GPRS/CDMA/GSM 油井遠程監(jiān)控技術(shù)方案

分類：解決方案日期：2009-08-21 09:10:46 來源：廠商

一、前言

油田/天然氣田大多位于沼澤、沙漠和盆地、淺海等區(qū)域，因遠離城市地廣人稀，交通通信等設(shè)施較為落后。且油田油井分布范圍由幾十至上百平方公里，分布比較零散，目前大多采用人工巡井方式，由人工每日定時檢查設(shè)備運行情況并記錄采油數(shù)據(jù)。這種方式必然增加工人勞動強度，并且影響了設(shè)備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實時性，甚至準確性。并且當抽油機、電泵出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)，得不到有效監(jiān)控，防患和控制。

針對上述問題，我公司開發(fā)出一套“油井遠程測控系統(tǒng)”，能夠?qū)崟r在線監(jiān)測油井參數(shù)電流、電壓、井口溫度、壓力、示功圖等，對抽油機的各種故障包括（電流、電壓越限、壓力過高過底、光桿卡死時過載、停機、缺相、欠載等）進行實時診斷，及時發(fā)現(xiàn)故障并報警。能遠程控制抽油機的啟停。隨時查詢油井運行參數(shù)，并實現(xiàn)參數(shù)遠傳和網(wǎng)上資源共享。

我公司秉承實事求是原則，承諾為用戶提供優(yōu)質(zhì)、快捷的服務，以我們的熱情服務使用戶體會到現(xiàn)代信息技術(shù)為工作和生活帶來的便利。成長的經(jīng)驗告訴我們，顧客的成功才是我們的成功。我們將以先進、雄厚的技術(shù)力量、以顧客需求為中心，提交具有前瞻性、先進性、實用性的最佳方案。

二、系統(tǒng)應用分析

1.應用概況

全國各地各采油廠已不同程度地進行了油井監(jiān)控的試點工作，全國十幾萬口油井，已經(jīng)采用油井監(jiān)控的油井不會超過一萬口，不足總數(shù)的10％。油井遠程測控系統(tǒng)主要是通過對井口參數(shù)的實時檢測，采用輪詢-應答的通信方式，將檢測到的油井狀態(tài)，通過無線方式傳送給采油廠實時數(shù)據(jù)庫服務器，并以C／S或Ｂ／Ｓ模式，使生產(chǎn)管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產(chǎn)量，提高工作效率。油井遠程測控系統(tǒng)可以免去人工巡井減輕工人勞動強度，并且提高了設(shè)備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實時性，甚至準確性。并且當抽油機、電泵出現(xiàn)故障時能及時發(fā)現(xiàn)，得到有效監(jiān)控，防患和控制。

2.油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)油井分布的地域特點與無線通訊技術(shù)發(fā)展的水平，油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)考慮用CDMA/GPRS 或者數(shù)傳電臺通訊模式，系統(tǒng)主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS （數(shù)傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器、WEB 服務器、監(jiān)控瀏覽終端等組成。

油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器，壓力傳感器，電機電流、電壓傳感器抽油機載荷、位移傳感器、變壓器一次側(cè)電流傳感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應的電壓或電流值送至井口控制器SU。然后經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或數(shù)傳電臺，接入采油廠通訊機，數(shù)據(jù)通訊機采用輪詢方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析經(jīng)處理后，進采油廠實時數(shù)據(jù)庫。廠礦小隊的計算機可根據(jù)不同的權(quán)限，采用C/S 或B/S模式對實時數(shù)據(jù)庫進行訪問。

　3.系統(tǒng)特點：

⑴、可靠性高：系統(tǒng)及產(chǎn)品均為工業(yè)級設(shè)計，通信網(wǎng)絡為專網(wǎng)，具有高可靠性。

⑵、性能穩(wěn)定：采集、通信設(shè)備具有良好的自恢復功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

⑶、性價比高：系統(tǒng)功能多，監(jiān)測設(shè)備可以遠程維護，移動公司負責網(wǎng)絡，系統(tǒng)維護費用低。

⑷、技術(shù)先進：采用交流采集技術(shù)、功圖實采技術(shù)、無線網(wǎng)絡通信技術(shù)，國內(nèi)先進。

三、系統(tǒng)構(gòu)組成

油井遠程測控系統(tǒng)主要由井口監(jiān)控終端和監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)構(gòu)成。其功能是通過對井口參數(shù)的實時檢測，將檢測到的油井狀態(tài)參數(shù)，通過GPRS無線方式傳送給采油廠實時數(shù)據(jù)庫服務器，使生產(chǎn)管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產(chǎn)量，提高工作效率，為抽油機井精細管理提供一種全新的手段。

監(jiān)控終端設(shè)備組成：

(1) 傳感器組件：拉力傳感器、角位移傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。

(2) 井口監(jiān)控終端：電源模塊、采集模塊(RTU)、GSM/GPRS/CDMA傳輸模塊。

監(jiān)控中心系統(tǒng)

