利用GPRS/GSM网络实现远程监控油田现场状态

油田油井十分分散，往往离采油厂几公里甚至几十公里，因此，输送原油及天然气的管线遍布油区各地，要想实时获得每口井以及各个区域的采油/气量十分困难，多年来，各大油田的采油站、联合站、运销处等大都采用各采油站填写报表的形式统计每天每口井以及各个区域的采油/气量，然后通过累加的方式获得月产量，这样的方法不但要花费大量的人力和物力，很易出错，而且在时间上也严重滞后，采油厂、油田很难动态掌握每口井甚至每个区域的采油情况，对突发事件难以做出迅速反应，有时甚至造成重大损失。因此，给油田管理带来诸多不便，对油田整体效益的提高造成重大影响。

我国油井的数据采集基本上靠人工完成，采油工都必须到现场采集油井示功图、平衡度、油套压、油温及产液量等井口生产数据，但是由于油井数量多且分布范围广，这种方式必然使工人劳动强度加重，而且影响了设备监控与采油数据的实时性，甚至准确性等问题。油井自动化监控系统对于实现油井管理的自动化、提高工作效率、保证数据采集的准确性及加强现场事故应急处理等都具有非常重要的意义。

一、项目背景

油田是一个以油气生产为主，集勘探、开发、施工作业、后勤辅助生产、多种经营、社会化服务为一体的，专业门类齐全的国有特大型企业。油田的勘探、钻井、测井、录井等是野外作业，流动性强，点多、分散、距离长，施工现场与公司之间的信息交流长期以来没有好的解决方案。油田管理层十分重视油田信息化建设，明确提出了未来一个时期油田信息化建设的具体目标。

借助“油井数据监控系统”，管理人员足不出户就可以通过该系统随时观测到油井的生产状况。油井工作的相关数据每隔两小时传输一次，机井一旦出现故障，示意图就会标示感叹号，维护人员就能够在最短的时间内赶到现场，及时排除故障。以前，采油测试工要到每个现场进行测试，费时费力不说，对每口井的工作状态也很难把握，有时一口井发生故障，往往许多天后才发现。

二、GPRS方案的优势

油田工作环境恶劣，雷击、地震及人为破坏等时有发生，怎样把油井运行的相关数据传送到中心控制室一直是个难题。以前，油田曾采用微波、数传电台的方式采集数据，但实际使用过程中，效果不理想，高成本的投入和频繁的维护让采油单位不堪重负。引入了GPRS钻井数据上报系统之后，通过固定在机架上的传感器，管理人员可以及时了解各个机井的工作压力、采油时电压、蒸汽温度等数据，从而确保了油井的安全运转。

油田还可依托GPRS/GSM网络，实现了抄表自动化、精确化。用电控制中心对油厂用电的运行状态可以通过电子显示屏进行监控，每个控制点将用电状态以短信息的形式及时传送到控制中心，这样就可以自动、高效、及时地掌握油田用电情况，自动生成配电计划，实行科学的电力营销和管理。这套装置克服了以前人工抄表准确率低、费时费力、缺少集中有效的管理的弊端，解决了生产的后顾之忧。

三、解决方案介绍

（一）系统结构

1、油田信息采集点：采用的LQ1200GPRS透明无线数据传输终端，通过RS232/RS485/TTL与油田设备采集点连接，接入移动公司为油田中心站提供的专用的GPRS网络，网络对油田信息采集点的接入地点、时间、数量没有限制可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。

2、油田中心站：本系统中网络代理服务器可采用ADSL、LAN等INTELNET公网连接，采用公网固定IP，GPRS数据传输终端上电后，它会根据预先设定在其内部的IP地址来主动访问网络代理服务器，通过代理服务器和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心主站本身维护接入的每个终端的IP地址和ID号，当主站要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端，将命令下发到该终端，终端响应后通过GRPS数据传输终端把数据发到网络代理服务器端口，通过端口影射转发到监控中心主站，即完成了一个应答式的通讯流程，当油田信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。

（二）产品特性

油田信息采集传输系统采用LQ1200GPRSDTU。产品基于中国移动的GPRS网络，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS数据业务实现无线联网，产品支持各种行业应用，远程控制维护、远程业务点接入等。在油田信息采集传输系统方案中，LQ1200GPRSDTU可通过外置或嵌入方式与油田信息采集点设备连接。

1、支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS。

2、接口：RS232、RS485、TTL。

3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系统。

5、透明数据传输：LQ1200-DTU内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道；

6、自动拨号连接：LQ1200-DTU可配置上电自动拨号上网、连接网络，同时支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接；

7、短信息备用数据通道：在GPRS网络无法连接时可启用短信作为备用数据传输通道；

8、短信息远程维护功能；

9、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能；

10、提供主副IP及动态域名解析；

11、心跳报告时间间隔用户可设定；

12、数据通信帧长度用户可设定；

13、支持VPN安全功能。

14、安装灵活、使用方便、可靠。

（三）技术参数

电源：

1、电压范围：DC5V~26V

2、标准电源：DC5V/1000mA

3、功耗：通信时平均电流100mA@+5VDC，空闲时35mA@+5VDC

工作环境

1、模块工作温度：-25°C～60°C

2、元器件工作温度：－40°C～85°C

3、湿度范围：0－95%，非冷凝

4、储存温度：－40°C～85°C

接口

1、天线接口：50Ω/SMA阴头

2、接收灵敏度：-104dbm

3、SIM卡：3V

4、用户数据接口：RS-232/TTL（DB9）

5、波特率：300~115200bits/s

（四）系统功能

1、数据检测功能：自动监测、记录采油设备上的电压、电流、电度、温度、压力、流量、液位、界面、含水、示功图、红外报警等数据。采集数据的格式为模拟、数字和串行通信口。还能完成流量和电度的积算。

2、数据共享功能：所测数据以及采油设备的工作状态可以传输到局域网上，实现多方远程数据共享。

3、显示功能：总流程显示、分组流程显示、全部数据列表、分组数据列表、单个仪表历史数据列表，对于日、月、年显示、故障列表显示。

4、辅助分析功能：及时发现停电、缺相、油管堵塞、盗油、液面过低、配重不平衡等异常情况。

5、报警功能：如果检测值超过设定范围，即声光告警，并能在屏幕上显示出现问题的仪表名称以及参数超出的范围，若有多个数据报警，将按顺序显示超值列表。

6、权限设置功能：权限设置分一般操作员、管理员、超级系统管理三种。利用输入用户名和密码加以限制

四、结论

该监控系统中，使用组态软件和GPRS无线数传终端，系统无线遥测遥控主机（RTU）将检测到的单口采油井的现场状态，通过无线方式传送给监控中心，从而实现各单井状态的集中监控，减少人员投入，有力的缩短油井故障发现和排除时间，极大的提高了生产效率，同时系统的性价比特高。另外，本系统还非常适合输油管漏油，盗油监测，在多家采油场中使用，取得了较好的经济效益和社会效益。

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