宏電無線路由器用于油田監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)

概述：

        目前，大部分生產(chǎn)領(lǐng)域的信息化程度已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是現(xiàn)場作業(yè)領(lǐng)域的信息化程度相對卻發(fā)展緩慢。

         以石油行業(yè)的現(xiàn)場生產(chǎn)為例：石油行業(yè)由于生產(chǎn)現(xiàn)場的特殊性，大部分生產(chǎn)現(xiàn)場都是分散的和不確定的，生產(chǎn)設(shè)備需要經(jīng)常移動和搬遷，以致現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的信息化發(fā)展相當(dāng)困難，形成了信息孤島。然而施工現(xiàn)場的第一手?jǐn)?shù)據(jù)往往是最重要的，它可以反映現(xiàn)場生產(chǎn)過程狀況，為設(shè)計與分析提供原始數(shù)據(jù)、提供現(xiàn)場生產(chǎn)過程的事實依據(jù)等，但是由于現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備的信息化程度低，致使原始數(shù)據(jù)資料無法及時得到妥善的記錄與保存。我國石油行業(yè)先進(jìn)的現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備，大部分從國外進(jìn)口，在生產(chǎn)設(shè)備上并不比國外落后，主要落后于國外的是現(xiàn)場生產(chǎn)的施工設(shè)計與技術(shù)水平。而我國的石油資源分布廣而分散，加大了開采難度，從而導(dǎo)致石油資源的利用率相對低下。石油資源是不可再生資源，提高石油資源的利用率，如何提高石油生產(chǎn)技術(shù)水平，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有相當(dāng)重要的作用。建立完善的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫以及分析系統(tǒng)，為石油生產(chǎn)作業(yè)設(shè)計和施工技術(shù)提高提供依據(jù)，必將對石油生產(chǎn)技術(shù)水平的提高產(chǎn)生重大作用。

        宏電公司自主開發(fā)的H7920 GPRS/EDGE/CDMA 1X路由器系統(tǒng)主要面向現(xiàn)場作業(yè)，礦產(chǎn)開采和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，為現(xiàn)場作業(yè)提供便利的監(jiān)控，并將分散的現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范化后集成到數(shù)據(jù)庫中，為客戶的財務(wù)結(jié)算和決策提供科學(xué)的根據(jù)。同時，這些第一手的作業(yè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計結(jié)果也可以進(jìn)行再處理和再分發(fā)到其他相關(guān)部門，為他們的施工設(shè)計提供準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。

系統(tǒng)概述：

         采集監(jiān)控系統(tǒng)由三部分構(gòu)成

         1）現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備信號數(shù)字化

        信息技術(shù)基于數(shù)字化技術(shù)，采集現(xiàn)場生產(chǎn)施工過程的數(shù)據(jù)，必須要求現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的信號數(shù)字化。通過各類傳感器，實時采集各類機(jī)電設(shè)備的工作狀況的物理量，如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等。傳感器將采集到的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成為相對應(yīng)的電流或者電壓信號，通過信號電纜輸送到采集箱，采集箱將模擬信號數(shù)字化，并將信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢碌臄?shù)據(jù)格式向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。

         2）生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)集成

        生產(chǎn)現(xiàn)場存在多個設(shè)備，各個設(shè)備的數(shù)據(jù)必須集成，將現(xiàn)場所有設(shè)備的數(shù)據(jù)集中起來，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和規(guī)范化，以便將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心。各個單獨的設(shè)備之間的通訊采用基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)模式，并匹配冗余通訊通路，以保證系統(tǒng)的可用性。根據(jù)用戶需要和設(shè)備情況，通訊方式可采用有線或無線的方式。

         3）數(shù)據(jù)中心的建立以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

         以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，整合集成現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)，并采用元數(shù)據(jù)描述的方式集成各個子系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)。永久存儲寶貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。 利用在線數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、報表等技術(shù)和方法為各級用戶提供了以數(shù)據(jù)中心為核心的全方位應(yīng)用。以決策支持為核心目標(biāo)。提供一個信息技術(shù)的整體解決方案，為整個生產(chǎn)實施環(huán)節(jié)的所有用戶需求服務(wù)。在降低用戶信息處理勞動強(qiáng)度的同時，突出數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)中心的解決方案覆蓋了信息系統(tǒng)的各個領(lǐng)域和信息處理的整個流程（從數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，到信息管理、分析和共享）。將簡單的現(xiàn)場作業(yè)延伸到數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)共享，從信息中提煉知識，為決策提供充足的信息支持。  

