油井视频监控系统A.doc

X公司无线通讯网络投标方案油井视频监控系统2007年8月 -14-一、油井视频监控系统第一部分用户概况和需求分1.1 用户概况及需求1.2 设计目标1.3 技术与设备选择第二部分方案设计与产品选型原则2.1 先进性原则2.2 实用性原则2.3 可扩充、可维护性原则2.4 可靠性原则2.5 经济性原则二、无线视频监控设计说明1.1监控中心结构图1.2远程监控点结构说明1.3监控现场图片三、油田抽油机远程测控系统1.1 系统概述1.2 系统实现目标1.3 系统功能1.4 系统结构1.5 主要设备性能指标1.6 系统特点1.7、系统经济效益分析1.8 社会效益分析1.9 确保系统长期稳定运行的措施1.10 系统中设备和传感器的安装方式1.11 系统界面一、油井视频监控系统 随着通讯技术和计算机技术的不断发展，信息化大潮席卷全球，网络延伸到社会的每一个角落，并日益成为人们生活中不可缺少的一部分。目前网络互连的传输介质往往是有线介质，这些用有线介质传输的网络，在许多不同的应用方面存在着问题，比如拨号线的传输速率比较低，在城市里速率能达到14.4Kbps。租用专线的传输速率虽然可以达到64Kbps，但年租金一般在2万元以上，且初装费也在万元以上。而双绞线，同轴电缆和光纤则存在敷设费用高，施工周期长，无法移动，变更余地小，维护成本高，覆盖面积小等诸多问题。而随着通信事业的高速发展，无线数据通信已逐渐发展成为一种重要的通信方式。无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。在某种特殊环境下，无线通信是主要的甚至是唯一的可行的通信方式。在接入系统接入网建设中，使用Alvarion无线局域网产品可以实现宽带网络接入以及移动点与网络实时通信，实现网络服务等功能。Alvarion产品具有传输距离远、可以在建筑物之间或建筑物内施工困难的环境下使用、支持移动漫游等特点，因此可以使用它来替代传统的电信线缆来构建未来的网络。第一部分用户概况和需求分析1.1 用户概况及需求用户计划在XXX与XXXX建设宽带无线接入系统，主要解决XXXX与XXXXX之间的高速数据。采用宽带接入系统的点到多点的方式，为用户提供宽带接入服务。1.2 设计目标在XXXX，建成一个以无线宽带为接入方式，以数据为主要业务。根据用户地理位置的现状，利用中继点将9个远端点与XXX建设抗干扰能力强，抗雨雪等自然灾害能力强的宽带无线接入系统（要求中心站可测量带宽不低于20M，远端点自由分配带宽）为各远端站的数据信息高速上网提供宽带通道。通过点对多点无线接入系统和用户端设备配合，网络支持的业务功能包括：租用线业务，支持N X64bit/s；局域网互连、Internet接入、VOIP等。1.3 技术与设备选择根据XXXX与XXXXX建设宽带无线接入系统的现实情况和具体需求，采用以色列Alvarion公司专为室外无线网络设计的5.8GHz点对多点高速无线网桥Breeze ACCESS VL可以建设一个可靠性高、运行速度快、安全保密性好、扩展性强、维护简单、成本较低的接入系统的无线网络平台，实现高速数据、图像传输。第二部分方案设计与产品选型原则为了确保用户的投资利益与应用需求，我们在系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性,保证系统运行的可靠与安全保密，建立经济合理、资源优化的系统，无线计算机网络通信系统方案设计采用以色列Alvarion公司5.8GHz的BreezeACCESS VL系列54Mbps点对多点无线局域网产品。2.1 先进性原则 采用无线扩频通信技术， 使系统安全性、无线信道抗干扰能力、抗衰落能力大大增强，并提高了无线信道的传输速率。 