全國各地各采油廠已不同程度地進行了油井監(jiān)控的試點工作，目前參與的廠商數(shù)量比較多，水平參差不齊，各個廠家都是在做試點工作，也有個別廠家開始規(guī)模推廣。也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在油井現(xiàn)場設備可靠性差，可維護性差，不能承受油井現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數(shù)據(jù)開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，呈現(xiàn)一個個的自動化孤島。全國十幾萬口油井，已經(jīng)采用油井監(jiān)控的油井不會超過兩萬口，不足總數(shù)的15％。

　　油井遠程監(jiān)控方案方案說明：

　　井口控制器采集油井示功圖、電量、井口壓力、井口溫度、套管壓力等參數(shù)，經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或者數(shù)傳電臺，以CDMA/GPRS 專線方式或者數(shù)傳電臺接口(RS232) 接入采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器，廠礦小隊的計算機可以用瀏覽器或客戶端方式對實時數(shù)據(jù)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(shù)，可為配電線路自動化系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)。

　　6kV 配電線路遠方終端、采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫、配電SCADA 應用服務器、工作站等，利用CDMA/GPRS 網(wǎng)，組成配電線路自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電線路運行狀況的實時監(jiān)控和管理。

　　集輸站庫自動化系統(tǒng)與輸油管線泄漏檢測系統(tǒng)均是相對獨立的一個系統(tǒng)，經(jīng)局域網(wǎng)將系統(tǒng)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳采油廠實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享。

　　通過B/S 模式，可以使管理者瀏覽和查詢全廠實時數(shù)據(jù)，及時了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。也可以通過C/S 模式對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析。為了保證系統(tǒng)的時鐘一致性，系統(tǒng)配備專用的GPS 時鐘，用于同步全網(wǎng)的系統(tǒng)時鐘，包括定時與各FTU、SU 遠方對時。

　　系統(tǒng)中通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器等重要節(jié)點采用雙機熱備用配置，保持主機和備機之間數(shù)據(jù)的一致性，使主、備機可以在故障時可以隨時切換運行。

　　數(shù)據(jù)中心采用雙網(wǎng)冗余配置，且與油田局域網(wǎng)隔離，當主網(wǎng)出現(xiàn)故障，備網(wǎng)可隨時切換為主網(wǎng)運行。

　　網(wǎng)絡安全性設計，采用防火墻、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡隔離、用戶權限管理等技術和手段保證網(wǎng)絡和信息的安全。用戶權限管理工作包括系統(tǒng)用戶資料庫管理、用戶注冊、用戶級別設置、用戶權限設置等主要內容。

　　目前全油田網(wǎng)絡范圍內已建立起了病毒防治體系，因此本系統(tǒng)病毒防治依照油田統(tǒng)一規(guī)范執(zhí)行。

　　油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)

　　根據(jù)油井分布的地域特點與無線通訊技術發(fā)展的水平，油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)考慮用CDMA/GPRS 或者數(shù)傳電臺通訊模式，系統(tǒng)主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS （數(shù)傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器、WEB 服務器、監(jiān)控瀏覽終端等組成。系統(tǒng)框圖如上面總圖所示。

　　油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器，壓力傳感器，電機電流、電壓傳感器、抽油機載荷、位移傳感器、變壓器一次側電流傳感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應的電壓或電流值送至井口控制器SU。然后經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或數(shù)傳電臺，接入采油廠通訊機，數(shù)據(jù)通訊機采用輪詢方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析經(jīng)處理后，進采油廠實時數(shù)據(jù)庫。廠礦小隊的計算機可根據(jù)不同的權限，采用C/S 或B/S模式對實時數(shù)據(jù)庫進行訪問。

　　系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

　　井口控制器功能

　　電泵井 SU 主要進行電壓、電流、井口壓力、井口溫度等參數(shù)的測量。且保留油井遙控啟停功能。 電潛泵井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低等異常情況檢測報警；

　　游梁式抽油機井SU 主要進行示功圖、電壓、電流、井口壓力、井口溫度等參數(shù)的測量，且保留油井遙控啟停功能。 游梁式抽油機井停機、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低、載荷過低等異常情況檢測報警。

　　井口控制器具有電機有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量等參數(shù)的計算功能。線路來電瞬間，也作為異常情況報警。

　　軟件功能

　　采油隊監(jiān)控機按照管理權限僅能查詢本隊油井的工作狀態(tài)、實時收據(jù)、及相關通信模塊工作狀態(tài)、配電線路工作狀態(tài)。

　　抽油機井示功圖、電流圖、功率圖、功率因數(shù)圖等，除定時采集保存外，采油隊可根據(jù)生產(chǎn)情況，手動選擇油井井號，實時索要示功圖、電流圖（或功率圖）。

