第一部分：系統(tǒng)概述1.1.系統(tǒng)設計說明油田自動化信息系統(tǒng)建設主要包括油井遠程監(jiān)控、配電線路自動化系統(tǒng)、輸油管線泄露監(jiān)測、集輸站庫自動化監(jiān)控等四個部分，其目的是利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡資源自動加載到廠級實時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應用提供開放的數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)和管理人員及時控制和掌握生產(chǎn)動態(tài)，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設備正常運轉、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)。下面我們就油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行論述。1.2.現(xiàn)狀綜述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)控的油井不會超過一萬口，不足總數(shù)的10％。1.3.設計思想目的：油井遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對井口參數(shù)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(tài)，通過無線方式傳送給采油廠實時數(shù)據(jù)庫服務器，并以C／S或B／S模式，使生產(chǎn)管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產(chǎn)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(tǒng)提供基礎計算數(shù)據(jù)。原則：自動化工程必須按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫”的原則建設，系統(tǒng)方案必須整體考慮網(wǎng)絡通訊、系統(tǒng)安全等問題，保證實時數(shù)據(jù)庫標準開放，使整個系統(tǒng)具有極高的可靠性與實用性。系統(tǒng)設計遵循“實用性、開放性、可靠性、先進性、可擴展性、易維護性”的基本原則，以方便操作、可靠運行為實施根本；方案設計既立足于實際，便于實施，又著眼于未來，為發(fā)展留有余地。技術方案普遍采用近幾年發(fā)展和改進的新技術、新設備、新系統(tǒng)，其所有硬件和軟件均應經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場考驗，經(jīng)驗證具有先進性和可靠性。整個油田自動化系統(tǒng)在局域網(wǎng)上根據(jù)地域特點在每個采油廠設一個實時數(shù)據(jù)傳控中心（包括通訊處理機、實時數(shù)據(jù)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(qū)域內生產(chǎn)井、6KV配電線路、聯(lián)合站、輸油管線的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，做到實時數(shù)據(jù)庫開放的原則。整個系統(tǒng)構成如下：方案說明：井口控制器采集油井示功圖、電量、回壓、溫度等參數(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。1.4.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(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)的功能電泵井SU主要進行電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數(shù)的測量。抽油機井SU主要進行示功圖、電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數(shù)的測量，且保留油井遙控啟停功能。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。對電潛泵井停機、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；對抽油機井停機、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。線路來電瞬間，也作為異常情況報警。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（或功率圖），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(如Uab)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（或功率圖）、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)可以考慮地理圖形系統(tǒng)的接入，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)抽油機井需上傳數(shù)據(jù)主要有：載荷（最大與最小值）、回壓、井口溫度、電流(Ia、Ib、Ic)（最大與最小值）、電壓(Ua、Ub、Uc)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)軟件由通訊軟件、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、圖形界面軟件和圖形制作軟件組成。