采用开放、透明的无线网技术：Alvarion产品的设计参数是符合无线网IEEE802.11标准的，同时也符合在全球范围内免许可证的有关规定，因此能够保护投资和保证与未来符合标准的其他厂商的无线局域网络产品进行互操作。 硬件与协议透明：在有线网一端，Alvarion产品符合IEEE802.3标准。可以顺利的和其他网络连接。不许要其他任何设备和软件。实现设备连接的开放、透明、可操作性。对网络操作系统，Alvarion产品透明传输所有网络协议。对于所有传输到Alvarion产品的数据、协议都能毫不保留的转发出去。 采用无线网络管理软件：Alvarion产品的网络管理可通过配备在产品中的SNMP代理来管理，并可通过网络进行远程软件升级工作，简化了网络管理员的工作。2.2 实用性原则Alvarion对设备接口与网络操作系统的透明性，无论对系统现行安装与今后的需求扩展都提供了方便性与可操作性。2.3 可扩充、可维护性原则采用Alvarion系列产品组网后如果需要增加新点，不需要对正在使用的设备做任何改动，只需要做新增加的设备的安装即可。对设备的维护也非常简单，通过网管软件，在网络中心就可以看到每一个无线设备的工作情况，并可远程修改参数，改善无线信道传输性能。2.4 可靠性原则 抗干扰强：Alvarion采用扩频通信技术; 故障率低：Alvarion无线网络产品在正常工作环境下，24小时不间断运行的平均无故障时间是10万小时； 接收灵敏度高：Alvarion无线网络产品54Mbps速率的接收灵敏度高达-70dBm，且采用分体式设计，室内至室外单元的电缆损耗大大减小，信号余量足，且设备支持自动降速，雪、雾、风沙等自然现象对信号的衰减可忽略；2.5 经济性原则Alvarion系列产品具有一次性投资永远受益的特点，是目光长远的人选择的组网方式的首选。无线网的组网比专线组网的明显优点在于性价比高，一次性投资，而无须经常支付昂贵的租用费。第三部分、无线视频监控设计说明1.1监控中心结构说明监控中心一共包括视频显示系统、矩阵控制系统、硬件视频解码系统、网络交换系统、软件视频解码系统、硬盘录像系统组成。通过无线网络接收到的视频流媒体传输到网络交换机上，视频编解码器设备通过网线联接到网络交换机上，把网络上的视频流媒体解码还原成模拟的视频信号。视频解码器的视频输出和485的控制线一起联接到视频矩阵相应的接口，视频矩阵的视频输出通过视频线缆联接到电视墙进行显示。遥控键盘通过数据线和视频矩阵相连接，通过遥控键盘可以对远端的视频监控点进行摄像机的旋转、变焦等等一系列的控制。我们可以计算机联接到网络交换机上，通过计算机安装的视频软件平台同时对视频进行软件的显示和控制，并且可以通过软件本身的功能进行各种条件的录像。这里的网络交换设备和无线设备必须具有视频组播的传输和管理功能，这样避免由于视频组播产生的广播风暴造成网络系统的瘫痪。1.2远程监控点结构说明每个无线远程监控点的结构如上图所示，包括无线传输系统、视频编码系统、摄像机和云台系统。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码器得视频输入端，视频编码器的485接口通过485控制线和云台解码器相连。视频编码器的网络接口通过网线联接到网络交换机上，无线设备通过网线联接到网络交换机，将视频编码器输出的视频流媒体传输到监控中心。1.3监控现场图片配置和管理管理方式a. Telnetb. FTPc. SNMP远端管理访问可以从有线网络端口、管理接入保护a. 多级密码b. 配置远端接入方式（对局域网、无线链路或者两者）c. 授权的基站配置IP地址分配IP地址参数配置或者自动获取软件升级FTP/TFTP 下载二、油田抽油机远程测控系统1.1系统概述本系统是一套由计算机管理的油田远程测控设备。由于石油开采的主要设备大量分布在野外或海上，维护管理费时费力。本公司生产的油田远程测控系统创造性地解决了采油设备的遥测、遥控等问题。使用本系统可节省大量的人力物力，提高油田的生产效率。