【摘 要】 研制開發(fā)了一種能自動檢測井口參數(shù)的儀表系統(tǒng), 具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)無線實(shí)時傳輸、無線報警、無線起停控制以及巡檢自動化和無人職守等功能, 同時也具有一定的防盜功能。經(jīng)實(shí)際使用, 效果非常好, 值得推廣。重點(diǎn)介紹了設(shè)計思路和方法。
【關(guān)鍵詞】 無線數(shù)傳, 自動巡檢, 數(shù)據(jù)管理, PCC
生產(chǎn)過程現(xiàn)場參數(shù)的變化情況直接反映生產(chǎn)情況, 所以及時有效地獲得現(xiàn)場參數(shù)顯得尤為重要。目前, 我國各油田的井口數(shù)據(jù)主要由人工抄表的形式獲得, 尤其在邊遠(yuǎn)地區(qū), 其勞動強(qiáng)度非常大, 成本也很高,數(shù)據(jù)的實(shí)時性差, 數(shù)據(jù)的管理也完全依靠人工報表的形式, 且數(shù)據(jù)往往還不真實(shí)。主要表現(xiàn)在: 巡檢難度大、報表不及時、信息不全(不能連續(xù)計量)、監(jiān)測精度低、實(shí)時性差等, 也不利于全面數(shù)字化管理和數(shù)據(jù)分析。據(jù)此, 我們研制并開發(fā)了一種能自動檢測井口參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)化無線自動檢測、報警及管理系統(tǒng), 即實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)無線實(shí)時傳輸、無線報警、無線起?？刂埔约把矙z自動化和無人職守等功能, 既可以減少人為因素造成的損失、降低勞動強(qiáng)度, 同時也具有一定的防盜功能。
智能型無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場參數(shù)自動巡檢系統(tǒng)是集最先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)于一體的大型計算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)。適用于各個采油廠或礦站、大型廠礦特殊環(huán)境下的無人職守。該系統(tǒng)主要用于油田現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、傳輸、報警、數(shù)據(jù)管理、分析等, 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控及巡檢完全自動化。提高了井口地面監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程
度和管理水平, 保證地面儀表系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性;實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式管理、全信息檢測與記錄、數(shù)據(jù)長期保存、自動數(shù)據(jù)分析管理。
1 基本設(shè)計思路及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由兩大部分組成, 現(xiàn)場部分和中心站部分?，F(xiàn)場部分主要完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸; 中心站部分主要完成數(shù)據(jù)循環(huán)呼叫及數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)管理和維護(hù)、報警管理等功能。
1. 1 現(xiàn)場部分
現(xiàn)場儀表開發(fā)擬采用基于AT 89C51 的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)作為核心, 主要監(jiān)測現(xiàn)場三相電流、一相電壓、功率因數(shù)及井口壓力等, 正常情況下每500ms 巡檢一次,每次把結(jié)果記錄保存, 正常記錄數(shù)據(jù)在現(xiàn)場儀表中可以循環(huán)記錄185 天。同時還記錄起停數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)、報警以及累計用電量等參數(shù)?；倦娐方Y(jié)構(gòu)如圖1。
1. 2 中心站部分
中心站結(jié)構(gòu)很簡單, 主要包括: IPC 工業(yè)控制計算機(jī)1 臺、打印機(jī)1 臺、長時間UPS 電源1 臺、25W 無線數(shù)傳MODEM 1臺及配套全向天線、聲光報警系統(tǒng)、GSM 報警系統(tǒng)、配套控制及管理軟件等, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖2 的中心站部分。
1. 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)在安裝結(jié)構(gòu)上具有很大的靈活性, 既可以點(diǎn)對點(diǎn)通信, 也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的分布式結(jié)構(gòu)。不管是那一種使用方式, 現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)是完全一樣的。點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要用在邊緣地區(qū)井, 當(dāng)該井不能直接與中心站通信時, 則可以通過某個鄰近井儀表系統(tǒng)進(jìn)行中繼傳輸, 既可實(shí)現(xiàn)鄰近井?dāng)?shù)據(jù)相互通信傳輸, 也可實(shí)現(xiàn)主控室與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通信。點(diǎn)對點(diǎn)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)見圖2。從微觀的角度講, 在某個時刻, 整個系統(tǒng)實(shí)際上是以點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)在運(yùn)行的, 所以系統(tǒng)的規(guī)模也沒有嚴(yán)格的限制, 理論上現(xiàn)場站點(diǎn)的數(shù)量是不受限制的。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計與功能實(shí)現(xiàn)
