本手冊探討了利用GPRS/CDMA對油井進行遠程無線監控的方案。

油田自動化信息系統建設主要包括油井遠程監控、配電線路自動化系統、輸油管線泄露監測、集輸站庫自動化監控等四個部分，其目的是利用現場監控系統，實現數據源頭自動采集，借助油田現有網絡資源自動加載到廠級實時數據庫，為各級管理部門應用提供開放的數據平臺，使生產和管理人員及時控制和掌握生產動態，從而實現整個生產過程的自動化；并可以對取得的實時數據進行統計、分析、優化，從而為保證生產設備正常運轉、降低生產成本提供重要依據。下面我們就油井遠程監控系統進行論述。

油井遠程監控系統主要是通過對井口參數的實時檢測，采用輪詢-應答的通信方式，將檢測到的油井狀態，通過無線方式傳送給采油廠實時數據庫服務器，并以C／S或B／S模式，使生產管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產量，提高工作效率。另外，油井井口的控制器具有電量計算功能，可以為6kV 電力線路配電自動化系統提供基礎計算數據。

整個油田自動化系統在局域網上根據地域特點在每個采油廠設一個實時數據傳控中心（包括通訊處理機、實時數據庫服務器、應用服務器），用于集中管理和存放各采油廠所轄區域內生產井、6KV 配電線路、聯合站、輸油管線的現場實時數據，做到實時數據庫開放的原則。

2系統結構

Ø       系統結構：如上圖所示，主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS無線智能終端、mServer無線通信服務器、后臺服務器、監控瀏覽終端等組成。

Ø       油井工作狀態傳感器和變送器主要有溫度傳感變送器，壓力傳感器和變送器，電流互感器、抽油機載荷傳感器和變送器、位移傳感器和變送器、變壓器一次側電流互感器，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值送至井口控制器SU。井口控制器采集油井示功圖、電量、回壓、溫度等參數，然后經 CDMA/GPRS無線智能終端，接入采油廠通訊機，數據通訊機采用輪詢方式收集井口控制器數據，數據經過分析經處理后，進采油廠實時數據庫。廠礦小隊的計算機可根據不同的權限，采用C/S 或B/S模式對實時數據庫進行訪問。井口控制器改變以往只采電壓、電流有效值地模式，而是實時采集計算電機電量參數，可為配電線路自動化系統提供所需的數據。

Ø       mServer是一款運行在Windows/Linux操作系統上的無線通信服務器軟件。mServer具有良好的人機界面，簡單易用。mServer集成了強大的通信功能，可以對各系列mDevice進行映射管理、查看狀態、鏈路測試、遠程配置、遠程更新等操作。基于自主研制的ETCP^TM協議，mServer保證了無線通訊的可靠性及用戶數據的完整性。

Ø     CDMA/GPRS無線智能終端一方面通過無線（GPRS/CDMA/3G）連接到Internet，并接入到mServer，另一方面通過串口連接著井口控制器。

Ø       后臺服務器負責接收井口控制器的數據和用戶終端的請求，通過訪問實時數據庫向用戶返回所需的數據，在必要時向通訊服務器發出指令。油井應用服務器包含數據處理軟件、命令處理軟件、報警和事件處理軟件、安全控制軟件、圖形制作軟件。

3 現場儀表

1.     井口壓力溫度傳感器

2.     載荷傳感器

3.     位置開關或者傾角傳感器

4.     相關變送器

4 井口控制器

100V/220V/1140V三相交流電壓和5A/1A三相交流電流輸入，測量以下電參量

三相電壓

三相電流

三相有功功率

三相無功功率

三相總有功功率

三相總無功功率

功率因數

電網頻率

三相零序電流

積分電度

電流曲線數據

功率曲線數據

3路開關量輸出DO

DO1：電機啟動

DO2：電機停止

DO3：星三角切換

DO4：報警

6路開關量輸入DI，帶SOE或脈沖累計輸入PI

DI1/ PI1：電機啟停狀態

DI2/ PI2：防盜報警

DI3/ PI3：脈沖電度輸入

DI4/ PI4：

DI5/ PI5：

DI6/ PI6：

路模擬量隔離輸入AI(0-20mA/0-5V)

