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油田数据安全传输是油气生产自动化控制和远程管理的前提，在油田安全监管中具有重要意义。针对油田数据传输的现实状况和各种安全处理技术的对比分析，本文设计了基于智能卡的油田数据安全传输方案，在同方微电子的THD86系列双界面智能卡芯片平台上自主开发设计了适用于油田数据安全传输的智能卡COS操作系统，并实现了油田数据安全传输系统硬件电路和软件代码的设计。首先，针对油田数据传输的安全问题和智能卡可扩展移植的要求，优化设计了智能卡片内操作系统整体架构，研究了接触式智能卡和非接触式智能卡各种通讯传输协议的异同点，使用了通讯抽象层的概念，实现了COS数据链路层与功能模块层的分割，进而完成了对COS操作系统数据链路层和功能模块层中的命令处理模块、安全管理模块以及文件管理模块的开发设计，最终实现了智能卡片内操作系统的安全操作，并使COS的可扩展移植性以及文件管理的灵活性得以改善。其次，针对油田生产现场不同类型油井RTU与管理控制中心的数据通信实现问题，设计开发了一种基于智能卡的油田数据安全传输系统电路，以实现对管理控制中心与网络接口油井RTU或串行接口油井RTU之间通信数据的正确接收、协议解析、安全处理以及封包转发等操作。最后，搭建智能卡操作系统测试平台对自主开发设计的智能卡COS操作系统进行功能正确性和稳定性测试，并搭建油田数据传输对比实验平台对油田数据安全传输系统的安全性、可行性等性能进行测试。