利用GPRS/GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控油田現(xiàn)場狀態(tài)

油田油井十分分散，往往離采油廠幾公里甚至幾十公里，因此，輸送原油及天然氣的管線遍布油區(qū)各地，要想實時獲得每口井以及各個區(qū)域的采油/氣量十分困難，多年來，各大油田的采油站、聯(lián)合站、運銷處等大都采用各采油站填寫報表的形式統(tǒng)計每天每口井以及各個區(qū)域的采油/氣量，然后通過累加的方式獲得月產(chǎn)量，這樣的方法不但要花費大量的人力和物力，很易出錯，而且在時間上也嚴重滯后，采油廠、油田很難動態(tài)掌握每口井甚至每個區(qū)域的采油情況，對突發(fā)事件難以做出迅速反應，有時甚至造成重大損失。因此，給油田管理帶來諸多不便，對油田整體效益的提高造成重大影響。

我國油井的數(shù)據(jù)采集基本上靠人工完成，采油工都必須到現(xiàn)場采集油井示功圖、平衡度、油套壓、油溫及產(chǎn)液量等井口生產(chǎn)數(shù)據(jù)，但是由于油井數(shù)量多且分布范圍廣，這種方式必然使工人勞動強度加重，而且影響了設備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實時性，甚至準確性等問題。油井自動化監(jiān)控系統(tǒng)對于實現(xiàn)油井管理的自動化、提高工作效率、保證數(shù)據(jù)采集的準確性及加強現(xiàn)場事故應急處理等都具有非常重要的意義。

一、項目背景

油田是一個以油氣生產(chǎn)為主，集勘探、開發(fā)、施工作業(yè)、后勤輔助生產(chǎn)、多種經(jīng)營、社會化服務為一體的，專業(yè)門類齊全的國有特大型企業(yè)。油田的勘探、鉆井、測井、錄井等是野外作業(yè)，流動性強，點多、分散、距離長，施工現(xiàn)場與公司之間的信息交流長期以來沒有好的解決方案。油田管理層十分重視油田信息化建設，明確提出了未來一個時期油田信息化建設的具體目標。

借助“油井數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)”，管理人員足不出戶就可以通過該系統(tǒng)隨時觀測到油井的生產(chǎn)狀況。油井工作的相關數(shù)據(jù)每隔兩小時傳輸一次，機井一旦出現(xiàn)故障，示意圖就會標示感嘆號，維護人員就能夠在最短的時間內(nèi)趕到現(xiàn)場，及時排除故障。以前，采油測試工要到每個現(xiàn)場進行測試，費時費力不說，對每口井的工作狀態(tài)也很難把握，有時一口井發(fā)生故障，往往許多天后才發(fā)現(xiàn)。

二、GPRS方案的優(yōu)勢

油田工作環(huán)境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時有發(fā)生，怎樣把油井運行的相關數(shù)據(jù)傳送到中心控制室一直是個難題。以前，油田曾采用微波、數(shù)傳電臺的方式采集數(shù)據(jù)，但實際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護讓采油單位不堪重負。引入了GPRS鉆井數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)之后，通過固定在機架上的傳感器，管理人員可以及時了解各個機井的工作壓力、采油時電壓、蒸汽溫度等數(shù)據(jù)，從而確保了油井的安全運轉。

油田還可依托GPRS/GSM網(wǎng)絡，實現(xiàn)了抄表自動化、精確化。用電控制中心對油廠用電的運行狀態(tài)可以通過電子顯示屏進行監(jiān)控，每個控制點將用電狀態(tài)以短信息的形式及時傳送到控制中心，這樣就可以自動、高效、及時地掌握油田用電情況，自動生成配電計劃，實行科學的電力營銷和管理。這套裝置克服了以前人工抄表準確率低、費時費力、缺少集中有效的管理的弊端，解決了生產(chǎn)的后顧之憂。

三、解決方案介紹

（一）系統(tǒng)結構

1、油田信息采集點：采用的LQ1200GPRS透明無線數(shù)據(jù)傳輸終端，通過RS232/RS485/TTL與油田設備采集點連接，接入移動公司為油田中心站提供的專用的GPRS網(wǎng)絡，網(wǎng)絡對油田信息采集點的接入地點、時間、數(shù)量沒有限制可以隨時增減?？梢詽M足山區(qū)、偏遠地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求。