　　當電潛泵井出現(xiàn)過載停機故障時，將停機前一分鐘內三相電流（Ia、Ib、Ic）與線電壓 的數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫，為電泵故障診斷提供分析數(shù)據(jù)。

　　采油隊監(jiān)控機具有靜態(tài)數(shù)據(jù)瀏覽和編輯等功能：包括抽油機型號、配置電機型號、油井井號、沖程、線路名稱、量程上、下限、報警上、下限、油井井況等方面的數(shù)據(jù)，并能夠添加新開油井、刪除停產(chǎn)油井、修改作業(yè)井的基本數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)具有示功圖、電流圖、功率圖、功率因數(shù)圖、電流、電壓等參數(shù)的實時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視功能，可方便地了解長時間的參數(shù)變化情況，方便快速分析。

　　系統(tǒng)應將地理概念引入圖形系統(tǒng)，使圖形能反映地理信息，可以非常直觀形象反映整個油區(qū)的工作狀況。

　　采油廠、礦與相關科室能夠通過瀏覽器查詢廠、礦、隊油井的工作狀態(tài)與實時數(shù)據(jù)，當天停井情況、開機時率統(tǒng)計，以及歷史數(shù)據(jù)與歷史記錄。

　　需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

　　游梁式抽油機井需上傳數(shù)據(jù)主要有：載荷（最大與最小值）、井口壓力、井口溫度、電流（最大與最小值）、電壓有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、日用電量、累計電量、沖次、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時間等數(shù)據(jù)。示功圖、電流圖（或功率圖）需要一個沖次內載荷、電流（或功率）的所有采集量，每個圖約需要200 個數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)總量約為430 個數(shù)據(jù)，其中基本數(shù)據(jù)量為30 個數(shù)據(jù)。

　　電潛泵井需上傳數(shù)據(jù)主要有：回壓、井口溫度、電流(Ia、Ib、Ic)、電壓(Ua、Ub、Uc)、變有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量、累計電量、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時間等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總量約為20 個數(shù)據(jù)。

　　采油隊主站

　　油井生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)由安裝在油井上的監(jiān)測終端、安裝在采油廠級的通訊和數(shù)據(jù)服務器、采油隊等用戶使用的監(jiān)測界面、現(xiàn)場通訊系統(tǒng)和管理通訊系統(tǒng)五個部分組成。系統(tǒng)結構如下圖所示：

　　油井監(jiān)測系統(tǒng)軟件由工程管理器、圖形開發(fā)軟件、IO通訊軟件、實時數(shù)據(jù)庫、報警和事件處理軟件、安全控制軟件、圖形界面軟件和網(wǎng)絡服務組建組成。

　　工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等，主要是工程的創(chuàng)建、刪除、備份、恢復選擇當前工程等。

　　圖形開發(fā)軟件用于生成和顯示用戶圖形界面。

　　IO通訊軟件主要負責通過設定的通訊規(guī)約和接口與現(xiàn)場設備進行通訊，獲取現(xiàn)場設備所采集的數(shù)據(jù)或向現(xiàn)場設備發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。IO通訊軟件收到的數(shù)據(jù)，處理后存入實時數(shù)據(jù)庫；實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的改變交給IO通訊軟件，發(fā)給下位機。

　　實時數(shù)據(jù)庫是整個軟件的數(shù)據(jù)處理核心，主要負責將通訊軟件得到的原始數(shù)據(jù)按現(xiàn)場采集點的類型進行轉換、判斷是否需要產(chǎn)生報警及數(shù)據(jù)存儲管理；處理用戶的下發(fā)命令、將命令轉換為IO通訊軟件控制指令，并協(xié)調多個用戶同時下發(fā)命令時的關系。

　　報警和事件處理軟件負責實現(xiàn)預定的報警效果、對報警和事件進行記錄、存儲。一般由用戶根據(jù)實際應用編寫。

　　安全控制軟件負責管理系統(tǒng)用戶的認證和授權信息，對系統(tǒng)用戶進行身份認證和權限檢查。

　　圖形界面軟件用于顯示用戶界面

　　網(wǎng)絡附件包括：

　　數(shù)據(jù)通訊軟件，不同的網(wǎng)絡接點上的軟件間的通訊處理，利用TCP/IP協(xié)議進行通訊。

　　WEB服務器程序，主要用于監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡發(fā)布，這樣只要在INTERNET 或者INTRANET的客戶端就可以通過標準的瀏覽器，瀏覽監(jiān)控畫面，監(jiān)控生產(chǎn)過程，獲得所需要的信息。

　　系統(tǒng)可以集中配置，也可以分散配置。集中配置指各個軟件模塊安裝在一臺計算機上，構成系統(tǒng)。分散配置是指不同的模塊安裝在不同的計算機上，構成各種不同的服務器，通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。

