本手册探讨了利用GPRS/CDMA对油井进行远程无线监控的方案。

油田自动化信息系统建设主要包括油井远程监控、配电线路自动化系统、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控等四个部分，其目的是利用现场监控系统，实现数据源头自动采集，借助油田现有网络资源自动加载到厂级实时数据库，为各级管理部门应用提供开放的数据平台，使生产和管理人员及时控制和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化；并可以对取得的实时数据进行统计、分析、优化，从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据。下面我们就油井远程监控系统进行论述。

油井远程监控系统主要是通过对井口参数的实时检测，采用轮询-应答的通信方式，将检测到的油井状态，通过无线方式传送给采油厂实时数据库服务器，并以C／S或B／S模式，使生产管理的各个部门能够及时掌握油井工作状态，缩短油井故障处理时间，提高开井时率，增加原油产量，提高工作效率。另外，油井井口的控制器具有电量计算功能，可以为6kV 电力线路配电自动化系统提供基础计算数据。

整个油田自动化系统在局域网上根据地域特点在每个采油厂设一个实时数据传控中心（包括通讯处理机、实时数据库服务器、应用服务器），用于集中管理和存放各采油厂所辖区域内生产井、6KV 配电线路、联合站、输油管线的现场实时数据，做到实时数据库开放的原则。

2系统结构

Ø       系统结构：如上图所示，主要由传感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS无线智能终端、mServer无线通信服务器、后台服务器、监控浏览终端等组成。

Ø       油井工作状态传感器和变送器主要有温度传感变送器，压力传感器和变送器，电流互感器、抽油机载荷传感器和变送器、位移传感器和变送器、变压器一次侧电流互感器，它们将油井的工作状态变换成对应的电压或电流值送至井口控制器SU。井口控制器采集油井示功图、电量、回压、温度等参数，然后经 CDMA/GPRS无线智能终端，接入采油厂通讯机，数据通讯机采用轮询方式收集井口控制器数据，数据经过分析经处理后，进采油厂实时数据库。厂矿小队的计算机可根据不同的权限，采用C/S 或B/S模式对实时数据库进行访问。井口控制器改变以往只采电压、电流有效值地模式，而是实时采集计算电机电量参数，可为配电线路自动化系统提供所需的数据。

Ø       mServer是一款运行在Windows/Linux操作系统上的无线通信服务器软件。mServer具有良好的人机界面，简单易用。mServer集成了强大的通信功能，可以对各系列mDevice进行映射管理、查看状态、链路测试、远程配置、远程更新等操作。基于自主研制的ETCP^TM协议，mServer保证了无线通讯的可靠性及用户数据的完整性。

Ø     CDMA/GPRS无线智能终端一方面通过无线（GPRS/CDMA/3G）连接到Internet，并接入到mServer，另一方面通过串口连接着井口控制器。

Ø       后台服务器负责接收井口控制器的数据和用户终端的请求，通过访问实时数据库向用户返回所需的数据，在必要时向通讯服务器发出指令。油井应用服务器包含数据处理软件、命令处理软件、报警和事件处理软件、安全控制软件、图形制作软件。

3 现场仪表

1.     井口压力温度传感器

2.     载荷传感器

3.     位置开关或者倾角传感器

4.     相关变送器

4 井口控制器

100V/220V/1140V三相交流电压和5A/1A三相交流电流输入，测量以下电参量

三相电压

三相电流

三相有功功率

三相无功功率

三相总有功功率

三相总无功功率

功率因数

电网频率

三相零序电流

积分电度

电流曲线数据

功率曲线数据

3路开关量输出DO

DO1：电机启动

DO2：电机停止

DO3：星三角切换

DO4：报警

6路开关量输入DI，带SOE或脉冲累计输入PI

DI1/ PI1：电机启停状态

DI2/ PI2：防盗报警

DI3/ PI3：脉冲电度输入

DI4/ PI4：

DI5/ PI5：

DI6/ PI6：

路模拟量隔离输入AI(0-20mA/0-5V)

