見飛龍 梁娜 侍遠(yuǎn) 張海宏

(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠（數(shù)字化技術(shù)服務(wù)處），陜西 西安 710200)

一、水源井智能網(wǎng)絡(luò)的組建方式和優(yōu)化

傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)水源井井場(chǎng)和監(jiān)控站點(diǎn)之間的井場(chǎng)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制信號(hào)傳輸，在保證傳輸網(wǎng)絡(luò)高效穩(wěn)定的同時(shí)，為了充分利用已有的有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備，減少設(shè)備投資，提高施工及調(diào)試效率，本項(xiàng)目探索研究了以下四種組網(wǎng)方式。

1.數(shù)傳電臺(tái)通訊技術(shù)應(yīng)用

對(duì)于還沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的水源井，我們采用了YS-WIMP-WDR無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊以及配套的全向天線來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊，一般在無(wú)目視范圍內(nèi)遮擋的情況下，最遠(yuǎn)穩(wěn)定傳輸距離可達(dá)到5公里。該無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊適合多種通訊場(chǎng)合，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多級(jí)組網(wǎng)通訊；具備存儲(chǔ)16個(gè)收、發(fā)信道，可根據(jù)情況配置使用或由程序控制使用；提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232、TTL、RS-485等接口，可與任何具有相同接口的設(shè)備相連。

2.利用井場(chǎng)RTU透?jìng)?/p>

如果水源井位于井場(chǎng)內(nèi)部，并且該井場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)所用設(shè)備為安控或者威正，則可以將水源井控制儀輸出RS-485信號(hào)通過(guò)屏蔽雙絞線接入到井場(chǎng)RTU內(nèi)，通過(guò)已有的井場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸回站內(nèi)，通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)讀取水源井?dāng)?shù)據(jù)，而不需要增加其它通訊設(shè)備。

3.利用數(shù)字化抽油機(jī)井場(chǎng)無(wú)線設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸

如果水源井位于井場(chǎng)內(nèi)部，并且該井場(chǎng)數(shù)字為數(shù)字化抽油機(jī)井場(chǎng)，可使用摩莎公司的RS-485轉(zhuǎn)無(wú)線模塊M4，通過(guò)無(wú)線傳輸將水源井?dāng)?shù)據(jù)以及遠(yuǎn)程啟停等數(shù)據(jù)傳送到井場(chǎng)機(jī)柜內(nèi)的M2模塊，然后通過(guò)Nport5110轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)入五口交換機(jī)，最后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)入已有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

4.電臺(tái)及原有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)

當(dāng)水源井距離中心站點(diǎn)過(guò)遠(yuǎn)，或是二者之間山體阻擋嚴(yán)重時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況在附近井場(chǎng)（已完成數(shù)字化建設(shè)，具備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者有線網(wǎng)絡(luò)傳輸條件）安裝中心電臺(tái)，通過(guò)井場(chǎng)網(wǎng)橋或光纖將信號(hào)傳回站內(nèi)。由于電臺(tái)自帶的是RS-485接口，因此要增加RS-485轉(zhuǎn)網(wǎng)口的串口服務(wù)器設(shè)備，將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號(hào)，從而通過(guò)五口交換機(jī)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。

二、安裝及調(diào)試優(yōu)化

一整套水源井智能保護(hù)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，主要由三個(gè)部分組成:水源井組件、遠(yuǎn)程控制與傳輸部分和中心管理系統(tǒng)。

（一）水源井組件的安裝

水源井組件負(fù)責(zé)水量、水壓、電潛泵三項(xiàng)電參數(shù)采集以及電潛泵自動(dòng)保護(hù)。水源井智能保護(hù)模塊主要對(duì)電潛泵的卡泵、空 抽、過(guò)載、欠載、缺相、漏電／短路等實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)可以遠(yuǎn)程啟停電潛泵。由于水源井要不定期的進(jìn)行修井作業(yè)，因此在安裝時(shí)要保證智能保護(hù)儀能夠方便拆卸，我們一般將其掛靠在水源井彩鋼房墻壁上。上電正常后，保護(hù)設(shè)備液晶界面工作正常，能夠?qū)崟r(shí)讀取電壓，電流參數(shù)，以及電機(jī)及設(shè)備工作狀態(tài)。

