青海油田油气水井远程自动化系统物联技术

第 3 2 卷第 1 ( ] 期 ( 2 0 1 3 ． 1 0 )( 仪 表电气) 青海油田油气水井远程 自动化系统物联技术 张海浪 张能学 程 涛 张玉冰 王静 。 1青海油田钻采工艺研究院2青海油田信息档案管理部3西部钻探青海油田分公司 摘要 ：数字化 油田建设应 用物联 网技术 ，按约定的协议 ，把物品与互联 网连接 ，进行信 息 交换和通信 ，以实现智能化识 别、定位 、跟踪 、监控和管理 。青海油田通过制定设备物联技术 协议并应用，仪表 实现 自动化、智能化和数字化 ，互通互换 。完成 油气水井设备安装调试 2 2 0 9 口，油井 自动化覆盖率达到 9 6 ． 6 ％，注水 井覆盖率为9 9 ％，减 少建站 费用和用工成本 ，创造经济 效 益 6 3 7 0 ． 8万 元 。 关键词：物联技术 ；通信 ；通讯协议 ；数据帧 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 — 6 8 9 6 ． 2 0 1 3 ． 1 0 ． 0 5 1 数字化油 田建设应用物联 网技术 ，按约定的协 议，把物品与互联网连接 ，进行信息交换和通信 ， 以实现智能化识别 、定位 、跟踪 、监控和管理。仪 表实现数字化 、智能化 、模块化 ，接 口统一 ，以及 仪表的互通互换 ，要求仪表通信协议 、配置方法、 通信过程必须具有相同的标准；通过通信过程描 述 、R T U与上位机通讯等方面协议 的标准化 ，实现 数据传输和数据采集软件的统一 。 1 仪表与R T U 通讯协议及通信过程 仪 表 与 R T U通讯 协 议 为 Mo d b u s R T U通 讯 协 议 ，基于 Mo d b u s R T U通讯协议和仪表数据交换的 内容 ，对 自动化仪表的数据帧基本格式 、仪表常规 数据 帧及 R T U应答 等进 行规范 ，实现仪表互通互 换 ，达到集团化采购，摆脱制约，降低采购成本的 目的。 数据 帧是仪 表 和 R T U进行 数据 交换 的基础 ， 仪表 与 R T U之 间通信基 于有线 或无线 通讯方 式 ， 在相应的协议包 内嵌入应用层协议数据 。 数据 帧类 型有 ：①仪表 常规及 R T U应答数据 帧 ，实现 仪表 定 时 唤醒 ，向 R T U发送 常 规数 据 帧，R T U产生应答 ，附带命令和参数 ，需要规定常 规数据帧、 示功图参数写应答帧和电流图参数等格 式，实现仪表和R T U之间应答 、数据交换和命令 执行；②仪表参数数据帧 ，仪表收到R T U读参数 应答后 ，发送仪表参数数据帧；③示功图数据帧， 当数据采集结束后 ，载荷传感器立即向R T U传输 数据，数据分多组传输，其中第一组数据为示功图 参数 ，后续组为示功图数据 ；④ 电流图数据帧 ，当 R T U读取完示功图数据后 ，向电量模块发送读 电流 图数据命令 ，读取电流图。电量图数据分多组传 输 ，其中第一组数据为参数 ，后续组为数据 。 仪表与 R T U通信过程为 ：① 常规 数据采集和 读仪表参数 ，R T U接收到常规数据后 ，发送常规应 答，结束通信，使仪表进入休眠状态。常规应答数 据中包括仪表休眠时间，仪表将按此时间间隔进行 休眠。②示功图采集，当R T U接收到仪表的常规 数据后 ，向载荷传感器和电量模块发送示功图和电 量图采集命令 ， 命令中包括同步时间、采集点数等 信 息 。仪表接收到示 功图采集命令后 ，采集示 功 图 ，将数据块分组传送到 R T U。