GPRS油田遠程的電力管理研究
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摘要：油田生產(chǎn)越來越要求精細化，提出了基于gprs傳輸?shù)?a href="http://m.saumg.com/lunwen/dlgllw/91127.html" target="_blank">油田遠程電力管理系統(tǒng)的設(shè)備選擇，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸，統(tǒng)計功能的具體方案，并在工程應(yīng)用中成功實施，實現(xiàn)了相應(yīng)功能，滿足了用戶的需求。
關(guān)鍵詞：GPRS；油田；遠程傳輸；電力管理系統(tǒng)
1概述
隨著電力系統(tǒng)自動化、計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，油田各采油廠的油井供電設(shè)備等都要通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)少人監(jiān)視、少人巡檢，及時進行變壓器及抽油井調(diào)參達到最佳狀態(tài)。完成對全廠采抽油井供電設(shè)備的電流、電壓、功率因數(shù)、電度及抽油井工況的監(jiān)視，并自動生成報表。同時實現(xiàn)監(jiān)控變壓器的運行工況、電量統(tǒng)計、用電異常監(jiān)測、電壓越限，防止對變壓器的偷盜、防止失竊電，能及時發(fā)現(xiàn)變壓器的緊急事故的發(fā)生，并伴隨著語音報警，第一時間通知值班員，安排維護人員到現(xiàn)場處理。
2方案選擇
油田工作環(huán)境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時有發(fā)生，油井?dāng)?shù)量多且分布范圍有幾十甚至上百平方公里，怎樣把運行的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到中心控制室一直是個難題。以前，油田曾采用微波、數(shù)傳電臺的方式采集數(shù)據(jù)，但實際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護讓采油廠不堪重負。在此我們采用GPRS數(shù)據(jù)上傳的方式，組網(wǎng)快速，設(shè)備簡單，實施容易。采用哈爾濱光宇電氣生產(chǎn)的CL-301BGPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊，本模塊可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程無線透明傳輸功能，可與任何需要無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備通過串口（RS485）進行連接。中心控制室側(cè)采用一條APN專線，有固定IP地址。所有的裝在GPRS數(shù)傳模塊里的專用SIM卡，僅開通該專業(yè)APN。此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性都較高，適合數(shù)據(jù)點比較多的應(yīng)用環(huán)境。電力管理系統(tǒng)軟件采用哈爾濱光宇電氣研發(fā)的CL3000V1.0微機監(jiān)控系統(tǒng)軟件，該監(jiān)控系統(tǒng)軟件是通過對眾多的國內(nèi)外監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)研和評估，并吸取在電力行業(yè)成功運行現(xiàn)場經(jīng)驗，本著從用戶需求出發(fā)，用戶價值最大化的原則設(shè)計研制成的。
3相關(guān)概念
3.1GPRS
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioSer－vice）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。這一特點正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應(yīng)用。GPRS的優(yōu)點有：實時在線、按量計費、快捷登錄、高速傳輸、自如切換、資源共享、豐富帶寬。
3.2APN專線
APN專線根據(jù)企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，采用了多種安全措施，主要包括：通過一條2M專線接入運營商GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。
4具體實現(xiàn)
4.1數(shù)據(jù)采集
