活動(dòng)鏈接：2012年控制網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)題---實(shí)現石油與化工的信息化

   ［編輯簡(jiǎn)介］：為了有效避免人為破壞輸氣井口設施造成的重大經(jīng)濟損失和實(shí)現對氣井生產(chǎn)數據的監控與管理，提供設計方案如下

   ［關(guān)鍵詞］：數據采集器、門(mén)磁傳感器、電壓傳感器、可燃氣體檢測儀

   一、設計準則：

   采用高科技低工耗產(chǎn)品保障現場(chǎng)設備供電及環(huán)境條件的特殊要求。組成具有安全可靠、經(jīng)濟實(shí)用、快速反應預警能力的網(wǎng)絡(luò )監控系統。同時(shí)降低投資成本、提高工程質(zhì)量、優(yōu)化系統性能，達到確保氣井安全生產(chǎn)順利進(jìn)行和監控數據穩定可靠的目的。

   二、現場(chǎng)設備標準：

   1、安全性

    (1) 采集儀表的供電電壓符合DC12V±20%、正常工作電流小于100mA，符合“本安”防爆標準要求。

    (2) 蓄電池與采集通訊儀表的安裝方式采用防爆箱,達到“隔離”防爆標準。

    (3) 外接傳感器的接線(xiàn)包括“壁環(huán)和地環(huán)斷路的引出接線(xiàn)端”進(jìn)防爆盒連接。

    (4) 所有與采集器連接的傳感器走線(xiàn)，全部采用金屬鍍鋅管，接頭絲扣處采用704硅橡膠或生膠帶等密封處理。

    (5) 在蓄電池“正、負兩極輸出線(xiàn)纜之間”，采用“絕緣插接件”以便于更換蓄電池時(shí)的電路連接、避免在蓄電池移出或裝入時(shí)線(xiàn)纜接頭與箱體內壁接觸產(chǎn)生火花，以及在搬運過(guò)程中正、負兩線(xiàn)接頭相連產(chǎn)生放電對蓄電池造成的損壞。

    (6) 在蓄電池正、負兩極輸出接線(xiàn)端子之間安裝火花吸收電器，以避免在更換蓄電池時(shí)插接件通、斷產(chǎn)生不安全性火花。

    (7) 在蓄電池正極輸出線(xiàn)纜后端，接入相應容量的總保險（熔斷）絲。

    (8) 在采集器對每路傳感器的供電輸出端，加置微型“自恢復限流保護開(kāi)關(guān)”。2、節能性
節能是產(chǎn)品符合環(huán)境供電條件的特征，現場(chǎng)所有儀表的正常工耗需要達到一臺100Ah蓄電池供電量為70%時(shí)的基本運行時(shí)間標準為30天以上。

   3、擴充性

   采集儀表的輸入輸出通道為8路開(kāi)關(guān)量、6路模擬量，其中6路開(kāi)關(guān)量用于門(mén)狀態(tài)、振動(dòng)、壁、地環(huán)斷路防盜及兩段燃氣報警，3路模擬量用于蓄電池的電壓檢測和氣井套壓及油壓生產(chǎn)數據的采集外，預留2路開(kāi)關(guān)量3模擬量為備用通道。

   4、可靠性

   (1)采集儀表進(jìn)入整機組裝后的全部性能?chē)栏襁M(jìn)行測試確保所有接點(diǎn)準確可靠。

   (2)對開(kāi)關(guān)量輸入與模擬量通道的性能分別進(jìn)行測試記錄，達到驗收標準要求。

   (3)防爆箱主體與外部連接密封部位進(jìn)行氣壓檢驗，達到“隔離” 防爆要求 。

   5、氣井采集設備YGY型結構示意圖：
    
                    
 
   性能簡(jiǎn)介：

   YGY型設備為一臺蓄電池供電，當用電量設定為70%、數據采集周期定時(shí)為30分鐘時(shí)，正常使用時(shí)間為30天以上。設有低壓報警輸出和下限自動(dòng)斷電保 護功能，避免深度放電造成蓄電池損壞。適應于矩離較近、路面條件較好的井場(chǎng)使用。具有結構緊奏變動(dòng)靈活的特點(diǎn)，當需要增加蓄電池延長(cháng)供電時(shí)間時(shí)，在連接管 上部加裝防爆箱并將采集器與底板移入箱內加長(cháng)電源接線(xiàn)即可。如下圖所示：