本系统集先进、成熟的计算机技术、通信技术、数据采集技术及传感器技术于一体，通过高精度的数据采集器，获取安装在油井、联合站、接转站、注水站、计量站、配水间等采油设备上的电流、电压、温度、压力、液位、界面、流量、含水传感器等数据，用多种通信接口将其传输到测控中心，并可通过微波、光缆等高速网络将数据及流程图上传至油田的局域网上，实现对采油过程的全面监控。1.2系统实现目标通过自动化改造，系统将实现以下目标：1、 能采集油井上的电流、电压、示功图（含泵功图）、冲次、井口回压和套压、井口温度、电度、电流曲线、功率因数、油井平衡度、井口防盗、变压器被盗等数据。2、 能对所有数据设置正常的上、下限值，并在参数超出正常范围（含井口有人、变压器被盗时）发出告警。3、 能实现抽油机远程开、关机。4、 能根据厂方的要求，生成各类报表。包括单井、采油队、采油区、采油厂日报表、月报表，油井的日、月采油时率报表，日效率报表，停井日报表、月报表（故障停井日报表、计划停井日报表、其他停井日报表），告警信息报表；设备运行时率表，设备故障诊断分类表，设备采集准确率分析表等。5、 采用GPRS、CDMA1X、超短波、以太网等通信信道，将数据上传采油厂或油田管理局。6、 系统能支持对上千甚至上万口油井的测控。7、 系统的数据服务器和WEB服务器(数据查询服务器)与厂局域网相连，实现数据共享，供有关人员查询，系统支持上千人同时查询数据。l 功能强大本系统的可以实现对油田目前所有的传感器参数进行远程采集，并具有隔离和抗干扰能力；通信能够全兼容有线、无线、微波、光缆 、GPRS等通信系统和高速、低速等通信方式，使数据采集和传输的综合能力十分强大，完全适用于油田的复杂数据系统。l 组网方便由于系统支持各种通信网络及协议（以太网为TCP/IP和DUP协议）使系统组织特别方便，用户可以利用已有的通信设施和网络系统，选择方便、廉价的技术方案，既可以利用已有资源，节约大量经费，又可实现新旧系统的有机结合。l 稳定可靠由于系统采用分散采集和层次通信，与计算机集中采集的方案相比，系统不会因某个原因而崩溃；GPRS采用VPN(固定IP)方式，通信十分稳定；同时系统的每一级CPU都有watchdog及多层保护软件，重要设备双机备份，任何单个设备故障均不会影响整个系统的正常工作，所以系统十分稳定可靠，数据可永久保存。l 便于维护系统的主要硬件或采用通用设备，或由自己研制，所有系统软件（包括控制软件、采集软件、通信软件、数据库管理软件、显示软件等）均为本公司自行编制，因此可随时根据用户的需要进行软件升级，维护技术及维护配件都不会成为障碍，可以保证系统的正常运行。l 界面美观、直观系统的操作界面均基于windows2000，不仅稳定，而且界面非常美观友好；井位图根据实际地形绘制，模拟抽油机可根据实际的状况表示多种状态，特别的美观、直观，具国内一流水平。l 操作简便系统的数据查询采用游览器方式，系统设置可在数分钟内教会一个稍懂计算机的人员，其操作十分简便。l 性能价比高系统功能强大，稳定可靠，适应性强，任何单元都可以选择最合适的，而不是最高级的，所以使整个系统的性能价格比非常高。中心控制室的GPRS或CDMA1X采用包年方式，每个采集主机年费用为1200元/年，每口油井的运行费用为每月30元左右。1.3 系统特点与目前市场上的同类产品比，系统具有以下特点：1、能与各种局域网、广域网接口。客户端采用浏览器方式查询数据，用户不需安装客户端软件，只要赋予权限即可查询数据，系统允许上千人同时访问。2、模块式结构，便于用户最优组合，提高设备的利用率，降低成本。软件能通过公共接口程序与其它工控组态软件及常用应用软件（如Excel、Word等）实现数据交换。因此，可使新旧系统有机结合。3、系统支持多种通信信道，主要为GPRS和CDMA1X手机信道、超短波通信、485总线方式、以太网。GPRS和CDMA1X为目前最稳定的通信公网，覆盖范围大，通信更加稳定可靠，抗干扰能力强，运行费用低。