基于4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫ψ兯推髟谟吞镒⑺畱?yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2022-11-06 16:07:40來(lái)源：www.tydanche.cn來(lái)源：..
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[摘要]:按照中國(guó)石化上游企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃要求，河南油田油氣生產(chǎn)單位2015年開(kāi)始實(shí)施油氣生產(chǎn)信息化建設(shè)提升工程。通過(guò)油水井生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油水井生產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)感知和可視化管理。數(shù)據(jù)傳輸方案及技術(shù)手段是一個(gè)油氣生產(chǎn)信息化技術(shù)應(yīng)用的重要的環(huán)節(jié)。針對(duì)油田生產(chǎn)區(qū)域分散，注水井井場(chǎng)設(shè)備場(chǎng)地配套建設(shè)特點(diǎn)，積極開(kāi)發(fā)研究了利用通信運(yùn)營(yíng)商4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)水井壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸變送器，實(shí)現(xiàn)油田注水井套壓生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程在油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（PCS）平臺(tái)監(jiān)控。
[關(guān)鍵詞]:壓力儀表;注水井;4G通信;生產(chǎn)信息化
油田目前信息網(wǎng)絡(luò)光纖傳輸距離120余公里，網(wǎng)絡(luò)只覆蓋到油氣生產(chǎn)管理區(qū)級(jí)。油田信息中心通向Internet 的出口有聯(lián)通和移動(dòng)量條。生產(chǎn)范圍分布在南陽(yáng)宛城區(qū)、新野等兩市 5 縣境內(nèi)，地貌以丘陵為主。村莊、人口密集，應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)橋受環(huán)境影響大，因此，無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案上，以租賃通信運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為主。其中，網(wǎng)絡(luò)連接層利用運(yùn)營(yíng)商的物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)復(fù)用河南省內(nèi)無(wú)線基站以及2G/3G/4G大網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)采用專(zhuān)線接入方式：MSTP專(zhuān)線接入+配置專(zhuān)用APN。
1基于4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)壓力變送器技術(shù)
1.1技術(shù)方案
按照中石化“油氣生產(chǎn)信息化”建設(shè)技術(shù)要求，河南油田為適應(yīng)新的管理模式和提質(zhì)增效的目的出發(fā)，2015年開(kāi)始實(shí)施推廣油氣生產(chǎn)信息化建設(shè)工程。工程實(shí)現(xiàn)油井的視頻監(jiān)控、壓力、溫度、功圖、電參數(shù)據(jù)采集，油井的遠(yuǎn)程停井等功能。實(shí)現(xiàn)計(jì)量站內(nèi)注水干線、注水井、集油匯管及機(jī)泵的壓力、流量、電參等數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集，生產(chǎn)區(qū)域及重要設(shè)備的監(jiān)控。
其中，注水井要求實(shí)現(xiàn)注水套壓的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)就需要在水井井口安裝采集儀表，進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸。按照中石化油氣生產(chǎn)信息化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，井場(chǎng)壓力、溫度等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)備主要包括：無(wú)線一體化溫度壓力變送器、無(wú)線壓力變送器、多功能電表等，通信連接方式包括4RS485和Zigbee。要求符合中石化油氣生產(chǎn)信息化SZ9-GRM V3.01通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉TU油水井遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊），生產(chǎn)信息化專(zhuān)用RTU上行通訊協(xié)議為 IEC60870-5-104 協(xié)議，編制過(guò)程中按照現(xiàn)行的《IEC104 通訊機(jī)制》，在硬件上支持 DI、DO、AI 接口、RS485 總線（Modbus RTU 主站協(xié)議）、無(wú)線ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持讀取和配置現(xiàn)場(chǎng)傳感器及設(shè)備的參數(shù);RTU 報(bào)警數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳 SCADA 系統(tǒng)功能;支持ZigBee無(wú)線傳感設(shè)備數(shù)據(jù)采集，其中油井 RTU 應(yīng)支持單數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)RTU的統(tǒng)一采集轉(zhuǎn)儲(chǔ)和處理。
