GPRS/CDMA/GSM 油井遠程監控技術方案

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、淺海等區域，因遠離城市地廣人稀，交通通信等設施較為落后。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備運行情況并記錄采油數據。這種方式必然增加工人勞動強度，并且影響了設備監控與采油數據的實時性，甚至準確性。并且當抽油機、電泵出現故障時不能及時發現，得不到有效監控，防患和控制。

針對上述問題，我公司開發出一套“油井遠程測控系統”，能夠實時在線監測油井參數電流、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，及時發現故障并報警。能遠程控制抽油機的啟停。隨時查詢油井運行參數，并實現參數遠傳和網上資源共享。

我公司秉承實事求是原則，承諾為用戶提供優質、快捷的服務，以我們的熱情服務使用戶體會到現代信息技術為工作和生活帶來的便利。成長的經驗告訴我們，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控的試點工作，全國十幾萬口油井，已經采用油井監控的油井不會超過一萬口，不足總數的10％。油井遠程測控系統主要是通過對井口參數的實時檢測，采用輪詢-應答的通信方式，將檢測到的油井狀態，通過無線方式傳送給采油廠實時數據庫服務器，并以C／S或Ｂ／Ｓ模式，使生產管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產量，提高工作效率。油井遠程測控系統可以免去人工巡井減輕工人勞動強度，并且提高了設備監控與采油數據的實時性，甚至準確性。并且當抽油機、電泵出現故障時能及時發現，得到有效監控，防患和控制。

2.油井遠程監控系統

根據油井分布的地域特點與無線通訊技術發展的水平，油井遠程監控系統考慮用CDMA/GPRS 或者數傳電臺通訊模式，系統主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS （數傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機、實時數據庫服務器、WEB 服務器、監控瀏覽終端等組成。

油井工作狀態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、變壓器一次側電流傳感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至井口控制器SU。然后經CDMA/GPRS 網或數傳電臺，接入采油廠通訊機，數據通訊機采用輪詢方式收集井口控制器數據，數據經過分析經處理后，進采油廠實時數據庫。廠礦小隊的計算機可根據不同的權限，采用C/S 或B/S模式對實時數據庫進行訪問。

　3.系統特點：

⑴、可靠性高：系統及產品均為工業級設計，通信網絡為專網，具有高可靠性。

⑵、性能穩定：采集、通信設備具有良好的自恢復功能，保證系統穩定運行。

⑶、性價比高：系統功能多，監測設備可以遠程維護，移動公司負責網絡，系統維護費用低。

⑷、技術先進：采用交流采集技術、功圖實采技術、無線網絡通信技術，國內先進。

三、系統構組成

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

監控終端設備組成：

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

監控中心系統

(1)工控計算機、路由器、中心接收裝置。

(2)中心監控軟件。

四、系統功能

(1) 終端可采集抽油機三相電壓、電流、有功功率、功率因數、日用電量、累計電量、油井井口回壓、井口溫度、停機等參數，并進行相應的數據處理和存儲。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) 具有數據掉電保護功能，可長期保存設定參數及歷史數據。遠程實現對抽油機的負荷超限停機控制，定時啟動控制。

(4) 遠程實現對監控終端的參數配置和超限值的設定。

(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) 具有靜態數據瀏覽和編輯等功能：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據，并能添加新開油井、刪除停產油井、修改作業井的基本數據。

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

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

可根據用戶需要進行防護設計

（9）系統拓撲圖：

五、系統實現步驟

第一步、根據油井數量與中心的距離選定傳輸方式；

第二步、根據所監測的具體參數，確定監控中心技術方案；

第三步、安裝油井監控終端及各類傳感器設備；

第四步、對監控中心性能和油井監控終端進行綜合測試，建立客戶數據庫；

六、監控中心的建立

（一）監控中心的建立步驟：

1、機房的選址和裝修：根據客戶的要求進行；

監控中心機房環境及技術要求

靜電	機房防靜電執行國家有關計算機機房防靜電工藝裝飾標準。
防雷	機房防雷執行國家防雷辦《關于計算機機房防雷施工標準》。
網絡	網絡呼通率≥92%(即GSM網絡覆蓋率≥96%)。
權限	可分別設置監控工作人員和參數修改管理人員。
人員素質	中心管理員及操作人員應為經過培訓及有足夠的應變能力。
安全	機房應設好保衛人員,未經批準不能入內。

2、監控中心設備安裝：安裝計算機系統和網絡設備，安裝軟件和電子地圖；

3、監控中心的測試驗收：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系統監控中心配置

采用GPRS/CDMA 數傳構筑數據采集系統時，系統可以分為中心服務器和終端設備。

中心服務器接入有四種方式：

1） 中心采用計算機加互連網固定IP地址（如寬帶接入）的方式。

中心公網固定IP：監控點直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

2） 中心采用計算機加互連網固定域名解析（如寬帶接入）的方式。

中心公網動態IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，監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動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

3） 中心采用計算機加移動APN專線，所有點都采用內網固定IP。

此種方案客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯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，給所有監控點及中心分配移動內部固定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、數據點比較多、實實性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。

4） 中心采用計算機加GPRS MODEM的方式(APN專網固定IP)。

此種方案客戶先與移動申請APN專網業務。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，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。

七、我們的優勢

藍迪公司產品優勢

◎ 采用工業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換和報警上下限設定；

◎ 內設工業時鐘，精確計時；

◎ 自動定時上報和事件觸發上報功能；

◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；

◎ 配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；

◎ 支持一路RS232/RS485方式的用戶數據接口，可接入PLC等各種設備；

◎ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；