AI1：角位移变送器

AI2：载荷变送器

AI3：压力变送器

AI4：温度变送器

功图曲线数据

　　规约：MODBUS 

工作温度范围：－40～85摄氏度，电源为直流24V。

具有如下功能：

1. 功图数据采集(载荷和角位移)
2. 井口压力、温度测量
3. 测量电流曲线图数据和功率曲线图数据(电参数标准测量值)

·         相电压：UA, UB, UC  

·         电流：IA,IB,IC,I平均

·         功率：PA,PB,PC,P

·         无功：QA,QB,QC,Q

·         频率，功率因数

·         正向有功电度，反向有功电度

·         正向无功电度，反向无功电度

·         当日用电量

·         控制项目 

·         电机缺相、超载自动停机保护控制

·         停电自动延时启动控制

·         抽油机空抽控制（针对老油田油井开采供液不足的空抽节能控制器）

5 CDMA/GPRS无线智能终端

Ø       EMC三级，超稳定，适用于工业现场

Ø       适用于GPRS和CDMA两种网络。包括支持GPRS的和支持CDMA网络的两种型号。其使用方式和接口全部一样

Ø       支持永远在线、按时上线、按需上线、唤醒上线四种工作模式

Ø       ETCPTM数据传输协议保证数据不丢失，传输稳定可靠

Ø       IMEI端口映射技术节省流量，智能尝试间隔设置防止“费用爆炸”

Ø       支持动态域名，可以通过动态域名找到后台监控中心，从而后台不用使用固定IP地址

Ø       短信配置使得用户可以远程改变的各项配置并重启动，配置项中包括改变后台监控中心的动态域名和IP地址

6 后台服务器

1. 数据采集功能
   • 数据定时采集：能够采集各种可以通过通道传递到主站的遥测、遥信、电度及其它类型的量测数据。系统定时召唤油井终端数据，召唤周期可按功图、电流图和其它量分别以分钟为单位设置，最小为1 分钟，最大为255 分钟；
   • 按需数据采集：采油厂用户终端可在任何时刻请求召唤一口或多口井的数据；
   • 通讯控制功能：启动/停止对油井终端的数据采集、切换终端使用的通道等；
   • 通道质量监视及故障诊断，通讯流量计算；
   • GPS 对时：接入GPS 时钟信号，定时统一全系统时钟，并向各油井终端发送对时命令；
   • 可支持多种通讯规约、多种通讯通道；
   • 添加/删除油井终端，修改终端通讯参数，如地址、通讯规约、数据召唤周期等；
   • 修改油井终端参数，如各种报警限值，抽油机冲程、冲次、各传感器量程等参数，并将必要的参数下发到油井终端；
2. 数据处理功能

·         事项报警处理功能：系统对模拟量可分别设置报警上、下限，有效上、下限，当数据越限值时可生成报警记录。可定义报警的音响效果，活给出语音报警提示；

·         事件记录，系统记录所有用户操作、通讯事件和终端报警；

·         数据保存周期可按不同数据类型设置为逢变即存、10 分钟、30 分钟、60 分钟（保存周期应大于等于采集周期）；

·         权限管理。所有系统操作均有授权控制；

3. 人机界面功能

·         界面循环显示：授权用户可选择油井，使基本信息界面可自动循环显示，显示时间可在5 秒-30 秒之间以秒为单位设置；

·         报警发生时，可自动推出报警画面，并伴有声音或语音报警；

·         结合地理位置图显示油井信息，如开/关井，基本运行数据等；

·         结合地理位置图显示与油井相关的电力线路运行信息，如是否停电等；

·         生成各采集参数的时间曲线；

·         显示示功图：功图迭加和并列对比；

·         计算功能：支持常用函数功能；

·         历史数据综合查询及生成报表；

·         遥控启/停井（预留功能）

4. 报表功能

·         可自定义报表格式，生成EXCEL 报表。