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。數(shù)據(jù)處理軟件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。命令處理軟件主要負責處理用戶的下發(fā)命令、將命令轉換為通訊服務器的控制指令，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。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。圖形界面軟件和圖形制作軟件用于生成和顯示用戶圖形界面。系統(tǒng)基本處理流程為：油井的數(shù)據(jù)由油井終端負責采集，油井終端上裝通訊模塊，采集到的數(shù)據(jù)由通訊模塊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)，并將必要的參數(shù)下發(fā)到油井終端；(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?？啥x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EXCEL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：（1）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。（2）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；②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；③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；④一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)（3）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；（4）數(shù)據(jù)處理接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。（5）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（7）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。（8）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（9）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。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（2）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、DNP3.0/UDP/IP規(guī)約。（3）下發(fā)終端采集參數(shù)；（4）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。（5）對終端進行時間同步；（6）將接受到的模擬量進行標度變換，轉換為工程值；（7）將處理過的數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫；（8）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；（10）接受應用服務器發(fā)出的指令；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：5VDC1A通信中平均〈350mA(0%DTX，Pmax)空閑時〈5mAc．工作環(huán)境溫度－40℃～＋85℃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。或者采用數(shù)傳電臺，不需要DTU數(shù)據(jù)流量計算表3－1數(shù)據(jù)流量和運營費用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)量運營費用：按照每0.03元／K計算數(shù)據(jù)格式：圖3－6數(shù)據(jù)格式DNP3.0IPUDPPPP5個字20字節(jié)8字節(jié)4字節(jié)DATA3字節(jié)應用層網(wǎng)絡層傳輸層鏈路層井口控制器油井控制器功能：檢測光桿載荷、位移、電機的電壓、電流、井口回壓、井口溫度等參數(shù)，且具有抽油機啟停的遠程遙控功能。控制器應具有至少1天的數(shù)據(jù)存儲功能。能夠計算電機功率、電量等指標。具有遠程設置或組態(tài)功能?？梢酝ㄟ^RS232或RS485接口與通訊設備連接，通訊方式采用輪詢-應答模式。提供RS232現(xiàn)場維護接口。依據(jù)井口供電情況，控制器分別適用110/380/660/1140VAC±25%電壓等級。提供備用電源，能保證在斷電情況下與監(jiān)控中心通訊一次，將數(shù)據(jù)上發(fā)。推薦采用電容做備用電源。油井控制器特點：使用工業(yè)級組件生產(chǎn),可靠性高。適用溫度范圍：-40～85℃,可在惡劣野外環(huán)境下工作。