本手冊探討了利用GPRS/CDMA對油井進行遠程無線監(jiān)控的方案。

油田自動化信息系統(tǒng)建設(shè)主要包括油井遠程監(jiān)控、配電線路自動化系統(tǒng)、輸油管線泄露監(jiān)測、集輸站庫自動化監(jiān)控等四個部分，其目的是利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動加載到廠級實時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應(yīng)用提供開放的數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)和管理人員及時控制和掌握生產(chǎn)動態(tài)，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)。下面我們就油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行論述。

油井遠程監(jiān)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(yīng)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(wù)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。另外，油井井口的控制器具有電量計算功能，可以為6kV 電力線路配電自動化系統(tǒng)提供基礎(chǔ)計算數(shù)據(jù)。

整個油田自動化系統(tǒng)在局域網(wǎng)上根據(jù)地域特點在每個采油廠設(shè)一個實時數(shù)據(jù)傳控中心（包括通訊處理機、實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器），用于集中管理和存放各采油廠所轄區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)井、6KV 配電線路、聯(lián)合站、輸油管線的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，做到實時數(shù)據(jù)庫開放的原則。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Ø       系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：如上圖所示，主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS無線智能終端、mServer無線通信服務(wù)器、后臺服務(wù)器、監(jiān)控瀏覽終端等組成。

Ø       油井工作狀態(tài)傳感器和變送器主要有溫度傳感變送器，壓力傳感器和變送器，電流互感器、抽油機載荷傳感器和變送器、位移傳感器和變送器、變壓器一次側(cè)電流互感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應(yīng)的電壓或電流值送至井口控制器SU。井口控制器采集油井示功圖、電量、回壓、溫度等參數(shù)，然后經(jīng) CDMA/GPRS無線智能終端，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。井口控制器改變以往只采電壓、電流有效值地模式，而是實時采集計算電機電量參數(shù)，可為配電線路自動化系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)。

Ø       mServer是一款運行在Windows/Linux操作系統(tǒng)上的無線通信服務(wù)器軟件。mServer具有良好的人機界面，簡單易用。mServer集成了強大的通信功能，可以對各系列mDevice進行映射管理、查看狀態(tài)、鏈路測試、遠程配置、遠程更新等操作�；�于自主研制的ETCP^TM協(xié)議，mServer保證了無線通訊的可靠性及用戶數(shù)據(jù)的完整性。

Ø     CDMA/GPRS無線智能終端一方面通過無線（GPRS/CDMA/3G）連接到Internet，并接入到mServer，另一方面通過串口連接著井口控制器。

Ø       后臺服務(wù)器負(fù)責(zé)接收井口控制器的數(shù)據(jù)和用戶終端的請求，通過訪問實時數(shù)據(jù)庫向用戶返回所需的數(shù)據(jù)，在必要時向通訊服務(wù)器發(fā)出指令。油井應(yīng)用服務(wù)器包含數(shù)據(jù)處理軟件、命令處理軟件、報警和事件處理軟件、安全控制軟件、圖形制作軟件。

3 現(xiàn)場儀表

1.     井口壓力溫度傳感器

2.     載荷傳感器

3.     位置開關(guān)或者傾角傳感器

4.     相關(guān)變送器

4 井口控制器

100V/220V/1140V三相交流電壓和5A/1A三相交流電流輸入，測量以下電參量

三相電壓

三相電流

三相有功功率

三相無功功率

三相總有功功率

三相總無功功率

功率因數(shù)

電網(wǎng)頻率

三相零序電流

積分電度

電流曲線數(shù)據(jù)

功率曲線數(shù)據(jù)

3路開關(guān)量輸出DO

DO1：電機啟動

DO2：電機停止

DO3：星三角切換

DO4：報警

6路開關(guān)量輸入DI，帶SOE或脈沖累計輸入PI

DI1/ PI1：電機啟停狀態(tài)

DI2/ PI2：防盜報警

DI3/ PI3：脈沖電度輸入

DI4/ PI4：

DI5/ PI5：

DI6/ PI6：

路模擬量隔離輸入AI(0-20mA/0-5V)

AI1：角位移變送器

AI2：載荷變送器

AI3：壓力變送器

AI4：溫度變送器

功圖曲線數(shù)據(jù)

　　規(guī)約：MODBUS 

工作溫度范圍：－40～85攝氏度，電源為直流24V。

具有如下功能：

1. 功圖數(shù)據(jù)采集(載荷和角位移)
2. 井口壓力、溫度測量
3. 測量電流曲線圖數(shù)據(jù)和功率曲線圖數(shù)據(jù)(電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)測量值)