AI1：角位移變送器

AI2：載荷變送器

AI3：壓力變送器

AI4：溫度變送器

功圖曲線數據

　　規約：MODBUS 

工作溫度范圍：－40～85攝氏度，電源為直流24V。

具有如下功能：

1. 功圖數據采集(載荷和角位移)
2. 井口壓力、溫度測量
3. 測量電流曲線圖數據和功率曲線圖數據(電參數標準測量值)

·         相電壓：UA, UB, UC  

·         電流：IA,IB,IC,I平均

·         功率：PA,PB,PC,P

·         無功：QA,QB,QC,Q

·         頻率，功率因數

·         正向有功電度，反向有功電度

·         正向無功電度，反向無功電度

·         當日用電量

·         控制項目 

·         電機缺相、超載自動停機保護控制

·         停電自動延時啟動控制

·         抽油機空抽控制（針對老油田油井開采供液不足的空抽節能控制器）

5 CDMA/GPRS無線智能終端

Ø       EMC三級，超穩定，適用于工業現場

Ø       適用于GPRS和CDMA兩種網絡。包括支持GPRS的和支持CDMA網絡的兩種型號。其使用方式和接口全部一樣

Ø       支持永遠在線、按時上線、按需上線、喚醒上線四種工作模式

Ø       ETCPTM數據傳輸協議保證數據不丟失，傳輸穩定可靠

Ø       IMEI端口映射技術節省流量，智能嘗試間隔設置防止“費用爆炸”

Ø       支持動態域名，可以通過動態域名找到后臺監控中心，從而后臺不用使用固定IP地址

Ø       短信配置使得用戶可以遠程改變的各項配置并重啟動，配置項中包括改變后臺監控中心的動態域名和IP地址

6 后臺服務器

1. 數據采集功能
   • 數據定時采集：能夠采集各種可以通過通道傳遞到主站的遙測、遙信、電度及其它類型的量測數據。系統定時召喚油井終端數據，召喚周期可按功圖、電流圖和其它量分別以分鐘為單位設置，最小為1 分鐘，最大為255 分鐘；
   • 按需數據采集：采油廠用戶終端可在任何時刻請求召喚一口或多口井的數據；
   • 通訊控制功能：啟動/停止對油井終端的數據采集、切換終端使用的通道等；
   • 通道質量監視及故障診斷，通訊流量計算；
   • GPS 對時：接入GPS 時鐘信號，定時統一全系統時鐘，并向各油井終端發送對時命令；
   • 可支持多種通訊規約、多種通訊通道；
   • 添加/刪除油井終端，修改終端通訊參數，如地址、通訊規約、數據召喚周期等；
   • 修改油井終端參數，如各種報警限值，抽油機沖程、沖次、各傳感器量程等參數，并將必要的參數下發到油井終端；
2. 數據處理功能

·         事項報警處理功能：系統對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當數據越限值時可生成報警記錄。可定義報警的音響效果，活給出語音報警提示；

·         事件記錄，系統記錄所有用戶操作、通訊事件和終端報警；

·         數據保存周期可按不同數據類型設置為逢變即存、10 分鐘、30 分鐘、60 分鐘（保存周期應大于等于采集周期）；

·         權限管理。所有系統操作均有授權控制；

3. 人機界面功能

·         界面循環顯示：授權用戶可選擇油井，使基本信息界面可自動循環顯示，顯示時間可在5 秒-30 秒之間以秒為單位設置；

·         報警發生時，可自動推出報警畫面，并伴有聲音或語音報警；

·         結合地理位置圖顯示油井信息，如開/關井，基本運行數據等；

·         結合地理位置圖顯示與油井相關的電力線路運行信息，如是否停電等；

·         生成各采集參數的時間曲線；

·         顯示示功圖：功圖迭加和并列對比；

·         計算功能：支持常用函數功能；

·         歷史數據綜合查詢及生成報表；

·         遙控啟/停井（預留功能）

4. 報表功能

·         可自定義報表格式，生成EXCEL 報表。