控制器與檢測元件的安裝考慮防盜與防破壞的措施。第二部分設備說明選用計算機硬件軟件的原則為夠用，一定時間內不落后。選用油井控制器的原則價格合理，可靠性高。2.1.廠站端主站軟件硬件2.1.1.硬件根據(jù)實現(xiàn)情況配置個人計算機和服務器，包括監(jiān)控工作站、通信服務器和數(shù)據(jù)庫服務器。監(jiān)控工作站選用流行的個人計算機或者工控機。P42.0GHz,512MRAM,80G硬盤，20英寸顯示器或者17英寸LCD顯示器，鍵盤、鼠標和多媒體套件。配備打印機一臺。通信服務可以選擇服務器或者工控機，對機器要求不是非常高，可以靈活配置。數(shù)據(jù)庫服務器選擇小型工作組服務器即可。2.1.2.軟件軟件主要包括：通訊軟件、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、圖形界面軟件和圖形制作軟件和高層應用軟件。由于目前油田各家的規(guī)約都不完全一致，選用哪家的井口控制器就要選用哪家的軟件。軟件一般對油田報價為10～20萬元左右。選用ECON2004就要配相應的軟件。選用金時的GT2302就要配金時的軟件。軟件一般包括軟件安裝、軟件調試和戶化定制的要求。軟件安裝、調試一般需要1周到2周的時間，客戶化定制的工作要根據(jù)用戶的要求和工作量來計算時間。2.2.通信設備系統(tǒng)通信設備可以選擇GPRS的DTU，或者是數(shù)傳電臺。GPRSDTU具有如下特點：1)透明數(shù)據(jù)傳輸TGM8800GPRS終端直接提供RS-232/485接口，為用戶的數(shù)據(jù)設備提供透明傳輸通道。2)無需后臺計算機支持普通GPRSModem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網(wǎng)，利用PC機的資源進行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉換，TGM8800GPRS終端內置自動網(wǎng)絡連接和協(xié)議處理模塊，無需后臺計算機支持。3)點對點、點對多點、對等、實時數(shù)據(jù)傳輸TGM8800GPRS終端可以實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時延一般小于1秒。4)永遠在線TGM8800GPRS終端一開機就能自動附著到GPRS網(wǎng)絡上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設備的數(shù)據(jù)。5)按流量計費TGM8800GPRS終端一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，不收費用。6)高速傳輸GPRS網(wǎng)絡的傳輸速度最快將達到160Kbps，速率的高低取決于移動運營商的網(wǎng)絡設置，根據(jù)中國移動的網(wǎng)絡情況，目前可提供20~40Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸。7)組網(wǎng)簡單、迅速、靈活TGM8800GPRS終端移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以不依賴于運營商交換中心的數(shù)據(jù)接口設備，通過Internet網(wǎng)絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡。數(shù)傳電臺可以選擇GD230V型25W/8W功率穩(wěn)定超強型無線數(shù)傳電臺，具有如下特點：●高性能、高穩(wěn)定、高可靠●適合于各種惡劣的工作環(huán)境；●精密壓鑄鋁結構配合精良的電路設計，抗干擾能力更強；●采用溫補頻率基準源，確保高穩(wěn)定收發(fā)頻率；●專業(yè)的散熱設計適合于長期不間斷工作；●有效通信距離遠；●采用頻率合成技術，通過計算機靈活方便地設置頻點；●全部設置通過設置軟件完成，操作簡便；●點對點、點對多點，靈活組網(wǎng)；●提供外置調制解調器接口；●提供模擬通道，方便進行話音通信；●可選配手咪喇叭配件，直接對講，方便工程施工；●電源工作指示燈、空中收發(fā)指示燈及數(shù)據(jù)收發(fā)指示燈使工作狀態(tài)一目了然；●采用超大規(guī)模集成電路，低功耗設計，SMT生產(chǎn)工藝；●工業(yè)級產(chǎn)品設計，溫度范圍寬?！窦瞻l(fā)數(shù)據(jù)、話音通信于一體，功能強大。1總體指標：●頻率范圍：VHF/UHF●頻率穩(wěn)定度：1.5ppm●信道間隔：25KHz/12.5KHz●調制方式：MSK●數(shù)據(jù)接口：RS-232(標準配置)RS-485(選配)●接口速率：9600/4800/2400/1200bps（可設置）●接口校驗：無校驗/奇校驗/偶校驗（可設置）●信道速率：2400/1200bps（可設置）●信道總數(shù)：16（可擴充）●天線阻抗：50Ω●電源電壓：DC13.8V（12—15V）●電源消耗：接收時＜100mA，滿功率發(fā)射時＜5.5A●體積：長×寬×高＝149mm×109mm×50mm2接收機指標：●接收靈敏度：≤0.25μV（12dB信納比）●雜散及鏡頻干擾：≥70dB●鄰道選擇性：≥70dB●接收失真：≤3%3發(fā)射機指標：●輸出功率：25W（5-25W連續(xù)可調）●最大頻偏：5Kc●鄰道抑制比：≥70dB●雜散發(fā)射比：≥70dB●發(fā)射啟動時間：≤40ms天線:對于GPRS選擇其專用天線，一般有GPRS設備廠家提供。對于數(shù)傳電臺應選擇全向天線，并作架高處理。通信系統(tǒng)應注意防雷。2.3.