   6、氣井采集設備YGYP型結構示意圖：
  
                          

   性能簡(jiǎn)介：

    YGYP型設備為兩臺蓄電池一用一備式供電，當用電量設定為70%、數據采集周期定時(shí)為30分鐘時(shí)，正常使用時(shí)間為60天以上。設有低壓報警輸出和主 備電源自動(dòng)轉換及低壓斷電保護功能，避免深度放電造成蓄電池損壞。適應于矩離較遠、路面條件較差的井場(chǎng)使用。具有供電時(shí)間長(cháng)蓄電池更換時(shí)間靈活等特點(diǎn)。

    7、設備成套組裝與防爆標準：

    (1)產(chǎn)品配套組裝符合相應低壓配電 “中國國家強制性CCC認證”標準。

    (2)防爆安裝符合國家GB3836-2000標準要求。

   8、生產(chǎn)資制認證：

   (1)配套生產(chǎn)提供低壓電器“生產(chǎn)許可證”及國家強制性CCC認證證書(shū)。

   (2)配套安裝提供防爆電器設備安裝資格證書(shū)。
 
   三 、系統概述： 

   本系統由監控計算機、工控組態(tài)軟件，現場(chǎng)數據采集儀表及各種防盜防爆傳感器等組成。系統性能以防盜報警為主，同時(shí)具備生產(chǎn)數據采集和智能化管理的能力。

   監控室設在計量站，為基層值班人員及時(shí)了解井場(chǎng)狀況，對發(fā)生告警事件盡快采取外處理措施提供了有利條件。整體結構如下圖所示：
  
                       

   四、數據采集過(guò)程：

   1、如上圖所示，正常狀態(tài)下由采集器對各種報警傳感器的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)性采集，通過(guò)GPRS模塊周期性定時(shí)向監控計算機上報采集數據或由計算機通過(guò)UDP協(xié)議向GPRS所連接的采集器周期性下發(fā)命請求令獲取數據。

   2、報警狀態(tài)下：各種報警數據由采集器主動(dòng)上報計算機進(jìn)行報警顯示和記錄。

   五、報警數據的處理過(guò)程：

   1、門(mén)狀態(tài)報警。

   門(mén)狀態(tài)由門(mén)磁傳感器與采集器的一路開(kāi)關(guān)量輸入通道連接采集數據。當門(mén)狀態(tài)為開(kāi)時(shí)，報警信號由采集器主動(dòng)上傳監控計算機通過(guò)動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示和輸出聲響告警，并在報警報表中記錄報警內容及報警時(shí)間。

   2、巡井登入開(kāi)關(guān)。

   為保證門(mén)狀態(tài)報警信號的可靠性，在防爆箱右上角后部設置內嵌式磁性推拉開(kāi)關(guān)與采集器一路專(zhuān)用通道連接采集處理登入后的報警數據：

   (1)通過(guò)登入開(kāi)關(guān)輸出的信號，解除門(mén)狀態(tài)及現場(chǎng)所有報警、記錄入場(chǎng)時(shí)間。

   (2)在關(guān)門(mén)前通過(guò)退出“登入”開(kāi)關(guān)輸出的關(guān)閉信號，恢復采集器進(jìn)入報警檢測狀態(tài)，并上傳記錄“退場(chǎng)”時(shí)間。

   (3)在退出“登入”信號輸出后，門(mén)狀態(tài)在15秒后無(wú)關(guān)門(mén)信號輸入時(shí)，由采集器上傳計算機輸出“開(kāi)門(mén)離場(chǎng)”報警，提示值班人員與現場(chǎng)人員聯(lián)系檢查房門(mén)是否關(guān)好。

   3、震動(dòng)報警。

  采集器通過(guò)一路開(kāi)關(guān)量通道與震動(dòng)傳感器連接采集數據。當現場(chǎng)發(fā)生破壞性撞擊時(shí)，震動(dòng)報警信號由采集器主動(dòng)上報監控計算機進(jìn)行動(dòng)畫(huà)閃爍顯示和輸出聲響告警，提示值班人員對報警現場(chǎng)進(jìn)行處理，并對報警時(shí)間與內容進(jìn)行記錄。

