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案例頻道油田油井自動測報系統
前言
油田油井數量多且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，廈門瑞申自動化科技有限公司提供的RTU6011G系列產品，能夠實時在線監測油井參數電流、電壓、井口溫度、壓力等，可以對抽油機的各種故障進行實時診斷，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。
針對上述問題，廈門瑞申自動化科技有限公司提供的RTU6011G系列產品，能夠實時在線監測油井參數電流、電壓、井口溫度、壓力等，可以對抽油機的各種故障進行實時診斷，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。
系統組成
油田油井自動測報監測系統主要由中心控制站、手機、現場傳感器（溫度傳感器、壓力傳感器，電壓傳感器，電流傳感器等）、廈門瑞申自動化公司提供的數據采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、輸油管道監測軟件組成。（以下主要介紹監測中心和瑞申RS6011G GPRS RTU）。
監控中心
服務器申請配置固定IP地址，采用移動通信公司提供的專線，與GPRS網絡相連。由于專線可提供較高的帶寬，當管網監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求。
監控中心服務器接收到GPRS網絡終端傳來的連接申請先進行認證，認證通過后接受傳來的數據并進行處理。
如圖1所示，系統主要由采油場監控中心和油井無線遙測遙控主機、傳感器、電機控保裝置等組成。采油場監控中心一般設置在礦部、隊部或其它監控調度部門，包括有一臺計算機，一臺打印機和監控中心收發信機。油井無線遙測遙控主機（RTU）和各種傳感器，電機保護控制裝置安裝在油井上，其組成如圖2所示。
（圖1）
（圖2）
油井工作狀態傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監控開關斷/合傳感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至遠程智能無線RTU。本系統留有擴展接口，可根據油井實際情況增加。
油井工作狀態傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監控開關斷/合傳感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至遠程智能無線RTU。本系統留有擴展接口，可根據油井實際情況增加。
油井工作狀態傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監控開關斷/合傳感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至遠程智能無線RTU。本系統留有擴展接口，可根據油井實際現場控制情況進行增加。
油井RTU由帶有A/D，D/A變換器的高性能的單片機，電源管理電路，蓄電池供電電路以及GPRS傳輸組成。A/D變換將傳感器送來的表示油井狀態的模擬信號變成數字信號，再由GPRS進行傳輸，以射頻信號的形式幅射到空間。電源管理電路是用來監測交流電源用，一旦交流電源斷電，自動轉為畜電池供電。當交流供電正常時，又恢復由交流電源供電并對蓄電池充電，始終保持RTU供電正常。
油井RTU由帶有A/D，D/A變換器的高性能的單片機，電源管理電路，蓄電池供電電路以及GPRS傳輸組成。A/D變換將傳感器送來的表示油井狀態的模擬信號變成數字信號，再由GPRS進行傳輸，以射頻信號的形式幅射到空間。電源管理電路是用來監測交流電源用，一旦交流電源斷電，自動轉為畜電池供電。當交流供電正常時，又恢復由交流電源供電并對蓄電池充電，始終保持RTU供電正常。
監測中心收發信機從空中接收到由油井遙控遙測主機的信號后，通過對射頻信號放大、解調，恢復成數傳信號送中心工業控制計算機處理計算，實時監測油井工況。當有異常時，中心工業控制計算機立即向油井遙控遙測主機發出控制命令，控制電機停機待修。這樣可以實現整個系統的自動化運行，無人職守進行整個系統的監控。
2瑞申RS6011G GPRS RTU產品介紹
（1）、基本原理:
通過RS—485總線將數字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構成現場監控單元。瑞申無線測控終端內置：CPU模塊、數據存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數據通信模塊。可現場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數據，然后直接通過GPRS無線模塊將現場數據與遠程控制中心連接，將采集數據實時發送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。 通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對油田油井如溫度、壓力、電流、電壓等氣候數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監控外，系統還可實現遠程手機報警，并通過用戶手機遠程控制現場設備。
（2）、功能特點：
◎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；
◎采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；
◎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；
◎內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；
◎通訊協議完善，組態軟件支持，用戶免開發；
◎板載工業級GPRS傳輸模塊 ；
◎提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；
◎工業級設計，穩定可靠，堅固耐用；
3．GPRS的傳輸特點
GPRS是移動通信網中的一種新技術，完成了無線Internet接入，這種技術在數據傳輸時，將數據封裝進每個分組，網絡容量僅在需要時才分配，一旦分組完成發送任務，信道容量立即釋放，所以提供了即時連接和高效傳輸，實現了實時在線的功能。因此，它是一種經濟高效的分組數據技術。以GPRS作為油田遠程測控系統中的通信信道，與原超短波數傳電臺相比有以下優點
