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基于GPRS网络的油井GPS数据备份通道解决方案 |
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厦 门 蓝 斯 通 信 有 限 公 司 |
摘要：本文提供了一种基于GPS与GPRS的采油井信息采集系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS无线传输应用于能源采集上的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果.
关键词： GPRS；GPS；油井监控；
目录
一、 需求分析...
二、 GPRS网络概述...
三、 系统概述..
四、 系统拓扑...
五、 系统特点...
六、 系统功能简介...
七、 结论...
一、 需求分析
油井管控的最终目标是降低成本、提高工作效率以及服务水平，这需要企业能够及时、准确、全面的掌握各个采油井的信息，对油田实现实时信息掌握。现代科技、通讯技术的发展，GPS/GIS技术的成熟和GPRS无线通讯技术的广泛应用，为现代石油管控提供了强大而有效的工具。GPS/GIS/GPRS对企业优化资源配置、提高市场竞争力，将会起到积极的促进作用。
二、 GPRS网络概述
GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。
三、 系统概述
GPRS+GPS数据备份通道解决方案是集全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及GPRS无线通信技术于一体的软、硬件综合系统。主要由三部分组成：终端（GPS设备＋LZ713C GPRS DTU）、GPRS无线数据链路和监控中心软件系统。可对井口进行统一集中管理和实时监控调度指挥。
鉴于石油行业的特殊可靠性要求，信息系统在总体建设上利用卫星通信系统作为整个信息采集系统的主要传输通道，此外再搭建一个基于GPRS无线网络的备份传输通道，主要作用在于当卫星通信系统出现异常故障时，可以马上将数据通过GPRS的备份通道传输到监控中心，避免数据传输的中断，导致数据的丢失。
该系统主要采用移动内网建站技术（APN绑定IP业务）＋GPRS无线网络技术，保证网络的互联互通性，提供具有一定QOS的带宽保证，所采用的设备以及网络构架都具有良好可扩展性，可以根据后续发展的需求，在不改变现有组网方案的情况下，通过增加GPRS DTU设备，实现远程无线数据传输功能。
该系统主要设计思路一：终端设备通过串口外挂LZ713C GPRS DTU，在卫星通信系统正常的时候，LZ713C GPRS DTU处于数据休眠状态，当卫星通信系统出现故障时，终端设备马上将数据发送切换到该串口，LZ713C GPRS DTU接收到该串口的数据时自动激活和监控中心的连接，并将数据传输给监控中心。
此方法所有监控权在于终端设备，由终端设备判断卫星通信系统是否正常，如果判断不正常则转为备份通道进行数据传输。
该系统主要设计思路二：监控中心外挂一台LZ510 GSM Modem，终端设备通过串口外挂LZ713C GPRS DTU，在卫星通信系统正常的时候，LZ713C GPRS DTU处于短信或者电话休眠状态，终端设备将采集数据同时发送给卫星监控系统和LZ713C GPRS DTU，当监控中心在规定时间内未收到终端设备通过卫星监控系统上传的数据时，自动通过LZ510 GSM Modem发送短信或者拨打电话到LZ713C GPRS DTU对应的手机卡号码激活DTU，使其进入工作状态，DTU将接收到的数据传输给监控中心。
四、 系统拓扑
五、 系统特点
- 强大的信息准确定位、实时监控、高效调度功能
- 提供标准的数据接口，可实现与企业管理信息系统、决策支持系统的无缝对接
- 可同时支持多种通信方式，包括GSM短消息、语音、GPRS
- 支持多级架构，多中心级连、分布式互联，支持移动中心
- 系统具有完整安全以及自动灾难恢复机制，保证安全稳定，降低系统维护成本
六、 系统功能简介
油井监控中心系统
主要的部分有油田中心监控计算机的操作系统、井口微型计算机扫描和通信程序和在油田中心生产监控系统中编制报表、分析数据和通信用的软件。
A、 操作系统
该系统的特点可分为两类：实时监控和数据管理：
（1） 实时监测
① 自动收集和认可从远程井口微型计算机传输来的数据，每口井具有其自己的识别特征；
② 自动检查错误，如果需要还可重新传输；
③ 在收到任何级别的警报时，可自动进行电话拨号；
④ 调制解调器电话通信处理程序通过安全密码可进入计算机系统，通过第二级安全密码可得到单个用户油井资料。
（2） 数据库管理
① 传感器和报警数据按时间、日期和油井存储。
② 根据报警数据的紧急程度和认可情况排定报警数据的优先次序。每口井的报警资料单独存储。
③ 存储历史数据，并使这些数据在线保留时间约1个月。
④ 通过一个特别菜单和选定的传感器组使远程井口微型计算机初始化。指定无线电中继站（如果设有中继站的话）；计划数据收集时间和间隔；计划数据记录时间和间隔；密码赋值；设定报警优先等级和报警记录的电话号码。
现场操作人员和用户通过一系列菜单和屏幕显示与系统对话。不仅能得到历史数据，而且还可得到现时数据。
B、 用户网络化管理
系统的设计可使现场操作人员和处于远方的矿场经营者能通过一系列菜单显示得到存储在油田总部的数据。
七、 结论
使用现代通信和计算机技术对抽油机进行远程监控对于及时、准确、全面地掌握石油生产情况，进行科学决策有着十分重要的意义，主要有以下几点：
(1) 可降低工人劳动强度，提高生产率
传统的数据采集方法，工作量大而繁重，费用高，特别在雨雪天气，有些井无法采集，严重影响生产，采用远程监测，数据采集只需室内进行，大大降低工人的劳动强度，同时可减少冗余人员，利于降本增效。
(2) 便于及时掌握生产情况，利于科学管理
传统的数据采集方法，通常以人工的方式用报表反映采油情况，难以及时、准确、全面直观、高效、连续地反映生产动态。实现油井的远程监控，管理人员在办公室或各个测点上就可以直观地看到所有抽油机的工作情况。随着无线通讯网的发展，各级管理部门可随时掌握一线的生产情况，真正做到运筹帷幄之中，决胜千里之外。
(3) 便于采集生产数据，利于科学决策
人工采集数据，每口井一般每天只测一次工作参数，为了诊断井下工作情况，一般每口井一到两周要停机测试一次井下功图及液面，费时费力。由于数据量小，很难做数据的统计分析。实现远程监控可快速测试并长期保存大量工作数据，并以此为依据进行科学的生产分析，为决策提供可靠论据。
(4) 便于及时发现问题，提高工作效率
实现抽油机的远程监控，可以及时发现油井停电、不正常停机、油管泄漏、凡尔泄漏、液面过低、配重不平衡等情况，从而有效地防止设备损坏，减少停机时间。抽油机运行过程中，油井的机电设备难免会出现一些不正常情况，如缺相、井下受卡等，有些情况如能及时发现并处理，就可以减少或避免油井故障，减少经济损失。