·         相電壓：UA, UB, UC  

·         電流：IA,IB,IC,I平均

·         功率：PA,PB,PC,P

·         無功：QA,QB,QC,Q

·         頻率，功率因數(shù)

·         正向有功電度，反向有功電度

·         正向無功電度，反向無功電度

·         當(dāng)日用電量

·         控制項目 

·         電機缺相、超載自動停機保護控制

·         停電自動延時啟動控制

·         抽油機空抽控制（針對老油田油井開采供液不足的空抽節(jié)能控制器）

5 CDMA/GPRS無線智能終端

Ø       EMC三級，超穩(wěn)定，適用于工業(yè)現(xiàn)場

Ø       適用于GPRS和CDMA兩種網(wǎng)絡(luò)。包括支持GPRS的和支持CDMA網(wǎng)絡(luò)的兩種型號。其使用方式和接口全部一樣

Ø       支持永遠在線、按時上線、按需上線、喚醒上線四種工作模式

Ø       ETCPTM數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議保證數(shù)據(jù)不丟失，傳輸穩(wěn)定可靠

Ø       IMEI端口映射技術(shù)節(jié)省流量，智能嘗試間隔設(shè)置防止“費用爆炸”

Ø       支持動態(tài)域名，可以通過動態(tài)域名找到后臺監(jiān)控中心，從而后臺不用使用固定IP地址

Ø       短信配置使得用戶可以遠程改變的各項配置并重啟動，配置項中包括改變后臺監(jiān)控中心的動態(tài)域名和IP地址

6 后臺服務(wù)器

1. 數(shù)據(jù)采集功能
   • 數(shù)據(jù)定時采集：能夠采集各種可以通過通道傳遞到主站的遙測、遙信、電度及其它類型的量測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)定時召喚油井終端數(shù)據(jù)，召喚周期可按功圖、電流圖和其它量分別以分鐘為單位設(shè)置，最小為1 分鐘，最大為255 分鐘；
   • 按需數(shù)據(jù)采集：采油廠用戶終端可在任何時刻請求召喚一口或多口井的數(shù)據(jù)；
   • 通訊控制功能：啟動/停止對油井終端的數(shù)據(jù)采集、切換終端使用的通道等；
   • 通道質(zhì)量監(jiān)視及故障診斷，通訊流量計算；
   • GPS 對時：接入GPS 時鐘信號，定時統(tǒng)一全系統(tǒng)時鐘，并向各油井終端發(fā)送對時命令；
   • 可支持多種通訊規(guī)約、多種通訊通道；
   • 添加/刪除油井終端，修改終端通訊參數(shù)，如地址、通訊規(guī)約、數(shù)據(jù)召喚周期等；
   • 修改油井終端參數(shù)，如各種報警限值，抽油機沖程、沖次、各傳感器量程等參數(shù)，并將必要的參數(shù)下發(fā)到油井終端；
2. 數(shù)據(jù)處理功能

·         事項報警處理功能：系統(tǒng)對模擬量可分別設(shè)置報警上、下限，有效上、下限，當(dāng)數(shù)據(jù)越限值時可生成報警記錄�？啥�義報警的音響效果，活給出語音報警提示；

·         事件記錄，系統(tǒng)記錄所有用戶操作、通訊事件和終端報警；

·         數(shù)據(jù)保存周期可按不同數(shù)據(jù)類型設(shè)置為逢變即存、10 分鐘、30 分鐘、60 分鐘（保存周期應(yīng)大于等于采集周期）；

·         權(quán)限管理。所有系統(tǒng)操作均有授權(quán)控制；

3. 人機界面功能

·         界面循環(huán)顯示：授權(quán)用戶可選擇油井，使基本信息界面可自動循環(huán)顯示，顯示時間可在5 秒-30 秒之間以秒為單位設(shè)置；

·         報警發(fā)生時，可自動推出報警畫面，并伴有聲音或語音報警；

·         結(jié)合地理位置圖顯示油井信息，如開/關(guān)井，基本運行數(shù)據(jù)等；

·         結(jié)合地理位置圖顯示與油井相關(guān)的電力線路運行信息，如是否停電等；

·         生成各采集參數(shù)的時間曲線；

·         顯示示功圖：功圖迭加和并列對比；

·         計算功能：支持常用函數(shù)功能；

·         歷史數(shù)據(jù)綜合查詢及生成報表；

·         遙控啟/停井（預(yù)留功能）

4. 報表功能

·         可自定義報表格式，生成EXCEL 報表。