生产过程现场参数的变化情况直接反映生产情况, 所以及时有效地获得现场参数显得尤为重要。目前, 我国各油田的井口数据主要由人工抄表的形式获得, 尤其在边远地区, 其劳动强度非常大, 成本也很高,数据的实时性差, 数据的管理也完全依靠人工报表的形式, 且数据往往还不真实。主要表现在: 巡检难度大、报表不及时、信息不全（不能连续计量）、监测精度低、实时性差等, 也不利于全面数字化管理和数据分析。据此, 我们研制并开发了一种能自动检测井口参数的网络化无线自动检测、报警及管理系统, 即实现现场数据无线实时传输、无线报警、无线起停控制以及巡检自动化和无人职守等功能, 既可以减少人为因素造成的损失、降低劳动强度, 同时也具有一定的防盗功能。

智能型无线网络现场参数自动巡检系统是集最先进的无线传输技术、计算机技术、传感器技术、自动控制技术等先进技术于一体的大型计算机监测与控制系统。适用于各个采油厂或矿站、大型厂矿特殊环境下的无人职守。该系统主要用于油田现场实时数据采集、数据通信、传输、报警、数据管理、分析等, 实现监控及巡检完全自动化。提高了井口地面监控系统的自动化程度和管理水平, 保证地面仪表系统的可靠性和稳定性;实现了数据的分布式管理、全信息检测与记录、数据长期保存、自动数据分析管理。

1基本设计思路及系统结构

系统由两大部分组成, 现场部分和中心站部分。现场部分主要完成数据采集和数据传输; 中心站部分主要完成数据循环呼叫及数据通信、数据管理和维护、报警管理等功能。

1. 1现场部分

现场仪表开发拟采用基于AT 89C51 的单片机开发系统作为核心, 主要监测现场三相电流、一相电压、功率因数及井口压力等, 正常情况下每500ms 巡检一次,每次把结果记录保存, 正常记录数据在现场仪表中可以循环记录185 天。同时还记录起停数据、异常数据、报警以及累计用电量等参数。基本电路结构如图1。

1. 2中心站部分

中心站结构很简单, 主要包括: IPC 工业控制计算机1 台、打印机1 台、长时间UPS 电源1 台、25W 无线数传MODEM 1台及配套全向天线、声光报警系统、GSM 报警系统、配套控制及管理软件等, 系统结构框图见图2 的中心站部分。

1. 3系统结构

该系统在安装结构上具有很大的灵活性, 既可以点对点通信, 也可以实现点对多点的分布式结构。不管是那一种使用方式, 现场安装结构是完全一样的。点对点结构主要用在边缘地区井, 当该井不能直接与中心站通信时, 则可以通过某个邻近井仪表系统进行中继传输, 既可实现邻近井数据相互通信传输, 也可实现主控室与现场的数据通信。点对点无线数据传输系统布置结构见图2。从微观的角度讲, 在某个时刻, 整个系统实际上是以点对点结构在运行的, 所以系统的规模也没有严格的限制, 理论上现场站点的数量是不受限制的。

2系统软件设计与功能实现

2. 1系统软件

集中监控及管理软件采用目前最流行的DEL PH I6 开发。主应用程序名为JW - 3. EXE, 在PW IN 98 操作系统环境下运行, 主要模块包括: 界面管理、数据通信、数据处理、状态识别、数据管理、系统设置、查询、报表、网络管理、权限管理、词典库管理等功能模块, 系统主要操作功能模块见表1。该系统具有自动报警、自动数据传输、历史数据管理、数据分析手动呼叫等功能。

表1JW- 3 系统主要操作功能模块

方式采用两种方式: ①声光报警, 在中心控制室及显示屏上对应站点坐标位置设置异常闪烁标志, 且在异常记录数据文件中保存, 供日后查询; ②通过工业GSM 移动电话发送短消息到值班管理者的移动电话中, 提示某口井目前运行异常情况。

经过多次现场试验, 在使用过程中采用呼叫应答方式完全可以保证系统数据真实可靠, 当数据校验出现异常时, 申请重新呼叫及数据传输。

2. 2系统功能与特点

JW - 3 系统现场仪表具有如下主要功能和特点:

①现场参数实时监测, 实现动态监测井口压力、三相电流和一相电压、起停泵记录、异常记录、用电量等且长时间保存。

②实时无线数据传输, 系统网络化设计, 有利于系统扩展及网络化管理。

③集中管理分散控制, 现场实现实时数据采集、数据传输、异常报警、紧急停机、自启延时、长时间数据记录（可连续存储1～ 185 天的监测数据） 等。

④数据管理与分析软件, 日报表、月报表、季报表、年报表等, 具有历史数据分析和管理。

⑤实现集中巡井功能, 判断现场起停原因, 故障时报警（现场和主控制室） , 引进最先进GSM 技术实现异常报警。

⑥可实现无线控制起停等。

⑦仪表系统可就地显示, 机壳全密封设计, 具有防尘、防盗、防潮及抗电磁干扰的特点, 一体化设计、安装和维护更简单快捷。

⑧低温自动加热装置设计。

3结束语

我们设计的基于无线传输的JW - 3 型无线网络现场参数自动巡检系统已经经过多次调试、运行。以9600B/s 中断方式工作, 即使在通信距离较远的情况下, 我们的通讯系统也能正常工作。经过数月的调试运行, 证明系统设计合理, 运行可靠。由此可见, 这种实现方法是一种方便、可靠的通信方式, 完全可以在油田的数据传输与控制中得到广泛的应用。