運用邊緣分析,將油田資料傳送至中央辦公室

March 8, 2019 Erik Sherman

石油與天然氣企業有數以千計的工作場所散佈在嚴苛的地域內,這使他們在維護方面遇到嚴峻的挑戰。

已經無法依靠人力資源,來監控油田、管線及其他設備。為了監控生產設備,現場技術人員需要花費大量的通勤時間,這不但會提高昂貴的成本,而且效率低落。

遠端監控與控制能力能讓營運更有效率,並將現場工作人員的數量減少 40%。隨著移動人力逐漸過時,廠商正在部署多種技術,以收集現場資料、進行分析,並即時採取合適的行動。

無論場地有多遙遠或條件有多嚴苛,部署在現場的解決方案都可提供邊緣分析能力,並更妥善地整合 OT 和 IT。如此可降低製造的停機時間與低效率的現場勘視,立即開始節省成本。

適用實例:一間全球能源企業需要更好的方法,來收集與傳輸天然氣流與溫度的資料。他們決定要將北美與多個歐洲國家的油田營運數位化,藉以強化效率。為了達到這個目標,他們為天然氣製程導入了井口自動化監控系統。

他們之前所採用的方法需要現場工程師持續在現場進行監控。而針對那些人力無法達到的區域,公司則透過昂貴的行動數據或衛星上傳連線,以傳輸所有程序資料。

另一個痛點,則是運算與通訊設備的空間限制。現場的機箱無法容納多種裝置,以提供收集、運算及遠端連線能力。他們需要能安裝在小型空間內,並可在險惡生產環境中安全運作的多功能系統。

為了解決這些挑戰,此企業部署了 Moxa Inc智慧油田解決方案。結合硬體、軟體及通訊功能,這成為了能透過行動數據連線,連結現場系統資料與中央控制辦公室的中樞。

運用可順暢整合至現有營運環境中的可擴充系統,該企業得以達成其關鍵目標。

位於邊緣的即時分析功能

Moxa 解決方案會接收並處理來自多種感應器與裝置的大量資料,包括監控溫度、壓力、氣流、視訊輸出的多種資料。

它會擷取資料並儲存在本地位置,然後進行即時的邊緣處理,以最有效率也最具可用性的格式提供營運資訊。此系統僅會將重要的資料上傳至雲端進行分析與監控,降低對昂貴高速頻寬的需求,如圖 1 所示。

圖 1. Moxa 智慧油田解決方案架構。

SCADA 或可程式化邏輯控制器 (PLC) 等傳統監控系統,就是油田營運的主力。但 OT 與 IT 通訊協定無法混合,這使製程機器的資料無法數位化。

「當鑽孔機故障,或製程中出現錯誤時,企業無法即時獲得相關資訊,」Moxa 的產品經理 Taita Chou 這麼說。這通常會導致製程方面發生嚴重又昂貴的延遲。

為了進行遠端監控、分析與控制,OT 技術需要輔助系統,以收集和分析資料,並在現場與中央辦公室之間移動資料。這通常包括:

  • 可耐受險惡環境的小型邊緣運算裝置
  • 由邊緣至雲端的即時分析能力
  • 提供監控與遠端控制的軟體工具

為現場工業物聯網加固耐用度

智慧油田平台專為滿足監控位置偏遠且可能具有危險的石油與天然氣製程需求所設計。此平台搭載 Intel Atom® 處理器,提供足以驅動資料收集、邊緣分析,以及廣域通訊所需的運算效能。

就像許多為石油/天然氣現場部署所設計的裝置,Moxa 的硬體專為在嚴苛環境中運作所打造。這包括沒有移動零件的工業級無風扇設計,並可耐受 -40°C 到 70°C 的運作溫度範圍。

更特別的是,Moxa 取得了在危險環境中部署設備所需要的全球認證。智慧油田解決方案具有 Class I Division 2/ATEX Zone 2、IECEx 以及 DNV GL 海事安全等認證,畢竟這裡是真的有可能發生火災與爆炸的場所。

系統會在 Modbus 與 MQTT 通訊協定間轉換,這對擷取、分析及傳輸資料而言極為重要。系統的內建物聯網橋接器可減少必須傳送的資料量。這能透過 LTE 或 Wi-Fi 資料連結,節省傳輸至公有或私有雲端的流量成本。

整合式的系統閘道會處理所有邊緣分析、資料收集、傳輸,以及監控等任務。雲端代管的軟體服務會提供地圖檢視,以定位這些閘道並提供遠端管理能力。裝置管理、韌體升級、組態變更,以及系統升級等則由控制中心負責處理。

因此,石油與天然氣廠商在現場營運方面轉向工業物聯網解決方案,也就不教人意外了。適當投資數位油田解決方案,可帶來大幅的營運進步、節省成本,以及競爭優勢。

作者簡介

Erik Sherman

Erik Sherman is a journalist, analyst, and consultant with a background in engineering, technology, and business management. He's written about such topics as semiconductors, enterprise software, logistics, software development, advertising technology, scientific instruments, biotechnology, economics, finance, marketing, and public policy.

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