井口控制器MDS-104SGT井口控制單元MDS-104SGT井口控制單元，具有如下功能：1功圖數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)遠傳2井口壓力、溫度測量3電參數(shù)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(shù)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4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(jié)能控制器）規(guī)約：MODBUS工作溫度范圍－40～85攝氏度，電源為直流24V。防盜功能MDS-104SGT配上紅外接近傳感器都可以起到防盜作用。告警顯示控制模塊可以選擇易控微網(wǎng)公司的DDM-3模塊。現(xiàn)場儀表溫度：傳感器采用工業(yè)標準PT100,溫度變送器選用易控微網(wǎng)的BSQ-WD-1001輸出兩線制，方便接線2熱電阻采用三線法測量，在相當?shù)姆秶鷥然静皇芙泳€電阻的影響（200米）3卡式結構，直接安裝在端子卡槽上，調試、維護、擴充方便4硬件修正了熱電阻的非線性誤差，比不修正提高了20倍的精度5輸出4～20MA的標準工業(yè)信號6測量精度：0.5%FS（PT100）7量程范圍：－100℃～200℃或按照用戶要求8輸入可以采用PT100,CU50等9供電12～36V載荷：采用安徽蚌埠研究所的載荷傳感器和變送器或者北京金時公司的載荷傳感器和變送器或者北京宇翔電子有限公司的產(chǎn)品。井口壓力：采用安徽蚌埠研究所的傳感器和變送器或者北京金時公司的傳感器和變送器。位移傳感器和變送器：位移傳感器有兩種，一種為角位移傳感器，一種為絕對位移傳感器，角位移傳感器特點時便宜，安裝方便，缺點精度差。絕對位移傳感器特點時測量準確，但是安裝復雜，價格昂貴，容易損壞。可以選擇金時的角位移傳感器和相應的變送器?；蛘卟捎梦恢脗鞲衅鳌?.4.規(guī)約說明MODBUS規(guī)約MODBUS規(guī)約是MODICOM公司開發(fā)的一個為很多廠商支持的開放規(guī)約Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡（例如以太網(wǎng)）和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。它描述了控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在Modbus網(wǎng)絡上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網(wǎng)絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。標準的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)?？刂破魍ㄐ攀褂弥鳌獜募夹g，即僅設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據(jù)主設備查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應反應。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協(xié)議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。從設備回應消息也由Modbus協(xié)議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生錯誤，或從設備不能執(zhí)行其命令，從設備將建立錯誤消息并把它作為回應發(fā)送出去。在其它網(wǎng)絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡通信方法是“對等”。如果控制器發(fā)送消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發(fā)送的控制器。查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器并返回它們的內容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。.回應如果從設備產(chǎn)生正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數(shù)據(jù)段包括了從設備收集的數(shù)據(jù)：像寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用?？刂破髂茉O置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標準的Modbus網(wǎng)絡通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗方式等），在配置每個控制器的時候，在Modbus網(wǎng)絡上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。ASCII模式:地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)1...數(shù)據(jù)nLRC高字節(jié)LRC低字節(jié)回車換行RTU模式地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)1...