基于GPRS網絡的油井GPS數據備份通道解決方案

　　摘要：本文提供了一種基于GPS與GPRS的采油井信息采集系統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于能源采集上的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.

　　關鍵詞： GPRS；GPS；油井監控；

　　目錄：

　　一、需求分析

　　二、GPRS網絡概述

　　三、系統概述

　　四、系統拓撲

　　五、系統特點

　　六、系統功能簡介

　　七、結論

　　一、需求分析

　　油井管控的最終目標是降低成本、提高工作效率以及服務水平，這需要企業能夠及時、準確、全面的掌握各個采油井的信息，對油田實現實時信息掌握。現代科技、通訊技術的發展，GPS/GIS技術的成熟和GPRS無線通訊技術的廣泛應用，為現代石油管控提供了強大而有效的工具。GPS/GIS/GPRS對企業優化資源配置、提高市場競爭力，將會起到積極的促進作用。

　　二、GPRS網絡概述

　　GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業和企業用戶開展無線辦公提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發展創造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優點。GPRS的出現為企業和行業用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。

　　三、系統概述

　　GPRS+GPS數據備份通道解決方案是集全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）以及GPRS無線通信技術于一體的軟、硬件綜合系統。主要由三部分組成：終端（GPS設備＋LZ713C GPRS DTU）、GPRS無線數據鏈路和監控中心軟件系統。可對井口進行統一集中管理和實時監控調度指揮。

　　鑒于石油行業的特殊可靠性要求，信息系統在總體建設上利用衛星通信系統作為整個信息采集系統的主要傳輸通道，此外再搭建一個基于GPRS無線網絡的備份傳輸通道，主要作用在于當衛星通信系統出現異常故障時，可以馬上將數據通過GPRS的備份通道傳輸到監控中心，避免數據傳輸的中斷，導致數據的丟失。

　　該系統主要采用移動內網建站技術（APN綁定IP業務）＋GPRS無線網絡技術，保證網絡的互聯互通性，提供具有一定QOS的帶寬保證，所采用的設備以及網絡構架都具有良好可擴展性，可以根據后續發展的需求，在不改變現有組網方案的情況下，通過增加GPRS DTU設備，實現遠程無線數據傳輸功能。

　　該系統主要設計思路一：終端設備通過串口外掛LZ713C GPRS DTU，在衛星通信系統正常的時候，LZ713C GPRS DTU處于數據休眠狀態，當衛星通信系統出現故障時，終端設備馬上將數據發送切換到該串口，LZ713C GPRS DTU接收到該串口的數據時自動激活和監控中心的連接，并將數據傳輸給監控中心。

　　此方法所有監控權在于終端設備，由終端設備判斷衛星通信系統是否正常，如果判斷不正常則轉為備份通道進行數據傳輸。

　　該系統主要設計思路二：監控中心外掛一臺LZ510 GSM Modem，終端設備通過串口外掛LZ713C GPRS DTU，在衛星通信系統正常的時候，LZ713C GPRS DTU處于短信或者電話休眠狀態，終端設備將采集數據同時發送給衛星監控系統和LZ713C GPRS DTU，當監控中心在規定時間內未收到終端設備通過衛星監控系統上傳的數據時，自動通過LZ510 GSM Modem發送短信或者撥打電話到LZ713C GPRS DTU對應的手機卡號碼激活DTU，使其進入工作狀態，DTU將接收到的數據傳輸給監控中心。

　　四、系統拓撲

　　五、系統特點

　　-強大的信息準確定位、實時監控、高效調度功能

　　-提供標準的數據接口，可實現與企業管理信息系統、決策支持系統的無縫對接

　　-可同時支持多種通信方式，包括GSM短消息、語音、GPRS

　　-支持多級架構，多中心級連、分布式互聯，支持移動中心

　　-系統具有完整安全以及自動災難恢復機制，保證安全穩定，降低系統維護成本

　　六、系統功能簡介

　　油井監控中心系統

　　主要的部分有油田中心監控計算機的操作系統、井口微型計算機掃描和通信程序和在油田中心生產監控系統中編制報表、分析數據和通信用的軟件。

　　A、 操作系統

　　該系統的特點可分為兩類：實時監控和數據管理：

　　（1） 實時監測

　　① 自動收集和認可從遠程井口微型計算機傳輸來的數據，每口井具有其自己的識別特征；

　　② 自動檢查錯誤，如果需要還可重新傳輸；

　　③ 在收到任何級別的警報時，可自動進行電話撥號；

　　④ 調制解調器電話通信處理程序通過安全密碼可進入計算機系統，通過第二級安全密碼可得到單個用戶油井資料。

　　（2） 數據庫管理

　　① 傳感器和報警數據按時間、日期和油井存儲。

　　② 根據報警數據的緊急程度和認可情況排定報警數據的優先次序。每口井的報警資料單獨存儲。

　　③ 存儲歷史數據，并使這些數據在線保留時間約1個月。

　　④ 通過一個特別菜單和選定的傳感器組使遠程井口微型計算機初始化。指定無線電中繼站（如果設有中繼站的話）；計劃數據收集時間和間隔；計劃數據記錄時間和間隔；密碼賦值；設定報警優先等級和報警記錄的電話號碼。

　　現場操作人員和用戶通過一系列菜單和屏幕顯示與系統對話。不僅能得到歷史數據，而且還可得到現時數據。

　　B、 用戶網絡化管理

　　系統的設計可使現場操作人員和處于遠方的礦場經營者能通過一系列菜單顯示得到存儲在油田總部的數據。

　　七、結論

　　使用現代通信和計算機技術對抽油機進行遠程監控對于及時、準確、全面地掌握石油生產情況，進行科學決策有著十分重要的意義，主要有以下幾點：

　　 (1) 可降低工人勞動強度，提高生產率

　　 傳統的數據采集方法，工作量大而繁重，費用高，特別在雨雪天氣，有些井無法采集，嚴重影響生產，采用遠程監測，數據采集只需室內進行，大大降低工人的勞動強度，同時可減少冗余人員，利于降本增效。

　　 (2) 便于及時掌握生產情況，利于科學管理

　　 傳統的數據采集方法，通常以人工的方式用報表反映采油情況，難以及時、準確、全面直觀、高效、連續地反映生產動態。實現油井的遠程監控，管理人員在辦公室或各個測點上就可以直觀地看到所有抽油機的工作情況。隨著無線通訊網的發展，各級管理部門可隨時掌握一線的生產情況，真正做到運籌帷幄之中，決勝千里之外。

　　 (3) 便于采集生產數據，利于科學決策

　　 人工采集數據，每口井一般每天只測一次工作參數，為了診斷井下工作情況，一般每口井一到兩周要停機測試一次井下功圖及液面，費時費力。由于數據量小，很難做數據的統計分析。實現遠程監控可快速測試并長期保存大量工作數據，并以此為依據進行科學的生產分析，為決策提供可靠論據。

　　 (4) 便于及時發現問題，提高工作效率

　　 實現抽油機的遠程監控，可以及時發現油井停電、不正常停機、油管泄漏、凡爾泄漏、液面過低、配重不平衡等情況，從而有效地防止設備損壞，減少停機時間。抽油機運行過程中，油井的機電設備難免會出現一些不正常情況，如缺相、井下受卡等，有些情況如能及時發現并處理，就可以減少或避免油井故障，減少經濟損失。