Интернет вещей и будущее энергетической отрасли
Взгляд на развитие современных промышленных коммуникационных систем в нефтегазовой и энергетической отраслях.
Инфраструктуры газовой и нефтяной отраслей со временем будут расширяться в размерах, их структура усложнится. Межконтинентальные газо- и нефтепроводы будут ежегодно увеличивать объемы транспортируемого сырья, в связи с чем возрастет сложность систем измерения, мониторинга и контроля. Сегодня развитые страны увеличивают инвестиции в разработку новых методов добычи нефти и газа, и одновременно с этим традиционные способы добычи продолжают увеличивать обороты.
Еще несколько лет назад разработка периферийных месторождений считалась убыточной, а компании, занятые в секторах апстрим и мидстрим, редко интересовались работой на удаленных участках. Связано это было в том числе со сложностями создания телекоммуникационной инфраструктуры. Появление беспроводного и оптоволоконного Ethernet в корне изменило данную ситуацию.
В ближайшем будущем события будут развиваться следующим образом:
Системы контроля нефтегазовой и энергетической отраслей, которые появятся в ближайшее время, будут стимулировать развитие вертикальной интеграции сетевых технологий, объединяя сетевую инфраструктуру этих отраслей в единую систему. В нефтегазовой индустрии данное явление получило название «анкеровка», которое означает, что проекты, создаваемые с нуля, будут физически привязаны к существующим инфраструктурам добычи и транспортировки ресурсов, таким, как газо- и нефтепроводы и перерабатывающие предприятия. Данный подход позволит малым и средним месторождениям работать в более быстром режиме, а также удовлетворять спрос, снизив издержки на развитие собственной инфраструктуры. В связи с падением мировых цен на нефть подобный нетрадиционный подход становится все более популярным. Месторождений становится все меньше, к тому же территориально они располагаются на большом расстоянии друг от друга.
Технологии беспроводного и оптоволоконного Ethernet позволяют объединить раздробленные предприятия в единую систему, которая уже получила название "Интернет Вещей" .
Зачем осваивать периферийные месторождения?
Ответ прост: это дешево, безопасно и просто. Практика разработки периферийных месторождений компаниями сектора апстрим обязана своим успехом быстрому развитию беспроводных сетей и технологий удаленного управления. Открытые стандарты , используемые в нефтегазовой отрасли, позволили крупнейшим производителям промышленного коммуникационного оборудования создать целую линейку устройств, сертифицированных по стандарту Ex , в результате чего появилась возможность объединить различные месторождения в единую инфраструктуру.
С помощью нового поколения компактных модульных цифровых систем специалисты могут создавать локальные сети, позволяющие удаленно управлять такими приложениями, как нефте- или газопровод, нефтеперерабатывающее предприятие, газокомпрессорная станция, морская платформа или удаленное месторождение.
Пример: оборудование компании MOXA используется при работе с множеством скважин, размещенных с высокой плотностью. Из-за низкой рентабельности инвестиций владельцы скважин ранее не решались присоединить свои месторождения к существующей инфраструктуре нефтепроводов. Используя новейшее оборудование, способное преобразовать сигнал с COM-портов в Ethernet (использующее для передачи данных Wi-Fi и сети операторов сотовой связи), компании теперь могут контролировать и управлять многочисленными скважинами, расположенными на многокилометровых расстояниях друг от друга, и одновременно с этим сократить значительные расходы на создание и содержание сложной и дорогой в эксплуатации инфраструктуры. При этом использование открытых стандартов передачи данных делает систему легко масштабируемой, с возможностью присоединения к ней периферийных месторождений.
Несомненно, освоение удаленных месторождений и усложнение инфраструктуры приводят к возникновению новых проблем в сфере безопасности. Но при этом улучшенная взаимосвязь между различными узлами создает новые возможности для резервирования сети, применения инновационных систем контроля и безопасности. Все это становится осуществимым, поскольку распределенная сеть является гибким, функционально автономным и безопасным решением.