數(shù)據(jù)nCRC高字節(jié)CRC低字節(jié)所選的ASCII或RTU方式僅適用于標準的Modbus網(wǎng)絡，它定義了在這些網(wǎng)絡上連續(xù)傳輸?shù)南⒍蔚拿恳晃?，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。在該系統(tǒng)中，我們僅僅支持RTU的幀格式。每個字節(jié)的位.1個起始位.8個數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送.1個奇偶校驗位，采用偶校驗.1個停止位錯誤檢測域.CRC校驗地址域消息幀的地址域包含兩個字符（ASCII）或8Bit（RTU）?？赡艿膹脑O備地址是0...247(十進制)。單個設備的地址范圍是1...247。主設備通過將要聯(lián)絡的從設備的地址放入消息中的地址域來選通從設備。當從設備發(fā)送回應消息時，它把自己的地址放入回應的地址域中，以便主設備知道是哪一個設備做出回應。地址0是用作廣播地址，以使所有的從設備都能認識。當Modbus協(xié)議用于更高水準的網(wǎng)絡，廣播可能不允許或以其它方式代替。功能域消息幀中的功能代碼域包含了兩個字符（ASCII）或8Bits（RTU）。可能的代碼范圍是十進制的1...255。當然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應用于某種控制器，還有些保留以備后用。當消息從主設備發(fā)往從設備時，功能代碼域將告之從設備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取輸入的開關狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)內容，讀從設備的診斷狀態(tài)，允許調入、記錄、校驗在從設備中的程序等。當從設備回應時，它使用功能代碼域來指示是正?；貞?無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應）。對正?；貞?，從設備僅回應相應的功能代碼。對異議回應，從設備返回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯1。支持主要功能碼：ReadCoilStatusReadInputStatusReadHoldingRegisters（讀保持寄存器）ReadInputRegisters（讀輸入寄存器）ForceSingleCoil(設置單個繼電器)PresetSingleRegister（設置單個保持寄存器）ForceMultipleCoils（設置多個線圈）PresetMultipleRegisters（設置多個保持寄存器）ReadGeneralReference（讀文件）WriteGeneralReferenceMaskWrite4XRegisterRead/Write4XRegisters（讀寫保持寄存器）ReadFIFOQueue（讀FIFO隊列）我們采用MODBUS規(guī)約是因為該規(guī)約支持廠商眾多，完全開放，不需要向第3方支付費用。詳細內容請參考MDS-104SGTSGT用戶手冊內容第三部分系統(tǒng)安裝考慮用戶使用和安裝的方便，我們把系統(tǒng)分為兩個部分：其中一部分為轉接端子箱，個頭很小，主要用于導線的轉接。載荷傳感器、位置開關信號（或者傾角傳感器）、井口壓力、井口溫度等，通過轉接箱，接入到IP55防護的RTU箱中。RTU箱中包括隔離變壓器一臺，開關電源一臺，通訊設備一臺（數(shù)傳電臺或者GPRS/CDMA）等，小型空氣開關一個，MDS-104SGTSGT遠程終端(RTU)一臺，端子若干，按照用途分組。參見0井口控制器圖。安裝整體分為如下幾個部分：RTU機箱的安裝RTU機箱一般安裝在電動機控制柜附近，也可以焊接在電動機控制柜上。一般安裝在由角鐵焊接的架子上，架子埋在土中，架子可以根據(jù)用戶的要求用水泥混凝土做基礎。圖表1轉接箱的焊接轉接箱焊接在井架上載荷傳感器的安裝載荷傳感器安裝需要停井，需要人員的配合。對于開口型載荷傳感器卡在抽油桿上。對于圓柱型需要套在抽油桿上。載荷傳感器的位置在懸繩器和發(fā)卡之間。圖表2位置開關或者傾角傳感器的安裝位置開關包括位置開關支架的焊接和接近開關凸塊的焊接。首先找到一個抽油機配重臂可以經(jīng)過的位置，而且要方便焊接。焊上位置開關支架。支架邊緣距離配重臂要保證在90mm左右，誤差10mm以內。把凸塊的安裝螺絲焊接在配重臂與接近開關的相交的位置，擰上凸塊。

傾角傳感器安裝底座焊接在游梁上，把傾角傳感器用螺絲固定在安裝底座上，保證傾角傳感器可以隨游梁傾角變化即可。如下圖圖表4井口壓力溫度的安裝對于部分井，僅僅需要把采油樹的一個堵頭擰下，換上一體化的井口壓力溫度變送器就可以了。對于有的油井，可能需要用氣割割開油管，焊上一段可以安裝有壓力溫度變送器的油管。參見載荷安裝圖上標注。電流互感器的安裝電流互感器是小型的150A/100A.50A:5A或者150A/100A/50A:1A的標準電流互感器，只要把系統(tǒng)進線穿過互感器即可。沒有選用開口型互感器的原因是開口型的精度和角差較差，而且開口面銹蝕后，根本無法保證精度系統(tǒng)接線電纜穿鋁塑管埋入地下，或者選用鎧裝電纜直接埋入地下。載荷傳感器的線要專門處理，否則長時間可能會導致斷線。系統(tǒng)接線包括傳感器接線、電源接線、電壓接線、電流接線和通訊系統(tǒng)接線。接線時請嚴格按照井口控制器所附的接線圖接線。接線完成后，請仔細檢查，確認無誤后方可通電。由于接線錯誤導致的燒毀或者故障不在保修之列。系統(tǒng)調試接線完成后，接通電源，系統(tǒng)運行正常后，可以用我們的測試軟件或者系統(tǒng)軟件對其進行測試和設置。