　　系統(tǒng)基本處理流程為：

　　油井的數(shù)據(jù)由井口控制器負責采集，井口控制器上裝有通訊模塊DTU，采集到的數(shù)據(jù)由通訊模塊DTU送至位于采油廠信息中心的通訊服務器。數(shù)據(jù)經(jīng)處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。采油廠用戶通過應用服務器獲取系統(tǒng)服務，應用服務器訪問實時數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)。

　　由用戶發(fā)起的操作，如手工召測數(shù)據(jù)、更改配置等，由應用服務器進行處理，并通知通訊服務器執(zhí)行相應的操作。

　　功能

　　系統(tǒng)主要有以下功能：

　　(1) 數(shù)據(jù)采集功能

　　數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。系統(tǒng)定時召喚油井終端數(shù)據(jù)，召喚周期可按功圖、電流圖等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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)；

　　·通訊控制功能：啟動/停止對油井終端的數(shù)據(jù)采集、切換終端使用的通道等；

　　·通道質量監(jiān)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(tǒng)一全系統(tǒng)時鐘，并向各油井終端發(fā)送對時命令；

　　·可支持多種開放的通訊規(guī)約、多種通訊通道；

　　·添加/刪除油井終端，修改終端通訊參數(shù)，如地址、通訊規(guī)約、數(shù)據(jù)召喚周期等；

　　·修改油井終端參數(shù)，如各種報警限值，抽油機沖程、沖次、各傳感器量程等參數(shù)。

　　(2) 數(shù)據(jù)處理功能

　　·事項報警處理功能：系統(tǒng)對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當數(shù)據(jù)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(tǒng)記錄所有用戶操作、通訊事件和終端報警；

　　·數(shù)據(jù)保存周期可按不同數(shù)據(jù)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(tǒng)操作均有授權控制；

　　(3) 人機界面功能

　　·界面循環(huán)顯示：授權用戶可選擇油井，使基本信息界面可自動循環(huán)顯示，顯

　　示時間可在5 秒-30 秒之間以秒為單位設置；

　　·報警發(fā)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)功能；

　　·歷史數(shù)據(jù)綜合查詢及生成報表；

　　·遙控啟/停井（預留功能）

　　(4) 系統(tǒng)維護功能

　　為油井終端維護人員提供手持終端，以便于現(xiàn)場維護，并可在局信息網(wǎng)出現(xiàn)故障時接收現(xiàn)場的報警信息；

　　(5) 報表功能

　　可自定義報表格式，生成EXCE·報表。

　　應用服務器

　　應用服務器負責接收用戶終端的請求，通過訪問實時數(shù)據(jù)庫向用戶返回所需的數(shù)據(jù)，在必要時向通訊服務器發(fā)出指令。油井應用服務器包含數(shù)據(jù)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。油井應用服務器軟件應至少提供以下基本功能：

　?。?） 生成客戶終端畫面

　　畫面應可以以采油廠地圖做背景，按油井的近似地理位置顯示油井的基本運行狀態(tài)，如是否開井、是否有報警等；鼠標移動到油井位置可彈出信息框，顯示油井的基本運行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、回壓、溫度等；鼠標點擊該井轉入詳細的油井信息畫面，提供了顯示示功圖、查詢歷史記錄、進行功圖對比等功能選項。

　　以地圖做背景的畫面可以方便地進行放大、縮小、平移等操作，圖形應在正?？s放范圍內保持不失真。

　?。?） 安全控制

　　① 系統(tǒng)應能對用戶采用基于組的權限控制方式，對終端采用基于區(qū)域的控制方式；

　?、?系統(tǒng)向用戶提供以下權限：系統(tǒng)管理、終端管理、控制、瀏覽，能控制每個用戶對每個終端的訪問權限；

　?、?系統(tǒng)管理員負責注冊（修改）新用戶，并為用戶分配權限；負責維護系統(tǒng)級參數(shù)，包括：生產(chǎn)井缺省輪詢周期、生產(chǎn)井缺省保持日期；

　?、?一般授權用戶可以添加（修改）其管轄范圍內的終端的配置參數(shù)

　?。?） 通過查詢配電實時數(shù)據(jù)庫，獲取配電線路的實時數(shù)據(jù)顯示在地圖背景上，使小隊用戶可以及時掌握油井供電情況，當發(fā)生停井時能更好地分析停井原因；

　?。?） 數(shù)據(jù)處理

　　收通訊服務器采集的數(shù)據(jù)，通過配置庫中配置的變換參數(shù)和報警限值設定，將原始數(shù)據(jù)轉換為工程值，并與報警限值比較，如果需要產(chǎn)生報警，則交給報警和事件處理軟件。

