張 驊 周子鈞 郭景禮 劉 東 王亞彬

1渤海石油裝備巨龍鋼管公司2華北油田公司供水供電服務(wù)中心

遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)在原油計(jì)量中的應(yīng)用

張 驊1周子鈞1郭景禮2劉 東1王亞彬1

1渤海石油裝備巨龍鋼管公司2華北油田公司供水供電服務(wù)中心

遠(yuǎn)程測(cè)控是基于GPRS/GSM通訊技術(shù)，對(duì)供水供電中心所屬供水站、水源井、配電室和主要用戶計(jì)量儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、瞬時(shí)顯示、累積直讀等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)儀表計(jì)量失常進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正計(jì)量儀表裝置在計(jì)量過程中出現(xiàn)的問題。遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)由主站及軟件、測(cè)控終端組成，采用數(shù)字或模擬方式從現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量儀表采集數(shù)據(jù)，并對(duì)各種接入信號(hào)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)通過以太態(tài)網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息的共享。

遠(yuǎn)程測(cè)控；計(jì)量；節(jié)能降耗；通訊

遠(yuǎn)程測(cè)控是基于GPRS/GSM通訊技術(shù)，對(duì)供水供電中心所屬供水站、水源井、配電室和主要用戶計(jì)量儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、瞬時(shí)顯示、累積直讀等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)儀表計(jì)量失常進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正計(jì)量儀表裝置在計(jì)量過程中出現(xiàn)的問題。應(yīng)用該技術(shù)提高了生產(chǎn)信息反饋速度，避免了計(jì)量儀表在使用過程中因自身問題或用戶原因所造成的計(jì)量損失；對(duì)實(shí)時(shí)采集的能量數(shù)據(jù)進(jìn)行用能分析，掌握耗能情況，可為提高水電商品率和設(shè)備利用率提供科學(xué)而準(zhǔn)確的計(jì)量依據(jù)[1]。

1 系統(tǒng)硬件組成和原理

（1）主站及軟件。主站由前置工控機(jī)、專用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等構(gòu)成，根據(jù)測(cè)量控制、計(jì)量管理的需要，將各檢測(cè)和控制對(duì)象就近分組并配備采集終端，在終端上由應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)采集和控制功能，各終端分配唯一的IP地址并接入局域網(wǎng)。測(cè)控系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫管理包括計(jì)量網(wǎng)絡(luò)配置檔案，水源井、管網(wǎng)資源檔案，系統(tǒng)參數(shù)檔案，管網(wǎng)運(yùn)行流程檔案管理以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫管理等。應(yīng)用程序基于Win2000NT平臺(tái)，用VB（Delphi）開發(fā)，通過與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)計(jì)量圖表繪制、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成打印、曲線繪制、報(bào)警處理與查詢、遠(yuǎn)程控制等管理功能[2]。

（2）測(cè)控終端?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端采用微功耗單片機(jī)作為核心控制部件，配以相應(yīng)外圍控制電路以及專用的通訊模塊，在應(yīng)用軟件的控制下，通過移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24 h實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24 h傳送采集的信息數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

隨著油田公司局域網(wǎng)的應(yīng)用日漸普及，為基于以太網(wǎng)的水電遠(yuǎn)程測(cè)控計(jì)量、監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)行提供了條件。油田公司企業(yè)局域網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)構(gòu)建完成，實(shí)現(xiàn)了油田礦區(qū)信息資源共享。計(jì)量信息網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)建為局域網(wǎng)的一個(gè)邏輯子網(wǎng)，物理上使用局域網(wǎng)的資源，邏輯上自為體系。

遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)支持遠(yuǎn)程訪問，在線授權(quán)修改參數(shù)，可以構(gòu)建典型的分布式應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便了計(jì)量數(shù)據(jù)管理與歷史數(shù)據(jù)歸檔。