（二）遠(yuǎn)程控制與傳輸

數(shù)傳電臺(tái)天線安裝（主站）天線安裝在室外，支架需要用電焊固定好，天線的饋線與數(shù)傳模塊接口緊密連接，天線接地線要安裝到位，并保證接地良好防止雷擊等強(qiáng)電流擊毀設(shè)備。

三、智能保護(hù)以及遠(yuǎn)程啟停應(yīng)用情況

2012年10月份機(jī)械制造總廠承攬了采油五廠首批101口水源井的數(shù)字化建設(shè)任務(wù)，截至目前已經(jīng)完成了采油五廠麻黃山南作業(yè)區(qū)、麻黃山北作業(yè)區(qū)以及馬家山東作業(yè)區(qū)的38口水源井的數(shù)字化建設(shè)工作，后期將繼續(xù)完成采油五廠數(shù)百口水源井的數(shù)字化建設(shè)。

（一）設(shè)備的構(gòu)架與運(yùn)行環(huán)境

我們?cè)隈R東作業(yè)區(qū)姬15供安裝了一臺(tái)PC機(jī)和一臺(tái)中心無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，在6個(gè)水源井場(chǎng)分別安裝了一套水源井組件和一臺(tái)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，電磁流量計(jì)模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)采水量的精確計(jì)量，用于分析水源情況及在無(wú)水時(shí)為水源井智能控制模塊提供外部信號(hào)，壓力變送器負(fù)責(zé)采集出水壓力，幫助判斷泵況，水源井智能控制模塊主要對(duì)電潛泵的卡泵、空抽、過(guò)載、欠載、缺相、漏電／短路等實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)可以通過(guò)485總線接收來(lái)自遠(yuǎn)端的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停電潛泵。中心點(diǎn)的PC機(jī)上裝有控制程序，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)與井場(chǎng)的水源井組件進(jìn)行通訊，可以采集和顯示水源井設(shè)備工作狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停。

（二）無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)連通

我們?cè)谥行狞c(diǎn)與6個(gè)水源井場(chǎng)各安裝了一臺(tái)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，然后使用通訊軟件進(jìn)行無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)連通調(diào)試，確保中心點(diǎn)與各水源井場(chǎng)之間數(shù)據(jù)通訊的完整性與正確性。

（三）集成、統(tǒng)一的設(shè)備數(shù)據(jù)采集與控制界面

廠家自帶的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理控制與數(shù)據(jù)采集的界面是基于單獨(dú)的模塊，不同的模塊有不同的界面，而且數(shù)據(jù)顯示需要登錄、切換管理界面，導(dǎo)致實(shí)際使用繁瑣，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性差。為此，我們與廠家共同合作，開發(fā)了與二代站控標(biāo)準(zhǔn)供水站窗口風(fēng)格一致的集成監(jiān)控界面，使得電參、狀態(tài)、壓力等數(shù)據(jù)以及遠(yuǎn)程啟停能夠同時(shí)在一個(gè)界面上顯示、操作，而且數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)采集。

通過(guò)在麻黃山南、麻黃山北以及馬家山東作業(yè)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，一是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集水源井產(chǎn)水量、深井泵三相電流、電壓工作參數(shù)；二是對(duì)水源井深井泵發(fā)生的卡泵、空抽、過(guò)載、缺相、短路、卸載等故障進(jìn)行智能判識(shí)并自動(dòng)停泵保護(hù)；三是實(shí)現(xiàn)水源井遠(yuǎn)程啟、停深井泵操作。同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通訊接口可將采集數(shù)據(jù)集中在廠部生產(chǎn)指揮中心統(tǒng)一監(jiān)控管理。

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