2、油田中心站：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡代理服務器可采用ADSL、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP，GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會根據(jù)預先設定在其內(nèi)部的IP地址來主動訪問網(wǎng)絡代理服務器，通過代理服務器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡代理服務器端口，通過端口影射轉發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個應答式的通訊流程，當油田信息采集點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求。

（二）產(chǎn)品特性

油田信息采集傳輸系統(tǒng)采用LQ1200GPRSDTU。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務實現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應用，遠程控制維護、遠程業(yè)務點接入等。在油田信息采集傳輸系統(tǒng)方案中，LQ1200GPRSDTU可通過外置或嵌入方式與油田信息采集點設備連接。

1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。

2、接口：RS232、RS485、TTL。

3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng)。

5、透明數(shù)據(jù)傳輸：LQ1200-DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設備提供透明傳輸通道；

6、自動撥號連接：LQ1200-DTU可配置上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡，同時支持用戶端發(fā)起命令連接或遠程喚醒連接；

7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡無法連接時可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道；

8、短信息遠程維護功能；

9、實時監(jiān)測網(wǎng)絡連接情況，掉線自動重撥功能；

10、提供主副IP及動態(tài)域名解析；

11、心跳報告時間間隔用戶可設定；

12、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設定；

13、支持VPN安全功能。

14、安裝靈活、使用方便、可靠。

（三）技術參數(shù)

電源：

1、電壓范圍：DC5V~26V

2、標準電源：DC5V/1000mA

3、功耗：通信時平均電流100mA@+5VDC，空閑時35mA@+5VDC

工作環(huán)境

1、模塊工作溫度：-25°C～60°C

2、元器件工作溫度：－40°C～85°C

3、濕度范圍：0－95%，非冷凝

4、儲存溫度：－40°C～85°C

接口

1、天線接口：50Ω/SMA陰頭

2、接收靈敏度：-104dbm

3、SIM卡：3V

4、用戶數(shù)據(jù)接口：RS-232/TTL（DB9）

5、波特率：300~115200bits/s

（四）系統(tǒng)功能

1、數(shù)據(jù)檢測功能：自動監(jiān)測、記錄采油設備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、液位、界面、含水、示功圖、紅外報警等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)的格式為模擬、數(shù)字和串行通信口。還能完成流量和電度的積算。

2、數(shù)據(jù)共享功能：所測數(shù)據(jù)以及采油設備的工作狀態(tài)可以傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上，實現(xiàn)多方遠程數(shù)據(jù)共享。

3、顯示功能：總流程顯示、分組流程顯示、全部數(shù)據(jù)列表、分組數(shù)據(jù)列表、單個儀表歷史數(shù)據(jù)列表，對于日、月、年顯示、故障列表顯示。

4、輔助分析功能：及時發(fā)現(xiàn)停電、缺相、油管堵塞、盜油、液面過低、配重不平衡等異常情況。

5、報警功能：如果檢測值超過設定范圍，即聲光告警，并能在屏幕上顯示出現(xiàn)問題的儀表名稱以及參數(shù)超出的范圍，若有多個數(shù)據(jù)報警，將按順序顯示超值列表。

6、權限設置功能：權限設置分一般操作員、管理員、超級系統(tǒng)管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限制

四、結論

該監(jiān)控系統(tǒng)中，使用組態(tài)軟件和GPRS無線數(shù)傳終端，系統(tǒng)無線遙測遙控主機（RTU）將檢測到的單口采油井的現(xiàn)場狀態(tài)，通過無線方式傳送給監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)各單井狀態(tài)的集中監(jiān)控，減少人員投入，有力的縮短油井故障發(fā)現(xiàn)和排除時間，極大的提高了生產(chǎn)效率，同時系統(tǒng)的性價比特高。另外，本系統(tǒng)還非常適合輸油管漏油，盜油監(jiān)測，在多家采油場中使用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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