油田監(jiān)控組網(wǎng)無(wú)線GPRS-CDMA的移動(dòng)信息化解決方案-無(wú)線路由器用于油田監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)

1、油田監(jiān)控組網(wǎng)無(wú)線 GPRS-CDMA 的移動(dòng)信息化解決方案 -無(wú)線路由器用于油田監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)一、前言目前，大部分生產(chǎn)領(lǐng)域的信息化程度已經(jīng)相當(dāng)成熟， 但是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)領(lǐng) 域的信息化程度相對(duì)卻發(fā)展緩慢。 以石油行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)為例： 石油 行業(yè)由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的特殊性，大部分生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都是分散的和不確定 的，生產(chǎn)設(shè)備需要經(jīng)常移動(dòng)和搬遷， 以致現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的信息化發(fā)展 相當(dāng)困難， 形成了信息孤島。 然而施工現(xiàn)場(chǎng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)往往是最重 要的，它可以反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程狀況，為設(shè)計(jì)與分析提供原始數(shù)據(jù)、 提供現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的事實(shí)依據(jù)等， 但是由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的信息化程 度低，致使原始數(shù)據(jù)資料無(wú)法及時(shí)得到妥善的記錄與保存。

2、我國(guó)石油 行業(yè)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備， 大部分從國(guó)外進(jìn)口， 在生產(chǎn)設(shè)備上并不比 國(guó)外落后， 主要落后于國(guó)外的是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的施工設(shè)計(jì)與技術(shù)水平。 而 我國(guó)的石油資源分布廣而分散， 加大了開(kāi)采難度， 從而導(dǎo)致石油資源 的利用率相對(duì)低下。 石油資源是不可再生資源， 提高石油資源的利用 率，如何提高石油生產(chǎn)技術(shù)水平， 對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有相當(dāng)重要的作 用。建立完善的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以及分析系統(tǒng)， 為石油生產(chǎn)作業(yè)設(shè)計(jì) 和施工技術(shù)提高提供依據(jù)， 必將對(duì)石油生產(chǎn)技術(shù)水平的提高產(chǎn)生重大 作用。宏電公司自主開(kāi)發(fā)的 H7920 GPRS/EDGE/CDMA 1X 路由器系統(tǒng)主 要面向現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)， 礦產(chǎn)開(kāi)采和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域， 為

3、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提供便利的 監(jiān)控，并將分散的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范化后集成到數(shù)據(jù)庫(kù)中， 為客戶的 財(cái)務(wù)結(jié)算和決策提供科學(xué)的根據(jù)。 同時(shí)，這些第一手的作業(yè)數(shù)據(jù)和統(tǒng) 計(jì)結(jié)果也可以進(jìn)行再處理和再分發(fā)到其他相關(guān)部門， 為他們的施工設(shè) 計(jì)提供準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。二、系統(tǒng)概述1、采集監(jiān)控系統(tǒng)由三部分構(gòu)成1) 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備信號(hào)數(shù)字化 信息技術(shù)基于數(shù)字化技術(shù)， 采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工過(guò)程的數(shù)據(jù)， 必須要求 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的信號(hào)數(shù)字化。 通過(guò)各類傳感器， 實(shí)時(shí)采集各類機(jī)電設(shè) 備的工作狀況的物理量，如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等。傳感器將采集到的 工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成為相對(duì)應(yīng)的電流或者電壓信號(hào)， 通過(guò)信號(hào)電纜輸送到 采集箱，采集箱將模擬信號(hào)數(shù)字化， 并將

4、信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢碌臄?shù)據(jù)格式 向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。2) 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集成 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在多個(gè)設(shè)備， 各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)必須集成， 將現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備 的數(shù)據(jù)集中起來(lái)， 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和規(guī)范化， 以便將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中 心。各個(gè)單獨(dú)的設(shè)備之間的通訊采用基于 TCP/IP 的工業(yè)以太網(wǎng)模式， 并匹配冗余通訊通路， 以保證系統(tǒng)的可用性。 根據(jù)用戶需要和設(shè)備情 況，通訊方式可采用有線或無(wú)線的方式。3) 數(shù)據(jù)中心的建立以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)， 整合集成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)， 并采用元數(shù)據(jù)描述的方 式集成各個(gè)子系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)。永久存儲(chǔ)寶貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。 利用 在線數(shù)據(jù)分析、 統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等技術(shù)和方法為各級(jí)用戶提供了以數(shù)據(jù)中

