基于GPRSGSM網(wǎng)絡(luò)的油井監(jiān)測系統(tǒng)方案

1、基于GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)的油井監(jiān)測系統(tǒng)方案一、項(xiàng)目背景油田是一個以油氣生產(chǎn)為主，集勘探、開發(fā)、施工作業(yè)、后勤輔助生產(chǎn)、多種經(jīng)營、社會化服務(wù)為一體的，專業(yè)門類齊全的國有特大型企業(yè)。油田的勘探、鉆井、測井、錄井等是野外作業(yè)，流動性強(qiáng)，點(diǎn)多、分散、距離長，施工現(xiàn)場與公司之間的信息交流長期以來沒有好的解決方案。油田管理層十分重視油田信息化建設(shè)，明確提出了未來一個時(shí)期油田信息化建設(shè)的具體目標(biāo)。借助“油井?dāng)?shù)據(jù)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，示意圖就會標(biāo)示感嘆號，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。

2、以前，采油測試工要到每個現(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)。油田工作環(huán)境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時(shí)有發(fā)生，怎樣把油井運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到中心控制室一直是個難題。以前，油田曾采用微波、數(shù)傳電臺的方式采集數(shù)據(jù)，但實(shí)際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護(hù)讓采油單位不堪重負(fù)。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)。油田還可依托GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了抄表自動化、精確化。用電控制中心對油廠用電的運(yùn)行狀態(tài)可以通

3、過電子顯示屏進(jìn)行監(jiān)控，每個控制點(diǎn)將用電狀態(tài)以短信息的形式及時(shí)傳送到控制中心，這樣就可以自動、高效、及時(shí)地掌握油田用電情況，自動生成配電計(jì)劃，實(shí)行科學(xué)的電力營銷和管理。這套裝置克服了以前人工抄表準(zhǔn)確率低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、缺少集中有效的管理的弊端，解決了生產(chǎn)的后顧之憂。二、GPRS方案優(yōu)點(diǎn)中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建油井?dāng)?shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油井?dāng)?shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。GPRS油井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)

4、控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：1、可靠性高：與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制，并具備極強(qiáng)的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)：GPRS具有實(shí)時(shí)在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小，并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個監(jiān)測點(diǎn)之間快速，實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（10Kbps）的需求。3、監(jiān)控

5、范圍廣：GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于環(huán)保信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分環(huán)保信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。因此采用GPRS網(wǎng)絡(luò)是其理想的選擇。4、系統(tǒng)建設(shè)成本低：由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備就即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。5、系統(tǒng)運(yùn)營成本低：采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi)，(1分-3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。6、可對各監(jiān)測點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行控制

6、：通過GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，例如：遠(yuǎn)程開關(guān)控制，遠(yuǎn)程復(fù)位控制，遠(yuǎn)程狀態(tài)查詢，遠(yuǎn)程參數(shù)配置，遠(yuǎn)程固件升級等。7、系統(tǒng)的傳輸容量，擴(kuò)容性能好：油井監(jiān)控中心要和每一個油井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于油井?dāng)?shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴(kuò)展性能，一個監(jiān)控中心可輕松支持幾千個現(xiàn)場采集點(diǎn)的通信接入。8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環(huán)境：雖然與遠(yuǎn)在千里的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向通信，GPRS數(shù)傳設(shè)備在工作時(shí)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

7、手機(jī)相當(dāng), 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統(tǒng)數(shù)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。三、解決方案介紹由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。1、油田信息采集點(diǎn)：油田信息采集點(diǎn)通過油井控制器自動采集油井信息，通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，油井控制器采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS DTU終端的內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。2、油田中心站：a）公網(wǎng)接

8、入方案服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請公網(wǎng)固定IP地址；可以實(shí)現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。b）專網(wǎng)接入方案服務(wù)器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，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，可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：油田信息采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)GP

9、RS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。（二）系統(tǒng)方案各采集點(diǎn)使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各采集點(diǎn)使用移動通信公司的GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時(shí)監(jiān)控中心對各點(diǎn)GPRS終端編號進(jìn)行登記, 并與采集點(diǎn)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便識別和維護(hù)處理。油田信息中心運(yùn)行監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)采集油田數(shù)據(jù)。經(jīng)授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：1、油田信息采集點(diǎn)必須使用移動統(tǒng)一的APN卡，用戶使用本卡只能用于與油田信息監(jiān)孔中心通信。2、終端設(shè)備使用成都科技有限公司

10、提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。3、用戶登記：符合油田管理部門的規(guī)定。（三）產(chǎn)品特性系統(tǒng)采用ZSD3120 GPRS DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)采集和控制。（四）系統(tǒng)功能1、數(shù)據(jù)檢測功能：自動監(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

11、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、超級系統(tǒng)管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限制（五）安全措施本系統(tǒng)需要極高的系

12、統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)接入,或者到移動專網(wǎng)接入，采用公網(wǎng)接入方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，而使用數(shù)據(jù)專線接入時(shí)，GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證, 整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。1、APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器，移動終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專網(wǎng),服務(wù)器與公網(wǎng)

13、Internet隔離,可以有效避免非法入侵。2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機(jī)號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號無法呼叫專門的APN。3、可以為每個GPRS數(shù)據(jù)傳設(shè)備單獨(dú)配置 DTU ID號和密碼，通過數(shù)據(jù)中心在其登陸時(shí)進(jìn)行應(yīng)用層認(rèn)證，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設(shè)備將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。4、數(shù)據(jù)加密：可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。四、結(jié)論數(shù)據(jù)中心采用有線方式，租用靜態(tài)IP目前費(fèi)用約8001500元/月。采集點(diǎn)采用GPRS無線方式，流量費(fèi)用目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費(fèi)方式，按流量計(jì)算0.01元-0.03元/KB，而包月制20元/月有1024KB流量，可滿足目前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)