③电量图采集 ，示 功图采集结束后，R T U发送电量图数据读取命令 ， 电量模块形成电量图数据，将数据块分组传送到R T U。 2 R T U 与上位机通讯协议 对数据传输协议的规范，实现通信采集软件的 统一 ，减少服务器数量 ，数据采集设备通过无线通 讯将指令传给远端测控单元装置 ，测控单元则将数 据上传给服务器 ，解析并存人数据库。 ( 1 )UD P 协 议 。不需 事先发起 连接 ，通过 I P 地址 和端 口号就可进行通讯 。排除信息可靠传递机 制，功能由上层应用完成，降低执行时问，支持广 播 、组播通讯模式 ，管理信息少 ，可获得更高的数 据吞吐量。 ( 2 )T C P协议 。是一种面 向连接 ( 连接导 向) 的 、可靠的 、基于字节流 的运输层协议 。T C P 协议 进行数据传输时，必须先通过三次握手建立连接才 可以进行通讯 ，只支持单播通讯模式 ，其安全保障 功能占用大量系统开销 ，影响速度 。 针 对 项 目而 言 ，U D P较 T C P ／ I P协议 具 有 优 势，应用层客户端开发采用组播通讯模式 ， 进行一 对多的同时通讯 ，达到多终端共同访问服务器的 目 一 9 0一 油气田地面工程( h t t p ： ／ ／ www． y q t d mg c ． c o rn) 第3 2 卷第1 0 期 ( 2 0 1 3 ． 1 0 )( 仪表电气) 油井低压配电集中控制优化技术 严惠 孔德文 江苏信息职业技术学院 摘要：过去通常是一个高电压的变压器只能为一口油井供电，资源浪费现象明显，并且安 全 系数也不 高。早在 2 0 世 纪9 O 年代初 ，在石油行业的带动 下，低 压配电控制技术首次被提 出， 低压 配电集 中控 制优化技术 由1 0 0 0 0 V的高压 变换到 1 1 4 0 V和 3 8 0 V的低压 ，节省 了9 1 ％的电 力资源，并且管理操作流程趋于简单化 ，系统运行 已逐渐稳定 ，在耗资方面节省 了一些不必要 的开支，为石油行业带来 了新世 纪的曙光。 关键词 ：低 电位 ；低压配电 ；控制优化 ；管理操作 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 8 ． i s s n ． 1 0 0 6 — 6 8 9 6 ． 2 0 1 3 ． 1 0 ． 0 5 2 目前 国内石油行业低压配电效率低 、安全稳定 性能差。在过去通常是一个高电压 的变压器只能为 一 口油井供电 ，资源浪费现象 明显 ，并且安全 系数 也不 高 ，连接线之 间的距离 过短 。为此 ，研 究 出 一 套切 实可行 的办 法 ，用 1 1 4 0 V和 3 8 0 V的低 电 压 为几 口油井集 中供电 ，同时安装 了漏电保 护器 ， 在发生故障时可以及时切断电源，降低了风险，变 压 器之间的间隔距离 由原有 的 2 k m延 伸至 目前 的 5 km。 1 技术发展背景 早 在 2 0 世 纪 9 O年代 初 ，在石 油 行业 的带 动 下 ，低压配电控制技术首次被提出。当时整个石油 行业每年所消耗 的电量 占到国家所有 电厂每年发 电 量的 3 6 ％，增加 了碳 能源的消耗 ，使 空气 中的二 氧化碳逐年增多 ，造成温室效应 。面对种种 问题 ， 在相关部 门精 心策划下 ，提 出治标先治本 的策略 方针。 先是对电动机进行改造。电动机虽然只是一个 辅助设备 ，但是长时间的工作 ，会使配电器 的工作 电压加大，相应负载功率也跟着增大，不但消耗电 量大 ，并且对设备零部件 的损坏程度都有一定的影 响n 。根