众山基于GPRS无线网络油田/井数据与图像实时监控系统解决方案

　　一、前言
　　
　　由于油田所在地理位置往往具有特殊的环境，并且受到客观条件的限制，因而实现油田之间的通信首要问题就是要克服地理环境所带来的限制，架设一个庞大的通信系统是一个费时耗资金的过程，地形的起伏不平导致铺设电缆后不宜传导，同时电缆穿过炼油厂可能是潜在的危险。所有的这些客观条件都使得在油田中搭建GPRS无线网络成为一种必然趋势。目前，全国许多大油田都已经在使用这类无线技术，为油田的生产和管理提供了很大的便利，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
　　
　　在广袤的大型油田中，总中心距各分中心往往较远，及时通信这一环节往往成为制约油田生产效率的主要因素，如果架设专门的线路，成本过高，利用GPRS无线通信技术，总中心可以实时了解各分中心运作情况，随时给出技术指导意见，而且无线网络架设简单，成本更加低廉。
　　
　　二、系统概述
　　
　　油田管理中心与周围油井分布较近的小型油田，采用集中管理方式。在各油井加入监控设备，可以在管理中心对整个油田运行情况进行实时监控、图像抓拍监控，并可和报警系统实现联动，一旦有人闯入油田，系统将进行图像自动抓拍，监控中心产生报警联动，我们的工作人员立刻可以出动进行阻止，保证整个油田安全的同时为相关部门提供*时间的资料，从而有效的打击非法破坏设施的不法分子，保护国有资产的流失。
　　
　　整套系统主要由监控中心、井队监控工作站、现场采集端等组成。
　　
　　监控中心是整个系统的总控制中心。
　　
　　井队监控工作站实现对划定井场的监控管理。单位是否建立井队监控工作站是可选的，如果建立井队监控工作站，其结构也可以根据实际情况进行调整。
　　
　　监控中心与监控工作站之间可通过Internet或局域网实现数据通讯。
　　
　　现场采集端包括：现场仪表、监控摄像头、GPRS传输终端三部分，现场仪表采集流量、压力等各类数据，监控摄像头实时抓拍井场监控图片，GPRS传输终端与监控中心之间通过GPRS网络进行通讯。
　　
　　三、系统功能
　　
　　1、实时监视、实时记录：监控中心能全天候地对采油作业区进行全程监视，当盗、抢原油事件发生时，能实现远程告警，能实时记录过程状况，可以为事后侦破提供可靠的证据。
　　
　　2、远程指导：监控中心能对施工及设备维修人员进行远程操作指导。
　　
　　3、远程告警：当油井原油泄露时，在监控中心能实现远程告警。
　　
　　4、设备工作状态检测：如果发生抽油机工作过程中突然停机或抽油机关闭状态时突然启动，监控中心都要能提供实时检测，并声光报警，还可以增加语音告警和双向语音通话。
　　
　　5、监控图像数字化存储：采油站现场监视图像经数字化压缩后存入SD卡，并可以日期、时间、监测站点名称为检索关键字能随时进行查询。
　　
　　6、系统功能完善：监控中心能随时掌握监控区域内的情况，能检查各个重点部位的安全状态，能及时处理突发事件，并自动进行录像，录像资料要方便查询。
　　
　　四、系统架构
　　
　　监控中心
　　
　　监控中心是整个系统的控制中心，它通过移动APN专线接入，与各井队监控工作站、GPRS传输终端进行通讯。
　　
　　监控中心可以监控本系统中所有井场的任何现场数据和图像，可以控制各监控工作站的权限等。监控中心提供整个系统*对外的通信接口（通信服务器），GPRS接入网关等。
　　
　　它是一个由数据库服务器、通讯服务器等组成的网络系统。在本系统内能够实现数据共享、远程联网、系统增容、系统备份等功能。
　　
　　1）数据库服务器：计算机网络平台为Windows2003，数据库采用SQLSERVER2000，使通讯服务器、监控工作站等通过网络对各自管理的数据信息进行集中存储管理。对数据的集中管理不仅提高系统的安全性，而且也增强了系统的可扩展性和可维护性。
　　
