基于GPRS DTU 抽油機遠程監(jiān)測系統(tǒng)

一、概述

    隨著無線通信技術(shù)的不斷提高,利用移動運營商提供的無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)抽油機的遠程監(jiān)控是抽油機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)代化的一個重要發(fā)展方向。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)已經(jīng)成熟,覆蓋面廣,利用GPRS無線通信方式來實現(xiàn)抽油機參數(shù)的實時采集,無疑是對現(xiàn)有資源的最大利用。GPRS是采用分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/span>GSM核心網(wǎng)的增強。他可高效利用現(xiàn)有的無線電頻譜,而且用戶獲得的接入寬帶比通用標準連接獲得的帶寬更大。GPRS無線網(wǎng)絡(luò)是使用最廣的能夠解決移動通信與IP結(jié)合的技術(shù)方案,他可以充分利用GSM網(wǎng)絡(luò),使運營商在GSM全國范圍內(nèi)推出移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS的推出即是推動移動通信網(wǎng)上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié),也為抽油機遠程監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸方式和工作平臺.

    目前油田地面開采設(shè)備主要是游梁式抽油機。抽油機遠程監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)油田自動化,全天候管理的要求和需要而設(shè)計開發(fā)的高科技產(chǎn)品。其利用基于GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)微處理器技術(shù)相結(jié)合的方法,解決抽油機的各種工作參數(shù)的遠程傳輸問題,實現(xiàn)實時報警、實時數(shù)據(jù)采集和實時負荷監(jiān)測的功能。其意義在于:通過監(jiān)視抽 油機的運行狀況,發(fā)生故障或異常運行時,迅速報警,及時恢復(fù)正常抽吸,減少停機時間,保證抽油機的安全運行;制止和打擊不法分子的盜竊行為,為油田生產(chǎn)任務(wù)的全面完成提供可靠的保證。

二、系統(tǒng)設(shè)計

2.1 現(xiàn)場采集模塊

本系統(tǒng)采集對于三相電參數(shù)的采集利用智能三相電參數(shù)采集模塊,該模塊是一種智能型三相電參數(shù)數(shù)據(jù)綜合采集模塊;三表法準確測量三相三線制或三相四線制交流電路中的三相電流、三相電壓(真有效值)、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度等參數(shù),并帶2路開關(guān)量輸入及2路開關(guān)量輸出(1路可設(shè)置為參數(shù)上下限報警輸出)。 其輸入為三相電壓(0～500V),三相電流(0～ 1000A);輸出為RS485或者RS232接口的數(shù)字信號, 支持的通信協(xié)議有3種:(ASCII碼)兼容通訊協(xié)議、十六進制LC204協(xié)議、MODBUS2RTU協(xié)議。在這里選用ASCII碼指令集。

三、子站系統(tǒng)的功能:

(1)報警功能:把各種報警信息(停機、越限、非法開 啟井口房等)發(fā)送到監(jiān)控中心。

(2)接受監(jiān)控中心發(fā)送的各種指令并產(chǎn)生控制動作(如遠程控制抽油機開機、遠程控制抽油機關(guān)機、子站系統(tǒng) 遠程復(fù)位)。

(3)數(shù)據(jù)采集功能:采集各種油井參數(shù)(如三相電流、 電壓、示功圖等),參數(shù)可由用戶選擇。

(4)接受監(jiān)控中心設(shè)置的工作參數(shù)及報警參數(shù)。

(5)定時發(fā)送油井工作數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。

(6)接受主站數(shù)據(jù)提取。

無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 

整個無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備和GPRS網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)終端設(shè)備又包括現(xiàn)場的與采集模塊相連的 GPRS通信模塊和監(jiān)控中心的帶有Modem的計算機數(shù)據(jù) 終端設(shè)備(DTU)。

(1)GPRS通信模塊 GPRS模塊在本系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)準確實時地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心計算機。

(2)監(jiān)控中心

DTU 監(jiān)控中心計算機可通過無線Modem或有線方式撥號上網(wǎng),計算機登錄網(wǎng)絡(luò)后通過ISP服務(wù)商綁定一個固定的 IP地址,這臺計算機作為整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的服務(wù)器。 現(xiàn)場的GPRS傳輸模塊的服務(wù)器IP地址和通信端口號經(jīng)過配置與服務(wù)器形成一個專用的內(nèi)部局域網(wǎng)。一旦需要采集數(shù)據(jù),服務(wù)器端只需要發(fā)送相應(yīng)的指令給相應(yīng)的采集模塊,采集模塊收到命令后做出應(yīng)答,返回所需數(shù)據(jù),然后依據(jù)采集模塊的協(xié)議將各參數(shù)解析出來。

四、系統(tǒng)拓撲圖（參考）

五、結(jié) 論

國內(nèi)外采用最廣的抽油機械是抽油機與抽油泵組成的有桿抽油系統(tǒng)。在生產(chǎn)中此種系統(tǒng)引起的事故逐漸增多,輕者造成抽油機損壞,重者將導致抽油機事故引起的原油泄漏事故。這不但降低了油田生產(chǎn)運行的安全可靠性,而且可能給企業(yè)造成重大經(jīng)濟損失。因此開發(fā)抽油機在線監(jiān)控系統(tǒng),對抽油機 及油井的各種狀態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)測,實現(xiàn)運行參數(shù)遠傳和網(wǎng)上共享,發(fā)現(xiàn)故障及時報警提供了新的有效方式,使得技術(shù)人員處理故障的速度得到了顯著提高,最大程度地減少了經(jīng)濟損失,這具有重要的現(xiàn)實意義。同時,由于抽油機在全國的用量十分龐大,因此本系統(tǒng)的研究與設(shè)計具有廣闊的應(yīng)用前景。