2. 1 系統(tǒng)軟件
集中監(jiān)控及管理軟件采用目前最流行的DEL PH I6 開發(fā)。主應(yīng)用程序名為JW - 3. EXE, 在
PW IN 98 操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行, 主要模塊包括: 界面管理、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)識別、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)設(shè)置、查詢、報表、網(wǎng)絡(luò)管理、權(quán)限管理、詞典庫管理等功能模塊, 系統(tǒng)主要操作功能模塊見表1。該系統(tǒng)具有自動報警、自動數(shù)據(jù)傳輸、歷史數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析手動呼叫等功能。
表1 JW- 3 系統(tǒng)主要操作功能模塊
方式采用兩種方式: ①聲光報警, 在中心控制室及顯示屏上對應(yīng)站點(diǎn)坐標(biāo)位置設(shè)置異常閃爍標(biāo)志, 且在異常記錄數(shù)據(jù)文件中保存, 供日后查詢; ②通過工業(yè)GSM 移動電話發(fā)送短消息到值班管理者的移動電話中, 提示某口井目前運(yùn)行異常情況。
經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn), 在使用過程中采用呼叫應(yīng)答方式完全可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠, 當(dāng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)出現(xiàn)異常時, 申請重新呼叫及數(shù)據(jù)傳輸。
2. 2 系統(tǒng)功能與特點(diǎn)
JW - 3 系統(tǒng)現(xiàn)場儀表具有如下主要功能和特點(diǎn):
?、佻F(xiàn)場參數(shù)實(shí)時監(jiān)測, 實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測井口壓力、三相電流和一相電壓、起停泵記錄、異常記錄、用電量等且長時間保存。
②實(shí)時無線數(shù)據(jù)傳輸, 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計, 有利于系統(tǒng)擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)化管理。
③集中管理分散控制, 現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、異常報警、緊急停機(jī)、自啟延時、長時間數(shù)據(jù)記錄(可連續(xù)存儲1～ 185 天的監(jiān)測數(shù)據(jù)) 等。
?、軘?shù)據(jù)管理與分析軟件, 日報表、月報表、季報表、年報表等, 具有歷史數(shù)據(jù)分析和管理。
?、輰?shí)現(xiàn)集中巡井功能, 判斷現(xiàn)場起停原因, 故障時報警(現(xiàn)場和主控制室) , 引進(jìn)最先進(jìn)GSM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)異常報警。
⑥可實(shí)現(xiàn)無線控制起停等。
⑦儀表系統(tǒng)可就地顯示, 機(jī)殼全密封設(shè)計, 具有防塵、防盜、防潮及抗電磁干擾的特點(diǎn), 一體化設(shè)計、安裝和維護(hù)更簡單快捷。
?、嗟蜏刈詣蛹訜嵫b置設(shè)計。
3 結(jié)束語
我們設(shè)計的基于無線傳輸?shù)腏W - 3 型無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場參數(shù)自動巡檢系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過多次調(diào)試、運(yùn)行。以9600B/s 中斷方式工作, 即使在通信距離較遠(yuǎn)的情況下, 我們的通訊系統(tǒng)也能正常工作。經(jīng)過數(shù)月的調(diào)試運(yùn)行, 證明系統(tǒng)設(shè)計合理, 運(yùn)行可靠。由此可見, 這種實(shí)現(xiàn)方法是一種方便、可靠的通信方式, 完全可以在油田的數(shù)據(jù)傳輸與控制中得到廣泛的應(yīng)用。
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作者：鄔春學(xué) (男，1964年生，副教授，研究方向：計算機(jī)監(jiān)測與控制，特種智能儀器儀表的開發(fā)與設(shè)計。)1, 2 李冠宇1 余鎮(zhèn)危2 王 娜1 于林峰1
1 江漢石油學(xué)院 荊州 434023)
2 中國礦業(yè)大學(xué) 北京 100083