目前油井輸油生產(chǎn)管理大部分采用人工巡檢方式，造成采油成本高，資源源浪費嚴重。盡快提高機采系統管理水平、降低油井能耗是油田采油工作的重中之重。紫金橋軟件技術(shù)有限公司摸索總結多年的油田市場(chǎng)經(jīng)驗結合工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )、Internet/Intranet技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)推出了油田數字化的全新概念—采油輸油監控數字化解決方案。

    1、抽油機遠程監控方案實(shí)現的功能

    ⑴、實(shí)時(shí)數據采集與遠程工況監測⑵、實(shí)時(shí)故障報警⑶、自動(dòng)生成報表⑷、網(wǎng)絡(luò )數據瀏覽

    2、抽油機遠程監控總體方案 

    綜合上述油水井遙測系統所需實(shí)現的功能，提出本項目“油水井生產(chǎn)數據遠程采集系統”整體解決方案。

    2.1系統的結構配置 

          

                                      圖1 系統結構拓撲圖

    從圖1可看出整個(gè)系統分為3個(gè)層次。①最底層為油井或計量間的現場(chǎng)檢測儀表，實(shí)現對現場(chǎng)載荷、位移、壓力、溫度、流量等信號的檢測，并通過(guò)電纜將檢測信號傳送給PLC；②中間層是利用PLC采集功圖數據和電機參數及其他本地儀表的數據，并把這些數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（Gprs或Zigbee）傳給數據中心，同時(shí)根據現場(chǎng)實(shí)際工況和數據中心的指令來(lái)控制現場(chǎng)設備的啟停；③最上層為數據中心，數據中心利用軟件系統對從PLC那里接收的數據進(jìn)行加工處理來(lái)形成功圖，并實(shí)現畫(huà)面顯示、歷史數據保存、報警功能，并實(shí)現報表功能。WEB SERVER系統還能把這些畫(huà)面和數據通過(guò)B/S方式發(fā)布到網(wǎng)上供相關(guān)部門(mén)查詢(xún)?yōu)g覽。

    2.2系統所需的設備

    ①井口儀表：

    抽油機井井口：載荷和位移儀表（有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)）、壓力變送器、溫度變送器、電機軟啟動(dòng)器或變頻器（選配）；自噴井井口：壓力變送器；計量間/注水井井口：壓力變送器、流量計。

    ②現場(chǎng)PLC數據采集與控制部分組成：

    PLC機箱：包括PLC、Zigbee或gprs通訊模塊、電參數模塊、開(kāi)關(guān)電源、接線(xiàn)端子、機箱等；供電變壓器；天線(xiàn)系統；護管與電纜線(xiàn)、安裝附件。

    ③油井遙測監控中心組成：

    Zigbee基站或gprs通訊模塊組成的數據接收系統（要包括開(kāi)關(guān)電源、根據項目具體要求配置）；計算機（或服務(wù)器）、打印機與不間斷電源（根據項目具體要求配置）；監控中心軟件系統包括數據庫軟件、功圖計產(chǎn)軟件、網(wǎng)絡(luò )發(fā)布等專(zhuān)用軟件。

    2.3數據通訊鏈路

    ①抽油機井載荷、位移、壓力、溫度與PLC之間可以選擇有線(xiàn)的通訊方式。

    ②PLC與監控中心通訊方式：采用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)（GPRS/CDMA、數傳電臺、ZigBee模塊）；在單口油井應用情況下我們提供gprs組網(wǎng)方案，利用移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠端的數據中心計算機相連。在多口油井應用情況下我們提供Zigbee組網(wǎng)方案。首先，使用Zigbee在臨近的油井間建立起一個(gè)局部無(wú)線(xiàn)網(wǎng)（Zigbee控制網(wǎng)內節點(diǎn)終端間通訊是免費的），再通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)gprs或cdma與遠端的數據中心計算機相連，從而實(shí)現低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遠程無(wú)線(xiàn)通訊。

    通訊鏈路結構如圖2所示，采用485總線(xiàn)+ZigBee+GPRS相結合的方式，每口油井配電箱內GPRS模塊、PLC、電參數模塊、電機軟啟動(dòng)器等設備采用485 總線(xiàn)連接，然后與內嵌ZigBee RS485 技術(shù)的數據采集器連接，一個(gè)數據采集器負責一個(gè)配電箱的數據采集。臨近多口油井各個(gè)ZigBee RS485 數據采集器組成無(wú)線(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )中心節點(diǎn)和GPRS/CDMA數傳終端把各個(gè)油井的監控數據傳到遠端數據中心。

            

                                     圖2 通信鏈路拓撲結構

    3、紫金橋抽油機遠程監控方案的特點(diǎn)

    ⑴、本方案在設計時(shí)就考慮到要為用戶(hù)最大程度節電、節省采油成本。所以電機參數采集做了大量的工作。

    ⑵、我們選用國外知名廠(chǎng)家的PLC作為現場(chǎng)數據采集和中心控制器，在現場(chǎng)應用的實(shí)際效果和可靠性遠高于RTU、單片機等產(chǎn)品。

    ⑶、我們可以根據油井現場(chǎng)的情況對每個(gè)油井的PLC分別進(jìn)行編程，更能夠滿(mǎn)足油井的個(gè)性需求，還可根據用戶(hù)定制的功能對油井PLC進(jìn)行編程。例如可編程實(shí)現自動(dòng)停機等功能，當設定的最小載荷、最大載荷、井口溫度、井口壓力超限則自動(dòng)停機，再比如對電機的缺相、過(guò)流、過(guò)載的保護停機等。

   ⑷、與其他廠(chǎng)家的產(chǎn)品相比，我們系統在采集功圖數據時(shí)電機參數采集與載荷、角位移數據采集真正做到了同步，這就真正能夠反映油井生產(chǎn)狀況，并對油井生產(chǎn)工況的正確診斷提供了準確的數據。

    ⑸、多口油井構成ZigBee網(wǎng)絡(luò )的方案對比GPRS/CDMA 組網(wǎng)方式硬件成本更低，可為用戶(hù)大量節省通信流量費用；無(wú)線(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )路由至少可達20 跳，另外ZigBee 模塊內建防碰撞機制，有效防止數據丟失；ZigBee 模塊有16 個(gè)信道自由選擇，躲避信號干擾。

    ⑹、本方案提供防盜報警功能。