經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線生產(chǎn)專(zhuān)網(wǎng)以TCP方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接蜌馍a(chǎn)指揮平臺(tái)（PCS）的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。
1.2 通訊要求
（1）設(shè)備注冊(cè)信息（注冊(cè)包）可采用 DTU設(shè)備信息模式。
（2）無(wú)線壓力變送器第一次撥號(hào)成功并連接到油氣生產(chǎn)信息化SCADA系統(tǒng)后，首先給SCADA系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)注冊(cè)包，同時(shí)要求注冊(cè)包在每次連接成功后都發(fā)送，用于標(biāo)識(shí)無(wú)線壓力變送器區(qū)分不同設(shè)備。
對(duì)于IMEI號(hào)是設(shè)備身份唯一標(biāo)識(shí)碼，在每臺(tái)儀表的內(nèi)部元器件上，要求有IMEI號(hào)標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)要求清晰牢固，并被默認(rèn)在儀表里，不能修改。統(tǒng)一規(guī)定長(zhǎng)度為15字節(jié)的字符串。
（3）為保證和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的三維力控組態(tài)平臺(tái)通訊，注冊(cè)包格式要求：ETUNG：IMEI號(hào)碼 + ＼x00。注冊(cè)包要求固定長(zhǎng)度為22Byte，其中“ETUNG：”是固定的，為6Byte，IMEI號(hào)碼是每一個(gè)設(shè)備的編號(hào)，作為設(shè)備標(biāo)識(shí)，為15Byte，最后以1Byte“＼x00”結(jié)束。
2公網(wǎng)傳輸壓力變送器測(cè)試
壓力變送器樣品開(kāi)發(fā)出來(lái)后，為了保證其適用性，我們組織技術(shù)人員進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試方法是按照要求壓力變送器按照河南油田信息化使用的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，按照信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與油氣生產(chǎn)信息化采集服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)接。
變送器采用內(nèi)置通信板卡，使用上海移遠(yuǎn)通信的帶分集接收功能的，支持FDD-LTE/TDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA/GSM型號(hào)為QuectelEC20無(wú)線通信模塊，首先該具有模塊支持全網(wǎng)通的功能。
測(cè)試用SIM卡分別是中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通專(zhuān)用物聯(lián)網(wǎng)卡。
與SCADA平臺(tái)的測(cè)試，按照中石化油氣生產(chǎn)信息化數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一部署，后臺(tái)使用三維力控組態(tài)采集軟件。
3儀表基本設(shè)置與操作
公網(wǎng)無(wú)線壓力變送器按照最初技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程與本地的設(shè)置與調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)如下調(diào)試和設(shè)置功能：
無(wú)線壓力變送器能夠設(shè)置終端數(shù)據(jù)采集服務(wù)器地址、服務(wù)器端口。保證主動(dòng)傳輸路徑在不同的單位網(wǎng)絡(luò)段和服務(wù)器地址，都能夠?qū)崿F(xiàn)可以上報(bào)數(shù)據(jù)。
可以設(shè)置通訊模式，保證在不同的通信營(yíng)運(yùn)商、不同的網(wǎng)絡(luò)模式（2/3/4G）網(wǎng)絡(luò)條件下，滿足設(shè)備聯(lián)網(wǎng)上線。
通過(guò)面板和遠(yuǎn)程遙調(diào)警使能實(shí)現(xiàn)壓力的主動(dòng)報(bào)警、報(bào)警值上下限、延時(shí)、死區(qū)、最大最小量程、小數(shù)位數(shù)、上傳時(shí)間的設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸頻率可設(shè)置，默認(rèn)24小時(shí)，最小設(shè)置單位為1小時(shí)。具備網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通和信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)識(shí)。
在儀表調(diào)整或者儀表斷電后，所設(shè)置的數(shù)據(jù)應(yīng)保持，減少后續(xù)維護(hù)工作。
4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
無(wú)線壓力變送器儀表開(kāi)發(fā)應(yīng)用后，在河南油田油氣生產(chǎn)信息化第二批建設(shè)工程中的采油一廠魏崗、趙凹采油管理區(qū)，采油二廠的古城管理區(qū)的237口注水井。
5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
遠(yuǎn)程進(jìn)行注水井套管壓力的監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取措施降低套管損壞造成的影響，對(duì)油氣藏中后期的穩(wěn)產(chǎn)起到重要的作用。同時(shí)該儀表傳輸技術(shù)也可以應(yīng)用與油田其他野外生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及流程的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集。采用這種傳輸技術(shù)壓力變送在中石化油氣生產(chǎn)信息化建設(shè)工程中首家使用，為下步油氣生產(chǎn)信息化的更廣泛的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
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