a、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不干擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統數傳電臺的多機頻段“碰撞”現象。
b、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
c、監控范圍廣：
GPRS網絡已經實現全國范圍內覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網絡覆蓋是最好的。
d、系統建設成本低：
由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。
e、系統運營成本低：
采用GPRS公網通信，全國范圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了系統的低成本通信。
f、可對各監測點儀器設備進行遠程控制：
通過GPRS雙向系統還可實現對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態報告、開關等控制功能，并可進行系統遠程在線升級。
g、系統的傳輸容量，擴容性能好：
能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由于系統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監測中心可輕松支持幾千個現場采集點的通信接入。
h、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：
雖然與遠在千里的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻只需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一臺普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電臺小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。
系統功能特點
1．系統功能：
⑴、主動問詢功能：監測中心可以主動問詢每口油井的電流、電壓、示功圖等數據。
⑵、顯示功能：顯示每口油井的電流、電壓、示功圖等數據。
⑴、主動問詢功能：監測中心可以主動問詢每口油井的電流、電壓、示功圖等數據。
⑵、顯示功能：顯示每口油井的電流、電壓、示功圖等數據。
⑶、數據存儲功能：現場監測設備和服務器上的數據庫中存儲歷史記錄。
⑷、數據查詢功能：監測中心可以查詢任意時間段每口井的數據信息。
⑸、曲線報表功能：可以生成電流、電壓、示功圖曲線和各種報表。
⑹、遠程維護功能：監測設備中的采集和通信模塊具備遠程參數設置和維護功能。
⑷、數據查詢功能：監測中心可以查詢任意時間段每口井的數據信息。
⑸、曲線報表功能：可以生成電流、電壓、示功圖曲線和各種報表。
⑹、遠程維護功能：監測設備中的采集和通信模塊具備遠程參數設置和維護功能。
⑺、拓展功能：系統可自由增減監控設備的數量。監測設備可以擴展其它功能。
2.系統特點
使用現代化電子設備對抽油機進行遠程監控對于及時、準確、全面地掌握石油生產情況，進行科學決策有著十分重要的意義。
(1) 可降低工人勞動強度，提高生產率
傳統的數據采集方法，工作量大而繁重，費用高，特別在雨雪天氣，有些井無法采集，嚴重影響生產，采用遠程監測，數據采集只需室內進行，大大降低工人的勞動強度，同時可減少冗余人員，利于降本增效。
(2) 便于及時掌握生產情況，利于科學管理
傳統的數據采集方法，通常以人工的方式用報表反映采油情況，難以及時、準確、全面直觀、高效、連續地反映生產動態。實現油井的遠程監控，管理人員在辦公室或各個測點上就可以直觀地看到所有抽油機的工作情況。隨著無線通訊網的發展，各級管理部門可隨時掌握一線的生產情況，真正做到運籌帷幄之中，決勝千里之外。
(3) 便于采集生產數據，利于科學決策
人工采集數據，每口井一般每天只測一次工作參數，為了診斷井下工作情況，一般每口井一到兩周要停機測試一次井下功圖及液面，費時費力。由于數據量小，很難做數據的統計分析。實現遠程監控可快速測試并長期保存大量工作數據，并以此為依據進行科學的生產分析，為決策提供可靠論據。
(4) 便于及時發現問題，提高工作效率
實現抽油機的遠程監控，可以及時發現油井停電、不正常停機、油管泄漏、凡爾泄漏、液面過低、配重不平衡等情況，從而有效地防止設備損壞，減少停機時間。抽油機運行過程中，油井的機電設備難免會出現一些不正常情況，如缺相、井下受卡等，有些情況如能及時發現并處理，就可以減少或避免油井故障，減少經濟損失。
2.系統特點
使用現代化電子設備對抽油機進行遠程監控對于及時、準確、全面地掌握石油生產情況，進行科學決策有著十分重要的意義。
(1) 可降低工人勞動強度，提高生產率
傳統的數據采集方法，工作量大而繁重，費用高，特別在雨雪天氣，有些井無法采集，嚴重影響生產，采用遠程監測，數據采集只需室內進行，大大降低工人的勞動強度，同時可減少冗余人員，利于降本增效。
(2) 便于及時掌握生產情況，利于科學管理
傳統的數據采集方法，通常以人工的方式用報表反映采油情況，難以及時、準確、全面直觀、高效、連續地反映生產動態。實現油井的遠程監控，管理人員在辦公室或各個測點上就可以直觀地看到所有抽油機的工作情況。隨著無線通訊網的發展，各級管理部門可隨時掌握一線的生產情況，真正做到運籌帷幄之中，決勝千里之外。
(3) 便于采集生產數據，利于科學決策
人工采集數據，每口井一般每天只測一次工作參數，為了診斷井下工作情況，一般每口井一到兩周要停機測試一次井下功圖及液面，費時費力。由于數據量小，很難做數據的統計分析。實現遠程監控可快速測試并長期保存大量工作數據，并以此為依據進行科學的生產分析，為決策提供可靠論據。
(4) 便于及時發現問題，提高工作效率
實現抽油機的遠程監控，可以及時發現油井停電、不正常停機、油管泄漏、凡爾泄漏、液面過低、配重不平衡等情況，從而有效地防止設備損壞，減少停機時間。抽油機運行過程中，油井的機電設備難免會出現一些不正常情況，如缺相、井下受卡等，有些情況如能及時發現并處理，就可以減少或避免油井故障，減少經濟損失。
結束語
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，是理想的油田的生產自動化產品。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號