實時數(shù)據(jù)采樣部分采用目前技術(shù)非常成熟的0.5級三相電能表，其可以采集到電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、正向有功電度及峰谷平電度。這樣可以確保采樣精度，特別是運行環(huán)境溫度是-40℃～+70℃，能夠保證在極端低溫的季節(jié)數(shù)據(jù)采集不中斷。電能表的RS485接口與CL-301BGPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的RS485接口連接，通過DL/T645-2007版通訊規(guī)約進行數(shù)據(jù)傳輸。然后通過GPRS與中心控制室的CL3000V1.0電力管理系統(tǒng)軟件連接起來，數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)里來。軟件側(cè)采用多線程技術(shù)，同時并行與多個GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通訊，確保數(shù)據(jù)采集的實時性。
4.2軟件功能
軟件中設(shè)有地理位置圖、模擬量采樣一覽、曲線圖、棒圖、報表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。1）地理位置圖：在整個油井分布圖上標識出對應(yīng)的采集節(jié)點位置，上面顯示光字，光字通過多種顏色表示不同的狀態(tài)，綠色表示通訊正常，紅色表示通訊中斷，紫色表示有故障。點擊光字的時候，可以調(diào)出采集節(jié)點的一覽圖，里邊有該節(jié)點的模擬量數(shù)據(jù)、實時信息光字狀態(tài)。2）模擬量采樣一覽：按照采油隊進行歸類實時顯示該隊下所有采集節(jié)點的模擬量數(shù)據(jù)。3）曲線圖：可以按隊，按采集節(jié)點進行查詢?nèi)我鈺r間段的歷史曲線，包括：日曲線、周曲線、旬曲線、月曲線、季曲線、年曲線。并可以同時調(diào)出上個時期（比如：昨日、上月、去年等）的曲線進行數(shù)據(jù)對比。并且有顯示一個月的日用電量功能，可以非常直觀的看出運行是否穩(wěn)定，是否存在竊電情況等。4）棒圖：通過棒圖的形式顯示模擬量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)情況更直觀，當(dāng)存在數(shù)據(jù)越限時，直接越限變色，提醒值班人員。5）報表：報表中實現(xiàn)了需要統(tǒng)計的各類數(shù)據(jù)，包括：日報、周報、旬報、月報、季報、年報。特別是用戶需要用到的分類別統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采油、集輸、注水、外轉(zhuǎn)供的具體用電情況均能準確無誤的統(tǒng)計出來，為采油廠的電力管理提供了大量的數(shù)據(jù)，節(jié)省了大量的人工統(tǒng)計時間，同時也為下一步的節(jié)能工作提供了可靠的歷史數(shù)據(jù)。6）歷史數(shù)據(jù)查詢：可以實現(xiàn)按自由選定的節(jié)點，進行數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計功能。
4.3WEB
經(jīng)過一臺防火墻，將電力管理系統(tǒng)和采油廠的辦公網(wǎng)連接起來了。防火墻中設(shè)置策略，將管理系統(tǒng)側(cè)設(shè)為Trust安全域，將辦公網(wǎng)側(cè)設(shè)為Untrust安全域。然后設(shè)置ACL（AccessControlList，訪問控制列表），創(chuàng)建高級ACL編號3000的規(guī)則，只允許辦公網(wǎng)側(cè)訪問電力管理系統(tǒng)服務(wù)器的80端口，其它端口全部禁止。確保電力管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。在采油廠的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和管理人員的辦公用電腦瀏覽器里輸入電力管理系統(tǒng)服務(wù)器的IP地址，然后輸入系統(tǒng)登錄用戶名和密碼，就可以瀏覽電力管理系統(tǒng)里有的所有畫面和使用相關(guān)的軟件功能。
5結(jié)論
通過系統(tǒng)的正式上線運行，GPRS數(shù)傳模塊同時在線率達到98%（部分模塊由于油井停運或暫時無法上電無法上線），數(shù)據(jù)實時傳回到電力管理系統(tǒng)中，相關(guān)軟件功能全部實現(xiàn)，滿足用戶的使用要求。
6展望
系統(tǒng)的不斷成熟，以及油田生產(chǎn)的需要，可以將油井的溫度、壓力、流量、液位、行程等相關(guān)信息均通過GPRS通道傳輸?shù)街行目刂剖?，實現(xiàn)電力與生產(chǎn)的完美結(jié)合、更優(yōu)化的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，達到投資效益最大化。
參考文獻
[1]任工昌，孫微庭，冉利萍.基于GPRS的分布式油田遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008（3）：119-121.
[2]肖兵，李利軍.基于無線網(wǎng)絡(luò)及GPRS的油田監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].低壓電器，2010（17）：24-27.
作者:林廣京 單位:哈爾濱光宇電氣自動化有限公司