||
CLAA无线电参监测终端Ⅳ型 | CLAA_WiFi区域组网,CLAA_LoRa传输(授权频段或非授权频段)和CLAA_WiFi传输,A11标准,图片采集、存储、传输及启停井安全控制功能,具有测量负载的三相线电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、 有功电能、无功电能、线路频率、远程启停等功能,工作温度:-40~70℃,带4P空气开关10A一个、导轨0.2米、电流互感器3个、电参配线1根、双天线等 | 1个 | |
CLAA监控探头 | 固定球机,超低照度,支持H.265编码,图像降噪,白天/夜晚图像展现,内置红外灯补光,IP67防护等级,防浪涌,RS232接口,动态监测报警,带报警输出端口,-45℃~+70℃环境下工作,湿度≤95%的环境下工作,含安装支架及连线 | 1个 | |
CLAA抽油机井控制箱 | 含控制箱及组柜辅料,语音告警喇叭,启停井接触器,开关电源等。 | 1个 |
4、注水井窄带/宽窄带融合单链路解决方案
注水井窄带/宽窄带融合解决方案示意图:
图9:注入井终端独立工作模式宽窄带融合单链路数据业务解决方案示意图
注水井窄带/宽窄带融合解决方案主要设备配置:
设备名称 | 型号参数 | 数量 | 说明 |
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