一、 需求概述
在廣袤寬闊的遼河三角洲上，到處都能看到正在工作的采油鉆井，油區(qū)地理位置分散，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性大，野外施工環(huán)境惡劣。如何能更好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測每一個(gè)鉆井平臺(tái)的工作狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，一直是油田管理層思考的大事。
遼河油田地跨遼寧、內(nèi)蒙兩省區(qū)的13個(gè)地市，下設(shè)采油、科研、集輸、銷售等20個(gè)二級(jí)單位，油區(qū)地理位置分散，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性大，野外施工環(huán)境惡劣。同時(shí)，遼河油田擁有生產(chǎn)油井近3萬口，分布零散，如何能及時(shí)掌握油井的生產(chǎn)狀態(tài)信息，成為提高遼河油田生產(chǎn)率的關(guān)鍵。以往單純依靠手工現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)的方式不僅不能滿足遼河油田的生產(chǎn)需要，而且成為制約企業(yè)快速發(fā)展的瓶徑。
廈門四信通信科技有限公司認(rèn)真研究了遼河油田生產(chǎn)管理流程的信息化需求，利用基礎(chǔ)的專線、HHGPRSHH、短信業(yè)務(wù)成功開發(fā)了集“現(xiàn)場參數(shù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)HH傳輸HH、移動(dòng)信息化辦公、油井場所視頻監(jiān)控”于一體的獨(dú)具特色的石油行業(yè)信息化解決方案，采用無線方案的應(yīng)用，可以大大地提高遼河油田的生產(chǎn)作業(yè)效率和信息化管理水平。
二、解決方案
數(shù)九寒天的東北平原上，滴水成冰。當(dāng)所有的采油鉆井都在工作的時(shí)候，在油田基地，技術(shù)人員可以通過屏幕實(shí)時(shí)檢測到每一口鉆井的工作狀況與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過廈門四信通信科技有限公司無線傳輸設(shè)備把石油行業(yè)信息傳送到到基地服務(wù)器。
借助“油井?dāng)?shù)據(jù)無線監(jiān)控系統(tǒng)”，管理人員足不出戶就可以通過該系統(tǒng)隨時(shí)觀測到油井的生產(chǎn)狀況。油井工作的相關(guān)數(shù)據(jù)每隔兩小時(shí)傳輸一次，機(jī)井一旦出現(xiàn)故障，示意圖就會(huì)標(biāo)示感嘆號(hào)，維護(hù)人員就能夠在最短的時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場，及時(shí)排除故障。以前，采油測試工要到每個(gè)現(xiàn)場進(jìn)行測試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，對每口井的工作狀態(tài)也很難把握，有時(shí)一口井發(fā)生故障，往往許多天后才發(fā)現(xiàn)。
下面具體了解整套信息化方案的實(shí)施：以下分三個(gè)不同的應(yīng)用方案，數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、短信通知及告警。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
方案一 、數(shù)據(jù)采集：油田的一個(gè)采油廠由多口油井、計(jì)量站、管匯閥組，轉(zhuǎn)油站，聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施組成，那么整個(gè)采油廠的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出油品的數(shù)據(jù)（主要有溫度、壓力、流量等）就直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定及原油質(zhì)量。目前大多由人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并測量、統(tǒng)計(jì)采油數(shù)據(jù)，這樣浪費(fèi)人力、時(shí)間。引入了GPRS鉆井?dāng)?shù)據(jù)上報(bào)系統(tǒng)之后，通過固定在機(jī)架上的傳感器，管理人員可以及時(shí)了解各個(gè)機(jī)井的工作壓力、采油時(shí)電壓、蒸汽溫度等數(shù)據(jù)，從而確保了油井的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。利用無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)傳入數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，這樣完全就解決了遼河油田人工采集數(shù)據(jù)的問題。此外，通過該技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了油田電力遠(yuǎn)程無線抄表、油田熱注爐數(shù)據(jù)監(jiān)控等應(yīng)用。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
A、終端設(shè)備傳感器、采集器或PLC設(shè)備：采集油田礦井各儀器儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持RS232/RS485接口，自動(dòng)采集終端設(shè)備的各種數(shù)據(jù)。
B、F2103 GPRS DTU：先通過配置軟件設(shè)置好數(shù)據(jù)中心提供有效的IP地址及端口及其它關(guān)鍵性的功能設(shè)置，再與采集器串口相連。
F2103 GPRS DTU技術(shù)特點(diǎn)
1、 無線參數(shù)
1) 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)
2) GPRS multi-slot class 10
3) 編碼方案：CS1~CS4
4) 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5) Compliant to GSM phase 2/2+
6) 支持?jǐn)?shù)據(jù)和短信功能
2、 硬件系統(tǒng)
1) 高性能RISC 嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。
2) 接口：
同時(shí)支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
3) 供電：
外接電源：DC 12V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<250mA (12V)
4) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GPRS無線模塊
5) 尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）
6) 其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結(jié))
3、 軟件功能
1) 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
2) 支持RSA，RC4加密算法
3) 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
4) 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
5) 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問
6) 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
7) 支持多數(shù)據(jù)中心
8) 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
9) 支持短消息備份及告警。
10) 多重軟硬件看門狗
11) 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
12) 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
13) 可以用做普通撥號(hào)MODEM
14) 支持telnet功能。
15) 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
16) 通過串口軟件升級(jí)
17) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
C、數(shù)據(jù)中心：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用固定IPF地址、動(dòng)態(tài)IP+域名解析、APN專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)接入， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到對應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程，當(dāng)油田信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)功能
1、數(shù)據(jù)檢測功能：自動(dòng)監(jiān)測、記錄采油設(shè)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(bào)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(shè)備的工作狀態(tài)可以傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)多方遠(yuǎn)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(gè)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(shí)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(bào)警功能：如果檢測值超過設(shè)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(gè)數(shù)據(jù)報(bào)警，將按順序顯示超值列表。
6、權(quán)限設(shè)置功能：權(quán)限設(shè)置分一般操作員、管理員、超級(jí)系統(tǒng)管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限制
組網(wǎng)實(shí)施：終端通過采集設(shè)備與F2103 DTU串口對接，實(shí)現(xiàn)對終端數(shù)據(jù)（溫度、壓力、流量等）進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，數(shù)據(jù)中心通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控在野外礦井的工作狀態(tài)，以達(dá)到無人值守，無人抄表的目的。
方案二 、油田無線視頻監(jiān)控：通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為授權(quán)用戶提供直觀、快捷、高效、穩(wěn)定的井場實(shí)時(shí)視頻圖像跟蹤服務(wù)。做到現(xiàn)場與基地的“零距離”調(diào)度指揮，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，快速做出科學(xué)、合理的整改要求，有效減少跑現(xiàn)場次數(shù)，更加安全、高效地實(shí)施采油作業(yè)。
A、終端視頻服務(wù)器：支持可設(shè)置IP地址及網(wǎng)關(guān)，支持以太網(wǎng)口，對視頻流進(jìn)行壓縮、編碼，可對相關(guān)視頻參數(shù)進(jìn)行配置、調(diào)整。推薦杭州?？低曇曨l服務(wù)器。