   4、壁環(huán)、地環(huán)斷路報警：

    (1)壁環(huán)斷路采用高溫導線(xiàn)布于房屋的4周和頂部墻壁組塊內，墻壁組塊內部導線(xiàn)的輸出端分別由組塊的頂部經(jīng)接線(xiàn)盒連接進(jìn)入走線(xiàn)管。

   (2)地環(huán)斷路通過(guò)底座與房體組塊內壁連接部位的點(diǎn)狀固定，由接近防爆箱體的墻角經(jīng)走線(xiàn)管進(jìn)入采集器。

   (3)“壁環(huán)”和“地環(huán)”導線(xiàn)分別與采集器的兩路開(kāi)關(guān)量通道連接采集數據。當其中一路連線(xiàn)斷路時(shí)，報警信號由采集器主動(dòng)上傳監控計算機通過(guò)相應動(dòng)態(tài)畫(huà)面閃爍顯示和輸出聲響報警和記錄。提示值班人員對報警現場(chǎng)進(jìn)行處理。

   5、可燃氣檢測報警：

   現場(chǎng)防盜房?jì)忍烊細怏w濃度的檢測，通過(guò)檢測器的兩路開(kāi)關(guān)量信號分別與采集器的兩路通道連接采集報警數據。周期性定時(shí)通過(guò)GPRS模塊上傳監控計算機進(jìn) 行記錄。當可燃氣濃度LEL測量值達到20%和50%以上時(shí)，分別輸出上限和上上限報警信號，由采集器主動(dòng)上報監控計算機輸出聲響和指示燈顯示報警，提示 值班人員對報警現場(chǎng)進(jìn)行處理，并對報警時(shí)間與內容進(jìn)行記錄。

   6、電壓檢測控制器：

   蓄電池的電壓檢測通過(guò)一路電壓傳感器與采集器的一路模似量通道連接采集電壓數據，周期性上報監控計算機對蓄電池電壓按百分比進(jìn)行模似量顯示和數字顯示。當蓄電池電壓顯示值下降到12V以下時(shí)輸出報警和記錄，提示值班人員盡快更換儲備電池。

   7、套壓與油壓檢測：

   氣井套壓與油壓的檢測通過(guò)兩路防爆壓力傳感器與采集器的一路模似量通道連接采集壓力數據，周期性上報監控計算機顯示套壓與油壓數據并以工圖形式的曲線(xiàn)反應工況運行狀態(tài)，設定上、下限報警，提示值班人員對突發(fā)性變化事件及時(shí)查明原因進(jìn)行處理。

   8、報警認知： 

   (1)產(chǎn)生報警后值班人員按“認知”鍵，解除報警聲響、停止報警畫(huà)面閃爍，在報警報表中同時(shí)記錄“認知”時(shí)間。無(wú)人按“認知”鍵時(shí)，報警狀態(tài)不要自動(dòng)解除，同時(shí)對報警的時(shí)間與內容在報表中按30秒一次保持記錄。

   (2)得到報警后值班人員在登入現場(chǎng)時(shí)，通過(guò)操作“登入”開(kāi)、關(guān)記錄入場(chǎng)和退出時(shí)間、解除或恢復現場(chǎng)采集器的報警狀態(tài)。