5、 心為核心的全方位應(yīng)用。 以決策支持為核心目標(biāo)。 提供一個(gè)信息技術(shù) 的整體解決方案， 為整個(gè)生產(chǎn)實(shí)施環(huán)節(jié)的所有用戶需求服務(wù)。 在降低 用戶信息處理勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)， 突出數(shù)據(jù)和信息。 數(shù)據(jù)中心的解決方 案覆蓋了信息系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域和信息處理的整個(gè)流程(從數(shù)據(jù)采集、 處理和傳輸，到信息管理、分析和共享)。將簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)延伸到 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)共享， 從信息中提煉知識(shí)， 為決策提供充足的信息支 持。2、針對(duì)這三個(gè)部分將工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng) ；1) 用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備信號(hào)數(shù)字化的部分稱之為一級(jí)子系統(tǒng)；2) 用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集成部分稱之為二級(jí)子系統(tǒng)；3) 數(shù)據(jù)中心以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)稱之為三級(jí)子系統(tǒng)。

6、三、油田監(jiān)控系統(tǒng)在石油生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用1、石油生產(chǎn)行業(yè)信息化的特點(diǎn)1）石油生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般都是在野外遠(yuǎn)離城市的地方，并且比較分散，一般不具備有線網(wǎng)絡(luò)接入條件；2）某些作業(yè)如鉆井、 壓裂等作業(yè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)， 需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)地點(diǎn)；3）作業(yè)過(guò)程中一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有些還需要進(jìn)行視頻監(jiān)控，數(shù)據(jù)量大并且具有實(shí)時(shí)性；上圖是一個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖， 圖中縱向分為不同的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，每一個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)又橫向分為三個(gè)子系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)A 中，每一臺(tái)作業(yè)車構(gòu)成一個(gè)一級(jí)子系統(tǒng)，車上裝備一個(gè)數(shù)據(jù)采集箱， 車上需要采集的信號(hào)經(jīng)各種傳感器進(jìn)入采集箱， 由采集箱將所有的信號(hào)數(shù)字化并統(tǒng)一格式；同一現(xiàn)場(chǎng)的若干臺(tái)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，二

7、級(jí)子系統(tǒng)中存在兩個(gè)超級(jí)單元， 作為二級(jí)子系統(tǒng)的通訊中心， 也可以成為工作區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的分監(jiān)控中心。二級(jí)子系統(tǒng)中的超級(jí)單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋或者手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)與設(shè)在市 區(qū)的數(shù)據(jù)中心連接， 將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的發(fā)送到數(shù)據(jù)中心， 由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一 進(jìn)行管理和存檔，并做出分析；有權(quán)限的用戶，通過(guò) Internet 連接可 訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心保存的原始數(shù)據(jù)和分析出的報(bào)告。同樣，現(xiàn)場(chǎng) B 和現(xiàn)場(chǎng) C 也可以通過(guò)類似的方法將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中 心。2、針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)，可用不同的通訊接入方式進(jìn)行解決在現(xiàn)場(chǎng)A 中，作業(yè)設(shè)備以車輛為主，考慮到設(shè)備之間的移動(dòng)性，二 級(jí)子系統(tǒng)之間采用 WLAN 的覆蓋方式，二級(jí)子系統(tǒng)與一級(jí)子系統(tǒng)之 間的連接方式可用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò) CDMA/GPRS 連接；在現(xiàn)場(chǎng)B 中，由于設(shè)備比較集中，直接設(shè)為二級(jí)子系統(tǒng)，再根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)與數(shù)據(jù)中心的距離和實(shí)際情況，選用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò) CDMA/GPRS 連接；現(xiàn)場(chǎng)C 與現(xiàn)場(chǎng) A 的情況基本上差不多，但是所有設(shè)備都是固定的， 因此不需要考慮移動(dòng)性，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇連接方式。四、結(jié)論在此方案中， 工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮到各種現(xiàn)場(chǎng)的特殊性， 提 供適合現(xiàn)場(chǎng)的各種接入方式， 從實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性各方面考慮； 同時(shí)也針對(duì)不同行業(yè)， 定制專門的數(shù)據(jù)管理軟件和客戶端軟件， 對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、 分析和挖掘， 為提高生產(chǎn)水平和生產(chǎn)管理提供可靠的科 學(xué)的依