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GPRS油田油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案
GPRS油田油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案
一,、 項(xiàng)目背景
油田是一個(gè)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(gè)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。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)。
二,、 GPRS方案的優(yōu)勢
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(gè)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(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),。
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)可以通過電子顯示屏進(jìn)行監(jiān)控,，每個(gè)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。
三,、 解決方案介紹
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1,、油田信息采集點(diǎn)：采用廈門宇能科技有限公司的YN2110 GPRS透明無線數(shù)據(jù)傳輸終端，通過RS232/RS485/TTL與油田設(shè)備采集點(diǎn)連接,，接入移動公司為油田中心站提供的專用的GPRS網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)對油田信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn)、時(shí)間,、數(shù)量沒有限制可以隨時(shí)增減,。可以滿足山區(qū),、偏遠(yuǎn)地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求,。
2、油田中心站：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL,、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接,，采用公網(wǎng)固定IP， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后,，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來主動訪問網(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,，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時(shí),，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應(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,，通過端口影射轉(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,。
（二）產(chǎn)品特性
油田信息采集傳輸系統(tǒng)采用YN2110 GPRS DTU。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò),，提供RS232,、RS485、TTL接口,，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng),，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應(yīng)用，如實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)認(rèn)證,、POS機(jī)的遠(yuǎn)程控制維護(hù),、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)點(diǎn)接入等。在油田信息采集傳輸系統(tǒng)方案中,，YN2110 GPRS DTU可通過外置或嵌入方式與油田信息采集點(diǎn)設(shè)備連接,。
1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS,。
2,、接口： RS232、RS485,、TTL,。
3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,，實(shí)際傳輸速率40Kbps,。
4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng),。
5,、透明數(shù)據(jù)傳輸：YN2110EP-DTU內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道,；
6,、自動撥號連接：YN2110EP-DTU可配置上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò),，同時(shí)支持用戶端發(fā)起命令連接或遠(yuǎn)程喚醒連接,；
7、短信息備用數(shù)據(jù)通道：在GPRS網(wǎng)絡(luò)無法連接時(shí)可啟用短信作為備用數(shù)據(jù)傳輸通道,；
8,、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
9,、實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況,，掉線自動重?fù)芄δ埽?/span>
10,、提供主副IP及動態(tài)域名解析；
11,、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶可設(shè)定,；
12、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設(shè)定,；
13,、支持VPN安全功能。
14,、安裝靈活,、使用方便、可靠,。
（三）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*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
（四）安全措施
本系統(tǒng)需要*的系統(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)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng),，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線,，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備,，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式,，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前,，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)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,。另外,，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設(shè)備上,，這種成本高,，安全性高、穩(wěn)定可靠,。對于安全性要求非常高的系統(tǒng),，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性,。
1,、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件,。采用VPN安全技術(shù),，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù),，有效避免非法入侵,。
2、利用SIM卡的對用戶SIM卡進(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、對于特定用戶,，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼,， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(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：通過VPN對整個(gè)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
該監(jiān)控系統(tǒng)中,，使用組態(tài)軟件和GPRS無線數(shù)傳終端,，系統(tǒng)無線遙測遙控主機(jī)（RTU）將檢測到的單口采油井的現(xiàn)場狀態(tài)，通過無線方式傳送給監(jiān)控中心,，從而實(shí)現(xiàn)各單井狀態(tài)的集中監(jiān)控,，減少人員投入,，有力的縮短油井故障發(fā)現(xiàn)和排除時(shí)間，極大的提高了生產(chǎn)效率,，同時(shí)系統(tǒng)的性價(jià)比特高,。另外，本系統(tǒng)還非常適合輸油管漏油,，盜油監(jiān)測,，在多家采油場中使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,。