         針對這三個部分將工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng)：

         1） 用于現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備信號數(shù)字化的部分稱之為一級子系統(tǒng)；

         2）用于生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)集成部分稱之為二級子系統(tǒng)；

         3）數(shù)據(jù)中心以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)稱之為三級子系統(tǒng)。

油田監(jiān)控系統(tǒng)在石油生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用：

        石油生產(chǎn)行業(yè)信息化的特點

        1）石油生產(chǎn)現(xiàn)場一般都是在野外遠(yuǎn)離城市的地方，并且比較分散，一般不具備有線網(wǎng)絡(luò)接入條件； 

        2）某些作業(yè)如鉆井、壓裂等作業(yè)機(jī)動性強(qiáng)，需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)地點； 

        3）作業(yè)過程中一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有些還需要進(jìn)行視頻監(jiān)控，數(shù)據(jù)量大并且具有實時性；

        上圖是一個油田現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖，圖中縱向分為不同的作業(yè)現(xiàn)場，每一個作業(yè)現(xiàn)場又橫向分為三個子系統(tǒng)。

        在現(xiàn)場A中，每一臺作業(yè)車構(gòu)成一個一級子系統(tǒng)，車上裝備一個數(shù)據(jù)采集箱，車上需要采集的信號經(jīng)各種傳感器進(jìn)入采集箱，由采集箱將所有的信號數(shù)字化并統(tǒng)一格式；

        同一現(xiàn)場的若干臺設(shè)備構(gòu)成一個二級子系統(tǒng)，二級子系統(tǒng)中存在兩個超級單元，作為二級子系統(tǒng)的通訊中心，也可以成為工作區(qū)域現(xiàn)場的分監(jiān)控中心。

        二級子系統(tǒng)中的超級單元通過無線網(wǎng)橋或者手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)與設(shè)在市區(qū)的數(shù)據(jù)中心連接，將數(shù)據(jù)實時的發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一進(jìn)行管理和存檔，并做出分析；有權(quán)限的用戶，通過Internet連接可訪問數(shù)據(jù)中心保存的原始數(shù)據(jù)和分析出的報告。

        同樣，現(xiàn)場B和現(xiàn)場C也可以通過類似的方法將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

        針對不同的現(xiàn)場，可用不同的通訊接入方式進(jìn)行解決

        在現(xiàn)場A中，作業(yè)設(shè)備以車輛為主，考慮到設(shè)備之間的移動性，二級子系統(tǒng)之間采用WLAN的覆蓋方式，二級子系統(tǒng)與一級子系統(tǒng)之間的連接方式可用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA/GPRS連接；　 

        在現(xiàn)場B中，由于設(shè)備比較集中，直接設(shè)為二級子系統(tǒng)，再根據(jù)現(xiàn)場與數(shù)據(jù)中心的距離和實際情況，選用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA/GPRS連接；

        現(xiàn)場C與現(xiàn)場A的情況基本上差不多，但是所有設(shè)備都是固定的，因此不需要考慮移動性，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況來選擇連接方式。 

結(jié)論：

        在此方案中，工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮到各種現(xiàn)場的特殊性，提供適合現(xiàn)場的各種接入方式，從實用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性各方面考慮；同時也針對不同行業(yè)，定制專門的數(shù)據(jù)管理軟件和客戶端軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和挖掘，為提高生產(chǎn)水平和生產(chǎn)管理提供可靠的科學(xué)的依據(jù)，從信息中提煉知識，為決策提供充足的信息支持。

        依托信息技術(shù)的發(fā)展，建立現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)采集與集成系統(tǒng)，對現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)水平的提高具有重大意義和實際作用。對于解決其他存在類似問題的行業(yè)，如礦山生產(chǎn)、建筑行業(yè)生產(chǎn)也有極大的借鑒作用和實用價值。