　　2）通讯服务器：通讯服务器是监控工作站和GPRS传输终端通讯的中介，监控终端的命令通过它向的GPRS传输终端发送，而GPRS传输终端返回的信息通过通讯服务器的转发到达相应的监控终端。
　　
　　井队监控工作站
　　
　　井队监控工作站是系统的接收和处理数据信息的工作终端，负责处理系统中出现的紧急情况。与通信服务器通过TCP/IP协议进行数据交互，每台终端负责处理各自管理范围内的井场。
　　
　　其主要功能如下：
　　
　　数据监控：能够实时监控井场的各项数据指标。
　　
　　图像抓拍：可向需要抓拍的摄像头发送抓拍、停止命令等。
　　
　　数据存储：对所有数据指标和图像进行保存。
　　
　　对整个网络的管理：包括配置、性能、安全、故障、计费等。对系统所有时间有详细记录，对重要数据有备份机制。
　　
　　GPRS传输终端
　　
　　该终端是整套系统完整运转的重要环节，它担负着和监控中心的信息交互以及和监控工作站的信令交互等重要工作。
　　
　　GPRS传输终端是蓝斯通信公司成功研制开发的具有自主知识产权高科技产品。该产品严格按照ISO9001和工业级标准设计、生产制造要求进行生产，各项性能指标均处于国内水平。该终端结合了GSM/GPRS/CDMA/3G等通信技术，采用工业级设计，具有通信以及强大的数据处理和图像编解码能力，安装方便，可广泛应用于各类工业监控调度领域。
　　
　　主要性能指标：
　　
　　工作电压：9V－63V
　　
　　主机静态工作电流：<=100mA（电压12V）
　　
　　主机zui大工作电流：<=500mA（电压12V）
　　
　　存储温度：－40～＋85℃
　　
　　工作温度：－30～＋85℃
　　
　　现场仪表
　　
　　本项目在每个井场有3个数字仪表的9个采集量/命令（7个采集量2个开关井命令）需要采集到数据中心。对于每个数字量采集要按周期实时传递到数据中心。分别为压力表、压力阀、流量计。都采用485接口。对应的采集量/命令分别为：
　　
　　压力表：油压、套压（2个采集量）
　　
　　压力阀：当前开/关状态、开阀命令、关阀命令（1个采集量2个命令）
　　
　　流量计：累计流量、瞬时流量、回压压力、温度（4个采集量）
　　
　　监控摄像头
　　
　　每个采集井场一个固定的摄像头把现场井台的图像按照周期通过GPRS通道传递到数据中心。
　　
　　现场通过红外摄像头等设备对井场10米*12米的范围内实现有效的入侵检测报警。检测范围为上下和左右的整个扇面。无检测死角。检测到入侵后，可以紧急抓拍到图片并传送到服务器。
　　
　　五、系统效益
　　
　　降低工人劳动强度，提高生产率
　　
　　传统的数据采集方法，工作量大而繁重，费用高，特别在雨雪天气，有些井无法采集，严重影响生产，采用远程监测，数据采集只需室内进行，大大降低工人的劳动强度，同时可减少冗余人员，利于降本增效。
　　
　　便于及时掌握生产情况，利于科学管理
　　
　　传统的数据采集方法，通常以人工的方式用报表反映采油情况，难以及时、准确、全面直观、、连续地反映生产动态。实现油井的远程监控，管理人员在办公室或各个测点上就可以直观地看到井场任何设备的工作情况，甚至于现场的图像资料。随着无线通讯网的发展，各级管理部门可随时掌握一线的生产情况，真正做到运筹帷幄之中，决胜千里之外。
　　
　　便于采集生产数据，利于科学决策
　　
　　人工采集数据，每口井一般每天只测一次工作参数，为了诊断井下工作情况，一般每口井一到两周要停机测试一次井下功图及液面，费时费力。由于数据量小，很难做数据的统计分析。实现远程监控可快速测试并长期保存大量工作数据，并以此为依据进行科学的生产分析，为决策提供可靠论据。
　　
　　便于及时发现问题，提高工作效率
　　
　　可以及时发现油井停电、不正常停机、油管泄漏、凡尔泄漏、液面过低、配重不平衡等情况，从而有效地防止设备损坏，减少停机时间。抽油机运行过程中，油井的机电设备难免会出现一些不正常情况，如缺相、井下受卡等，有些情况如能及时发现并处理，就可以减少或避免油井故障，减少经济损失。