(1)工控計算機、路由器、中心接收裝置。

(2)中心監(jiān)控軟件。

四、系統(tǒng)功能

(1) 終端可采集抽油機三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、日用電量、累計電量、油井井口回壓、井口溫度、停機等參數(shù)，并進行相應的數(shù)據(jù)處理和存儲。通過GPRS/CDMA/GSM方式傳遞到中心主站。

(2) 對抽油機井停機、參數(shù)越限、抽油桿斷脫、抽油桿卡死等異常狀況給出報警信息。

(3) 具有數(shù)據(jù)掉電保護功能，可長期保存設(shè)定參數(shù)及歷史數(shù)據(jù)。遠程實現(xiàn)對抽油機的負荷超限停機控制，定時啟動控制。

(4) 遠程實現(xiàn)對監(jiān)控終端的參數(shù)配置和超限值的設(shè)定。

(5) 自動記錄抽油機工作過程，開機時間和停機時間累計，保存歷史信息。

(6) 具有靜態(tài)數(shù)據(jù)瀏覽和編輯等功能：包括抽油機型號、配置電機型號、油井井號、沖程、線路名稱、量程、報警上、下限、油井井況等方面的數(shù)據(jù)，并能添加新開油井、刪除停產(chǎn)油井、修改作業(yè)井的基本數(shù)據(jù)。

(7) 具有示功圖、電流圖（或功率圖）、電流、電壓、溫度、壓力等參數(shù)的實時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視功能，可方便地了解長時間的參數(shù)變化情況，方便快速分析。

(8) 引入GIS地理信息管理系統(tǒng)，能非常直觀形象的反映整個油區(qū)油井的工作狀況。

可根據(jù)用戶需要進行防護設(shè)計

（9）系統(tǒng)拓撲圖：

五、系統(tǒng)實現(xiàn)步驟

第一步、根據(jù)油井數(shù)量與中心的距離選定傳輸方式；

第二步、根據(jù)所監(jiān)測的具體參數(shù)，確定監(jiān)控中心技術(shù)方案；

第三步、安裝油井監(jiān)控終端及各類傳感器設(shè)備；

第四步、對監(jiān)控中心性能和油井監(jiān)控終端進行綜合測試，建立客戶數(shù)據(jù)庫；

六、監(jiān)控中心的建立

（一）監(jiān)控中心的建立步驟：

1、機房的選址和裝修：根據(jù)客戶的要求進行；

監(jiān)控中心機房環(huán)境及技術(shù)要求

靜電	機房防靜電執(zhí)行國家有關(guān)計算機機房防靜電工藝裝飾標準。
防雷	機房防雷執(zhí)行國家防雷辦《關(guān)于計算機機房防雷施工標準》。
網(wǎng)絡	網(wǎng)絡呼通率≥92%(即GSM網(wǎng)絡覆蓋率≥96%)。
權(quán)限	可分別設(shè)置監(jiān)控工作人員和參數(shù)修改管理人員。
人員素質(zhì)	中心管理員及操作人員應為經(jīng)過培訓及有足夠的應變能力。
安全	機房應設(shè)好保衛(wèi)人員,未經(jīng)批準不能入內(nèi)。

2、監(jiān)控中心設(shè)備安裝：安裝計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡設(shè)備，安裝軟件和電子地圖；

3、監(jiān)控中心的測試驗收：對GPRS通信方式進行測試，對軟件功能進行測試，對電子地圖的精度和分層進行測試。

（二）GPRS/CDMA/GSM系統(tǒng)監(jiān)控中心配置

采用GPRS/CDMA 數(shù)傳構(gòu)筑數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，系統(tǒng)可以分為中心服務器和終端設(shè)備。

中心服務器接入有四種方式：

1） 中心采用計算機加互連網(wǎng)固定IP地址（如寬帶接入）的方式。

中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

2） 中心采用計算機加互連網(wǎng)固定域名解析（如寬帶接入）的方式。

中心公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，監(jiān)控點先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。

3） 中心采用計算機加移動APN專線，所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP。

此種方案客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配移動內(nèi)部固定IP。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
　此種方案無論實實性，安全性和穩(wěn)定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實實性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

4） 中心采用計算機加GPRS MODEM的方式(APN專網(wǎng)固定IP)。

此種方案客戶先與移動申請APN專網(wǎng)業(yè)務。移動為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配移動內(nèi)部固定IP。

七、我們的優(yōu)勢

藍迪公司產(chǎn)品優(yōu)勢

◎ 采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

◎ 用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報警上下限設(shè)定；

◎ 內(nèi)設(shè)工業(yè)時鐘，精確計時；

◎ 自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；

◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；

◎ 配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關(guān)量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；

◎ 支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入PLC等各種設(shè)備；

◎ 內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；