　?。?） 歷史數(shù)據(jù)存儲

　　可對每個采集點配置歷史存儲周期，歷史存儲周期至少可設置為以下兩種：逢變即存、以分鐘為單位設置存儲周期。

　　（6） 報警控制

　　系統(tǒng)可為每種報警定義報警級別，對每個報警級別提供不同的報警效果，如顏色、音響、閃爍等。

　　可為每個報警級別定義自動確認及時間或人工確認。

　　可支持多種報警音響效果，至少包括以下兩種：以PC 機的蜂鳴器作為音響效果，使用自定義的wav 文件

　?。?） 圖形工具

　　提供繪制用戶界面的圖形工具。繪制好的圖形界面可自動下發(fā)到用戶終端。

　?。?） 雙機備用系統(tǒng)維護

　　在系統(tǒng)正常運行時，可隨時停止雙機備用系統(tǒng)中的任何一臺機器而不影響系統(tǒng)運行；可手動切換主/從機

　?。?） 實時/歷史數(shù)據(jù)庫維護

　　提供維護實時/歷史數(shù)據(jù)庫的工具，主要是進行數(shù)據(jù)備份。一般使用數(shù)據(jù)庫自帶工具即可。

　　1.3.3.3. 通訊服務器

　　通訊服務器主要用于與現(xiàn)場設備通訊，處理在通訊過程中遇到的問題，以向系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)。通訊服務器軟件應具備以下基本功能：

　　（1） 增/刪終端

　　系統(tǒng)可支持多種類型的終端。至少支持以下兩種：抽油機井終端、電泵井終端

　?。?） 配置終端通訊參數(shù)，包括通訊規(guī)約及屬性；

　　系統(tǒng)可支持多種通訊規(guī)約。至少支持MODBUS、MODBUS TCP、 DNP3.0/UDP/IP 規(guī)約。

　?。?） 下發(fā)終端采集參數(shù)；

　?。?） 按照終端的配置執(zhí)行與終端的通訊過程和規(guī)約處理

　　系統(tǒng)根據(jù)終端的通訊通道和廠家將終端分組，一個組中的終端應是同一通訊方式同一廠家的產(chǎn)品，一個組最多可容納20 個終端（與通訊的輪詢周期有關）。在循檢時間到來時，通訊服務器根據(jù)終端的分組情況，為每個組建立一個通訊線程，由每個現(xiàn)場負責該組中所有終端的通訊。一個組應使用相同廠家的接口模塊。

　?。?） 對終端進行時間同步；

　?。?） 將接受到的模擬量進行標度變換，轉換為工程值；

　?。?） 將處理過的數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫；

　?。?） 通道質量監(jiān)視

　　對通道的速率、誤碼率等指標進行監(jiān)測，并隨時做出統(tǒng)計結果

　　（9） 雙機熱備用，保障系統(tǒng)可靠性；

　?。?0）接受應用服務器發(fā)出的指令；

　　1.3.4. 通信

　　DTU 設備技術要求

　　a．基本功能

　　通過RS485 直接連接SU 油井數(shù)據(jù)采集單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)流和指令通信。

　　預留RS232 口或RJ45 接口以備PDA 或手提電腦對DTU 進行配置。

　　帶雙向協(xié)議，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。

　　具有CRC 糾錯和重發(fā)機制能實現(xiàn)斷點續(xù)傳

　　短消息數(shù)據(jù)備用通道

　　自診斷與告警輸出

　　抗干擾設計，適合電磁環(huán)境惡劣的應用需求

　　防潮設計，適合室外應用

　　b．電源和功耗

　　電壓：5VDC 1A

　　通信中平均〈350mA(0%DTX，Pmax)

　　空閑時〈5mA

　　c．工作環(huán)境溫度

　?。?5℃～＋75℃

　　d. DTU 設備軟件的要求

　　鏈路層采用PPP 協(xié)議，網(wǎng)絡層采用IP 協(xié)議，傳輸層采用UDP 協(xié)議，對應用層數(shù)據(jù)不做任何處理?；蛘卟捎脭?shù)傳電臺，不需要DTU數(shù)據(jù)流量計算.

　　以上是依照每個采油廠1800 口油井、200 口電泵井、配電系統(tǒng)500 個測控點和500個電表為基礎計算的，油井基本數(shù)據(jù)每兩分鐘輪巡一次，配電FTU 數(shù)據(jù)每一分鐘輪巡一次，其中包頭數(shù)據(jù)：每次數(shù)據(jù)上傳時，符合TCP/IP 協(xié)議的包頭數(shù)據(jù)量下行數(shù)據(jù)：軟件輪巡時所傳送的數(shù)據(jù)量