   9、登入過(guò)程中的報警信號與畫(huà)面處理：

   (1)“登入”信號上報后各種報警畫(huà)面顯示、無(wú)閃爍和報警聲響。

   (2)各種報警的時(shí)間與內容進(jìn)入試驗記錄報表。

   (3)退出登入信號上報后解除報警畫(huà)面顯示、進(jìn)入報警檢測狀態(tài)。

   六、軟件的數據處理過(guò)程

   1、根據采集的數據判斷是否有報警發(fā)生，報警通過(guò)動(dòng)畫(huà)閃爍顯示或不同聲響提示當班人員及時(shí)處理。

   2、對報警后的處理過(guò)程進(jìn)行記錄。

   3、周期性地保存采集數據，正常時(shí)需要2小時(shí)保存一次。

   4、對報警數據和歷史數據生成報表以供瀏覽和打印輸出。

   5、歷史報表。按選定單位井號、分時(shí)段顯示和打印歷史數據。

   6、工程組態(tài)界面統一風(fēng)格。操作簡(jiǎn)單、顯示直觀(guān)的了解每個(gè)氣井的詳細狀況。

   七、主窗口顯示模式與內容：

   主窗口顯示氣井的分布地圖模式，同時(shí)顯示氣井的狀態(tài)，包括：正常工作、停(修)井和報警。

   1、 選擇某個(gè)氣井的圖型時(shí)，進(jìn)入該氣井詳細數據的顯示。包括選定不同時(shí)段、不同內容的數據記錄。

   2、 電池電壓模似量顯示為0～100%與0～16V量程之內的數顯，當供電電壓在12V以下時(shí)閃爍報警和輸出聲響報警。

   3、 通訊信號故障報警。當GPRS與計算機的通訊連接失敗后重連時(shí)顯示“通訊信號故障”在連通后自動(dòng)去消。

   八、數據存儲要求： 

   (1)周期性保存采集數據的間隔時(shí)間為2小時(shí)。

   (2)歷史數據保存至少為1年。

   (3)保存報警數據的間隔時(shí)間為20秒。

   九、對性能的規定：

   (1)要求提供統一的操作風(fēng)格。

   (2)統一的界面風(fēng)格。

   (3)統一的數據顯示風(fēng)格。

   (4)數據采集過(guò)程中產(chǎn)生的錯誤能及時(shí)恢復并保持正常工作。

   十、時(shí)間特性要求：

    (1)數據采集時(shí)間，分周期性定時(shí)采集和實(shí)時(shí)采集。

   (2)周期性采集30分完成一次。

   (3)實(shí)時(shí)報警發(fā)生后60秒內發(fā)生反映。(計算機畫(huà)面顯示與輸出聲響)

   十一、輸入通道信號：

   (1)門(mén)狀態(tài)-------------------------------開(kāi)關(guān)量，1路；

   (2)巡井登入---------------------------- 開(kāi)關(guān)量，1路； 

   (3)振動(dòng)報警-----------------------------開(kāi)關(guān)量，1路；

   (4)壁環(huán)斷路報警-------------------------開(kāi)關(guān)量，2路

   (5)可燃氣檢測報警-----------------------開(kāi)關(guān)量，2路

   (6)電池電壓檢測傳感器-------------------模擬量，1路

   (7)套壓檢測傳感器------------------(備用)模擬量，1路

   十二、主窗口顯示： 

   通過(guò)地圖模式動(dòng)畫(huà)顯示各個(gè)氣井的外觀(guān)狀態(tài)。包括正常和報警狀態(tài)。通過(guò)點(diǎn)擊井圖查看詳細數據及各種報表的詳細記錄。

   (1)日報顯示各個(gè)氣井當日8～4點(diǎn)、4～8點(diǎn)兩班的詳細數據、報警數據記錄

   (2)月報顯示當月每日兩班的詳細數據記錄、報警詳細數據記錄。

   (3)年報顯示保存每個(gè)氣井的歷史數據。

   (4)報表類(lèi)型主要有當日巡井與試驗記錄報表、報警記錄報表、(修井)停產(chǎn)記錄報表、蓄電池的更換次數與供電時(shí)間記錄報表。

   (5)現場(chǎng)登入記錄內容：井號：入場(chǎng)與退場(chǎng)時(shí)間  

   十三、現有主要采集儀表性能說(shuō)明：  

   1、GPRS數據采集器 型號KL-R5110 

   1.1主要性能特點(diǎn)

   •八路模擬量、八路開(kāi)關(guān)量輸入、輸出；

   •內嵌GPRS傳輸單元提供完備的GPRS登陸和傳輸機制，穩定可靠；

   •天線(xiàn)內置，安裝及使用方便，配有外接天線(xiàn)接口；功圖數據快速采集和支持4000組數據存儲記錄；

   •配套MODBUS協(xié)議和登陸參數支持，數據流管理穩定

   •支持兩路數據串口，可配接多種擴展串口設備

   a)主要參數

   1、模擬量輸入：八路4～20mA或5V電流或電壓信號

   2、開(kāi)關(guān)量輸入：八路純觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)量

   3、供電電壓： DC12V

   4、采樣分辨率：16位

   5、調試串口： RS-232/485 波特率：9600

   6、準確度：0.1%

   7、整機功耗：70mA 

   b)部分構件

   a、指示燈說(shuō)明：

   Power ：電源指示燈，正常供電時(shí)該燈點(diǎn)亮；

   b、通訊指示燈

   共有4個(gè)通訊指示燈，分別為串口C與串口D的RX、TX指示燈，

   串口C為調試串口，串口D為預留串口。

   c、db25針插座