主要包括:載荷數(shù)據(jù)是否有，是否在變化，是否正確。溫度壓力數(shù)據(jù)是否有，是否在變化，是否正確。接近開關在配重臂旋轉到其位置時是否有正確輸出（指示燈閃亮一次，不亮或者閃亮多次均為故障）。傾角傳感器數(shù)據(jù)是否有，是否在變化，是否正確。電壓數(shù)據(jù)是否有，是否正確。電流數(shù)據(jù)是否有，是否在變化，是否正確。功率數(shù)據(jù)是否有，是否變化，是否正確（如果個別相功率為負，請仔細查找接線）。負序電流是否有，如果有，肯定電流互感器接線有錯誤，請查找。如果數(shù)據(jù)都正確，通訊也正常，就可以到中心站進行組態(tài)了。第四部分系統(tǒng)服務我們可以根據(jù)用戶不同層面的需求，提供不同層面的服務包括：系統(tǒng)售前咨詢、系統(tǒng)售前的技術支持、技術方案的擬訂、傳感器的選型采購、井口控制器供貨、系統(tǒng)的集成、安裝前的實地勘查、系統(tǒng)的安裝調試、用戶畫面的組態(tài)、井口控制器的安裝調試、售后服務等。售前技術咨詢：電話免費支持售前技術支持：用戶支付差旅費和相關費用，公司按照人天收取費用技術方案制定：免費支持傳感器選型采購：用戶需要支付全部貨款和采保費用系統(tǒng)集成：用戶需要支付相應的集成費用安裝前的實地勘查：用戶支付差旅費和相關費用，公司按照人天收取費用系統(tǒng)安裝調試：用戶支付差旅費和相關費用，公司按照項目大小難易收取費用售后服務：按照系統(tǒng)的總金額的百分比收取費用。用戶幾種合作方式1購買井口控制器自己集成2我們提供井口控制器、傳感器，用戶自己安裝和售后服務3我們提供井口控制器、傳感器，我們負責安裝調試和售后服務第五部分系統(tǒng)報價請和我們銷售部門聯(lián)六部分業(yè)績整套系統(tǒng)通過合作伙伴，已成功運行于勝利油田、大慶油田、遼河油田等，油井控制器在全國各大油田運行近兩千套，并批量出口哈薩克斯坦百余套。產(chǎn)品和系統(tǒng)的高可靠性、穩(wěn)定性、開放性得到了合作伙伴的認可，在油田正在得到越來越多的推廣。第七部分附錄6.1油井專用控制器MDS-104SGT功能示意圖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(shù)電網(wǎng)頻率三相零序電流積分電度電流曲線數(shù)據(jù)功率曲線數(shù)據(jù)3路開關量輸出DODO1：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PIDI1/PI1：電機啟停狀態(tài)DI2/PI2：防盜報警DI3/PI3：脈沖電度輸入DI4/PI4：DI5/PI5：DI6/PI6：4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(shù)據(jù)啟動電流保護超載保護欠壓保護過壓保護零序電流保護負序電流保護欠載保零序電壓保護6.2MDS-104SGT功能介紹具有三相異步電動機多種保護功能：啟動電流保護、超載保護、欠壓保護、過壓保護、零序電流保護、負序電流保護、欠載保護、零序電壓保護測量功圖數(shù)據(jù)(載荷和角位移)測量電流曲線圖數(shù)據(jù)和功率曲線圖數(shù)據(jù)測量抽油井井口壓力和溫度測量三相(或三路)電壓、三相(或三路)電流、三相(或三路)有功功率、三相(或三路)無功功率、三相總有功功率、三相總無功功率、頻率、功率因數(shù)、積分電度、零序電流等，數(shù)據(jù)刷新速度快，電壓、電流、功率精度0.5%，電壓測量范圍0-100V/220V/1140V，電流輸入交流0-5A/1A，電壓電流經(jīng)內部小互感器隔離輸入4路開關量繼電器隔離輸出(觸點容量250VAC5A、30VDC5A)，作為啟動、停止、告警6路開關量光電隔離輸入，可兼作脈沖輸入（可測脈沖電表輸出），帶SOE(事件記錄)功能隔離的兩路485或232，MODBUSRTU通訊協(xié)議貼片安裝，無外部總線，較高的EMC性能防潮、防塵、防腐三防處理工作溫度：-40℃到85℃6.3MDS-104SGTSGT尺寸圖6.4MDS-104SGT交流計算原理MDS-104SGT可以直接接入交流信號，經(jīng)過交流采樣后，通過數(shù)學模型計算電壓、電流、功率、無功、功率因數(shù)、有功電度、無功電度等。具體原理如下：數(shù)據(jù)采樣：把輸入波形進行采樣，每個周波32點，得到各相的電壓電流波形，如下圖。通過FFT算法得到各次諧波，再根據(jù)數(shù)學原理，計算交流參數(shù)如電壓、電流、功率。這樣，省去了變送器，提高了系統(tǒng)的精度，而且可以計算交流電的功率、無功等。還可以6.5電動機保護原理MDS-104SGT本身包括電動機保護功能，主要包括：不平衡保護（負序過流）跳閘。負序電流時不平衡和缺相的特征量，正常沒有，缺相很大，所以保護非常靈敏。不但可以保護低壓回路的缺相，而且計算:等計算各相間的向量關系。當電動機的負序電流超過電流定值，時間超過設置值時可以保證在高壓供電線路缺相時，可靠跳閘，避免燒毀電機。實踐表明對于油田的比較差的供電環(huán)境是很有作用的，可以有效避免電動機燒毀。接地（零序過流）保護，主要用于電動機金屬性接地故障的保護，不能作為人體觸電保護。啟動時間過長保護，堵轉保護，用于電動機無法啟動或者卡死的保護。反時限過載保護（非常反時限，極端反時限，熱方程）對方便生產(chǎn)很有幫助。我們的保護特征量是電動機功率，只要把定制整定時間超過1個沖刺周期就不會誤報。模擬量超過定值和時間超過時間定值，跳閘停機。值，可能會導致非常嚴重的事故。MD送器，設置好兩個定值，一旦出現(xiàn)上述的直流輸入，如果接上液位變送器，設置好兩污染等。6.6溫度傳感器原理工業(yè)環(huán)境采用的傳感器多為PT1