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用開放式體系架構(gòu)，支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XML、ActiveX等標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)LE、COM/DCOM、API等多種形式提供外部訪問接口。遠(yuǎn)程測(cè)控可以采用數(shù)字或模擬方式從現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量儀表采集數(shù)據(jù)，并對(duì)各種接入信號(hào)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)通過以太態(tài)網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息的共享[3]。

3 計(jì)量管理

目前油田公司供配電進(jìn)出線電能計(jì)量多采用數(shù)字智能儀表，通過電流、電壓互感器，A/D轉(zhuǎn)換電路，驅(qū)動(dòng)顯示電路實(shí)現(xiàn)全電參量測(cè)量。計(jì)量儀表通過遠(yuǎn)程測(cè)控?cái)?shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)需求，生成水源井、供水站、配電室、用戶的時(shí)、日、旬、月等數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的走勢(shì)曲線，具備各檢測(cè)點(diǎn)的異常情況（超上下限等）報(bào)警及歷史事件存儲(chǔ)、查詢功能，可對(duì)對(duì)供水量、供電量、設(shè)備單耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析?？梢杂卯?dāng)天的計(jì)量數(shù)據(jù)與前一天的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，利用歷史數(shù)據(jù)，可縱向分析單臺(tái)設(shè)備、單個(gè)用戶水量、電量、電流、變壓器功率因數(shù)、設(shè)備能耗等的變化情況；橫向可比較多臺(tái)相同設(shè)備、多個(gè)同類用戶水量、電量、電流、變壓器功率因數(shù)、設(shè)備能耗等的變化情況。通過縱向與橫向的對(duì)比分析就可發(fā)現(xiàn)計(jì)量中存在的問題，并找出高能耗的設(shè)備及用戶。

4 計(jì)量數(shù)據(jù)通訊

遠(yuǎn)程測(cè)控計(jì)量的數(shù)據(jù)傳輸是采用GPRS通用分組無線方式，該傳輸技術(shù)在GSM傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)的硬件和軟件升級(jí)，允許用戶在分組交換的模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，是一種高效、低成本的無線數(shù)據(jù)收發(fā)技術(shù)。

GPRS傳輸方式首先將數(shù)據(jù)分成幾個(gè)小數(shù)據(jù)包，接著通過不同的路由路徑傳輸?shù)侥康亩?。GPRS具有多個(gè)無線信道，在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)可以靈活選擇需要的傳輸信道，且每個(gè)信道都可以由多個(gè)用戶一起共享，在一定程度上節(jié)約了無線資源。GPRS通訊的測(cè)控計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如圖1所示。

圖1 基于GPRS通訊的測(cè)控計(jì)量系統(tǒng)

從圖1可以看出，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊傳送到GPRS終端，該終端將數(shù)據(jù)打包成TCP/IP數(shù)據(jù)包，接著將其轉(zhuǎn)換成GPRS數(shù)據(jù)包，最后將無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)交換中心（MDEC）。相比于其他無線傳輸技術(shù)，GPRS具有以下傳輸優(yōu)勢(shì)：傳輸范圍廣，成本較低；傳輸速率高，最高可以達(dá)到171 kbps，完全可以滿足用戶的基本要求；延時(shí)短，建立連接快速，一般為2 s；實(shí)時(shí)性好，訪問服務(wù)簡單快捷；按流量收費(fèi)，費(fèi)用低。通過GPRS服務(wù)，測(cè)控計(jì)量設(shè)備可以利用互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，比如TCP、UDP等協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

[1]蔣越，江志勇．提高微機(jī)原油計(jì)量系統(tǒng)精度的新方法[J]．油氣田地面工程，2013，32（3）：77.

[2]王延龍，王化博，姜杰．遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)在壓縮機(jī)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]．壓縮機(jī)技術(shù)，2012（3）：33-34.

[3]左德霖，丁文秀，彭懋磊．無人值守GPS站點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]．大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2011，31（2）：56-57.

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.016