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宏电工业路由器在油田监控组网的应用

供稿:深圳市宏电技术股份有限公司 2013/7/16 10:08:58

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H7920 GPRS/EDGE/CDMA 1X路由器系统主要面向现场作业,矿产开采和工业生产领域,为现场作业提供便利的监控,并将分散的现场作业数据规范化后集成到数据库中,为客户的财务结算和决策提供科学的根据。同时,这些第一手的作业数据和统计结果也可以进行再处理和再分发到其他相关部门,为他们的施工设计提供准确的科学依据。

背景分析
   
目前,大部分生产领域的信息化程度已经相当成熟,但是现场作业领域的信息化程度相对却发展缓慢。以石油行业的现场生产为例:石油行业由于生产现场的特殊性,大部分生产现场都是分散的和不确定的,生产设备需要经常移动和搬迁,以致现场生产设备的信息化发展相当困难,形成了信息孤岛。然而施工现场的第一手数据往往是最重要的,它可以反映现场生产过程状况,为设计与分析提供原始数据、提供现场生产过程的事实依据等,但是由于现场作业设备的信息化程度低,致使原始数据资料无法及时得到妥善的记录与保存。我国石油行业先进的现场作业设备,大部分从国外进口,在生产设备上并不比国外落后,主要落后于国外的是现场生产的施工设计与技术水平。而我国的石油资源分布广而分散,加大了开采难度,从而导致石油资源的利用率相对低下。石油资源是不可再生资源,提高石油资源的利用率,如何提高石油生产技术水平,对我国经济发展具有相当重要的作用。建立完善的现场生产数据库以及分析系统,为石油生产作业设计和施工技术提高提供依据,必将对石油生产技术水平的提高产生重大作用。
   
其他行业,如矿山生产、建筑行业生产等也存在此类问题。依托信息技术的发展,建立现场作业数据采集与集成系统,对现场生产技术水平的提高具有重大意义和实际作用。

采集监控系统由三部分构成

·  现场生产设备信号数字化

 信息技术基于数字化技术,采集现场生产施工过程的数据,必须要求现场生产设备的信号数字化。通过各类传感器,实时采集各类机电设备的工作状况的物理量,如温度、压力、转速等。传感器将采集到的工作状态转换成为相对应的电流或者电压信号,通过信号电缆输送到采集箱,采集箱将模拟信号数字化,并将信号转变为一致的数据格式向网络上发布。

·  生产现场的数据集成

生产现场存在多个设备,各个设备的数据必须集成,将现场所有设备的数据集中起来,进行数据整理和规范化,以便将数据传送到数据中心。各个单独的设备之间的通讯采用基于TCP/IP工业以太网模式,并匹配冗余通讯通路,以保证系统的可用性。根据用户需要和设备情况,通讯方式可采用有线或无线的方式。

·  数据中心的建立以及数据分析系统

以数据技术为基础,整合集成现场作业数据,并采用元数据描述的方式集成各个子系统的异构数据。永久存储宝贵的第一手数据。 利用在线数据分析、统计、报表等技术和方法为各级用户提供了以数据中心为核心的全方位应用。以决策支持为核心目标。提供一个信息技术的整体解决方案,为整个生产实施环节的所有用户需求服务。在降低用户信息处理劳动强度的同时,突出数据和信息。数据中心的解决方案覆盖了信息系统的各个领域和信息处理的整个流程(从数据采集、处理和传输,到信息管理、分析和共享)。将简单的现场作业延伸到数据分析和数据共享,从信息中提炼知识,为决策提供充足的信息支持。

针对这三个部分将工业以太网系统分为三个子系统

·  用于现场生产设备信号数字化的部分称之为一级子系统;

·  用于生产现场的数据集成部分称之为二级子系统;

·  数据中心以及数据分析系统称之为三级子系统;

油田监控系统在石油生产领域的应用
石油生产行业信息化的特点

·  石油生产现场一般都是在野外远离城市的地方,并且比较分散,一般不具备有线网络接入条件;

·  某些作业如钻井、压裂等作业机动性强,需要经常转移作业地点;

·  作业过程中一般都要进行数据采集,有些还需要进行视频监控,数据量大并且具有实时性;


上图是一个油田现场网络系统的示意图,图中纵向分为不同的作业现场,每一个作业现场又横向分为三个子系统。

1.    在现场A中,每一台作业车构成一个一级子系统,车上装备一个数据采集箱,车上需要采集的信号经各种传感器进入采集箱,由采集箱将所有的信号数字化并统一格式;

2.    同一现场的若干台设备构成一个二级子系统,二级子系统中存在两个超级单元,作为二级子系统的通讯中心,也可以成为工作区域现场的分监控中心。

3.    二级子系统中的超级单元通过无线网桥或者手机通讯网络与设在市区的数据中心连接,将数据实时的发送到数据中心,由数据中心统一进行管理和存档,并做出分析;有权限的用户,通过Internet连接可访问数据中心保存的原始数据和分析出的报告。
同样,现场B和现场C也可以通过类似的方法将数据发送到数据中心。

针对不同的现场,可用不同的通讯接入方式进行解决

·  在现场A中,作业设备以车辆为主,考虑到设备之间的移动性,二级子系统之间采用WLAN的覆盖方式,二级子系统与一级子系统之间的连接方式可用手机通讯网络CDMA/GPRS连接;

·  在现场B中,由于设备比较集中,直接设为二级子系统,再根据现场与数据中心的距离和实际情况,选用手机通讯网络CDMA/GPRS连接;

·  现场C与现场A的情况基本上差不多,但是所有设备都是固定的,因此不需要考虑移动性,可根据现场实际情况来选择连接方式;

      在此方案中,工业以太网监控系统充分考虑到各种现场的特殊性,提供适合现场的各种接入方式,从实用性、可靠性、经济性各方面全面考虑;同时也针对不同行业,定制专门的数据管理软件和客户端软件,对数据进行统计、分析和挖掘,为提高生产水平和生产管理提供可靠的科学的依据,从信息中提炼知识,为决策提供充足的信息支持。

 

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