Системы удаленного мониторинга и контроля, основанные на технологиях оптоволоконного и беспроводного Industrial Ethernet, требуют постоянного доступа к информации, получаемой с RTU-контроллеров через SCADA хост. Благодаря технологии Deep Packet Inspection файервол может защищать огромную сеть периферийных скважин от вредоносных кибер-атак. В условиях, где применение беспроводных технологий не осуществимо по каким-либо причинам, их с успехом заменяет оптоволоконный кабель, позволяющий создать безопасный канал с высокой пропускной способностью. Таким образом, технологии Industrial Ethernet способны объединить предприятия различных секторов (апстрим, мидстрим и лоустрим) в единую интеллектуальную энергетическую сеть.
В конечном счете, нефть - это просто энергия
В нефтегазовой промышленности технологии беспроводного и оптоволоконного Industrial Ethernet получили широкое применение и оказали положительный эффект на развитие отрасли в целом. Что касается крупных городов, располагающихся на территории от берегов Южной Калифорнии до Сингапура, технологии Industrial Ethernet только начинают набирать там популярность. Они являются основой для построения интеллектуальной инфраструктуры передачи, распределения и хранения энергии с целью сокращения издержек.
Например, компания CleanTech San Dieg совместно с UC San Diego, Sempra Energy и другими частными компаниями, занятыми в сфере энергетики, стремятся оптимизировать процессы, связанные с передачей, распределением и потреблением электроэнергии.
Деятельность Smart City San Diego – это еще один пример того, каким образом промышленные сети постепенно объединяются в общую систему "Интернета вещей". Высокорентабельные технологии Industrial Ethernet позволили изолированным сетям стать узлами в общей системе, управлять которой можно централизованно, используя облачные технологии в режиме реального времени. Уже в ближайшем будущем темпы добычи нефти и газа как на отдельных станциях, так и в целых регионах будут регулироваться соразмерно росту или падению мировых цен на топливные ресурсы. А газо- и нефтепроводы будут распределять свои потоки в зависимости от потребительских потребностей стран импортеров. И все это будет происходить в режиме реального времени.
Практика применения оборудования Industrial Ethernet при разработке отдаленных месторождений представляет собой только начало внедрения сетевых технологий в область тяжелой промышленности. Опыт реализации подобных решений в городах и на энергетических подстанциях вскоре может привести к созданию единой сети распределения энергоресурсов, следующей от места добычи ресурсов до конечного пользователя.
В результате этого вся «нервная система» тяжелой промышленности перейдет от медленной, дорогой и устаревающей системы эксплуатации к неограниченным возможностям, предоставляемым технологией Ethernet.
Примечания:
- Сектор апстрим – наиболее рискованный и одновременно с этим наиболее прибыльный сектор мира нефти. К нему относят геологоразведочные работы, ориентированные на нефть и газ, а также весь производственный процесс добычи нефти и попутного газа.
- Сектор мидстрим включает в себя транспортировку нефти и полученных из нее нефтепродуктов различными способами: с использованием танкеров, трубопроводов, железнодорожных цистерн или автомобильного транспорта.
- Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) – концепция создания вычислительной сети физических объектов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями, которые позволяют им взаимодействовать друг с другом или внешней средой. Организация таких сетей представляется явлением, способным перестроить экономические и общественные процессы и исключить из части действий и операций необходимость участия человека.
- Открытый стандарт – общедоступная и не секретная техническая спецификация, правообладатель у которой либо отсутствует (она является общественным достоянием), либо же правообладателем является общественная организация, которая не совпадает тождественно с производителем, использующим спецификацию в своих продуктах.
- Сертификат соответствия на взрывозащищенное оборудование удостоверяет, что определенное оборудование соответствует предъявляемым по стандарту требованиям на конкретный вид взрывозащиты.
- Deep Packet Inspection (сокр. DPI, также complete packet inspection и Information eXtraction или IX) – технология накопления статистических данных, проверки и фильтрации сетевых пакетов по их содержанию. В отличие от брандмауэров, Deep Packet Inspection анализирует не только заголовки пакетов, но и полное содержимое трафика на уровнях модели OSI со второго и выше. Deep Packet Inspection способна обнаруживать и блокировать вирусы, а также фильтровать информацию, не удовлетворяющую заданным критериям.