采用工业手机模块，加之采用三层的软、硬看门狗（自动复位电路和软件），保证通信模块在无人值守的情况下连续工作；超短波通信具有自动转信功能，延伸通信距离；485总线方式适用于站内的数据传输；以太网在有光缆和无线网桥的场合使用。 4、无线通信网络采用TCP/IP和UDP协议，适应性强，手机信道时勤务数据流量小，运行费用低。5、全面的保护功能。系统对交流电源冲击、直流输出短路、传感器短路、水、空气腐蚀、电、磁、热、冷均有良好的防护的，完全适应油田恶劣的自然环境。6、操作界面友好，便于掌握。使用WIN2000操作系统，使用浏览器查询数据，界面十分友好。7、数据采集器内部配有UPS不间断电源卡，如果遇到现场停电、变压器被盗、线路损坏等情况，仍可上报数据。1.4、系统经济效益分析油井无线数据测控系统的经济效益主要体现在三个方面：一是及时发现停井、故障井，避免减产；二是减少油井生产人员，降低生产成本；三是及时发现示功图异常，提高产量。按某采油厂2006年的情况计算，全厂共有油井1000口。因供电不稳等原因导致停井，通过本系统及时发现的为6825口次，就此一项挽回全年经济损失为：68252m3/次（每次平均影响数，以往在0.5-1天内发现）0.85吨/ m33500元/吨=4061万元；按5口油井减少1个采油工，每个采油工每年4万元年薪计算，全年可节省工资：200人4万=800万元；示功图的采集，原来是两个技术人员、两辆车，每口井采集一幅示功图，采集完1000口生产井的周期为两个月。若按示功图不正常（需作业）的油井比例为15%，共有150口井发生异常，两个月内，故障井每日减产1 m3，减产时间30日，全年是6个周期，共损失：150口油井1 m330日0.85吨/ m33500元/吨6个周期=8032万元。由此可见，安装油井无线数据测控系统后，经济效益十分可观。1.5 社会效益分析我国加入WTO以后，国际原油价格对我国的采油行业产生了很大的影响。减员增效、降低生产成本、提高劳动效率、减少安全隐患、降低工人的劳动强度，是油田当前和今后一个时期的一项主要任务，自动化系统是实现这一目标的关键途径。国外采油通常是1个人管几十口油井，而我国现在是几十个人管几十口井，几乎是一个人管一口井，就是在这种情况下，许多边缘井由于离采油队距离较远，经常出现停井、皮带断裂、功图异常、油井不平衡、缺相等情况，严重影响了油田的产量。目前，油田正吹响向数字化油田迈进的号角，本系统在油田的推广，正是迎合了油田的发展需要，是数字化油田的基础，定能在油田自动化发展和提高油田的现代化管理水平中起到重大的作用。1.6 确保系统长期稳定运行的措施无线测控系统在90年代初就开始在油田使用，但至今油井自动化系统仍然处于一种不良的状态，表现为“装”得多，“活”得少。近年来，我公司对这种现象进行了研究和分析，并在产品质量和维护上做了大量的工作，使多个500多口油井测控系统正常运行已达三年以上。在这个过程中，我们取得了一些经验，其中在维护方面我们采取了以下措施：1、提高全员自动化维护意识要通过各种途径和方式宣传数字化油田，让广大的干部、群众了解自动化是必然趋势，自动化将逐渐溶入生产的每一个领域，自动化设备与采油的其它设备一样，也在自己操作使用、维护和管理的范围之中，克服自动化与己无关的思想，各级领导要将自动化知识作为学习和培训的内容，个人要自觉学习自动化知识，熟悉油井无线测控系统的结构、使用方法及生产中应注意的事项，使数字化油田在每个员工的关心下发展。2、健全各级组织和维护制度前几年，油井无线测控系统是个新生事物，油田很多领导都作了尝试。然而，这一系统从使用角度来看，它属于采油；从设备本身的特征来看，它属于自动化设备；从设备获取的数据来看，与计量有关；从使用的结果来看，又与节能关联。因此，以哪个部门为主进行试验的都有，但试验完成后，由于管理不明确，采油队又认为不归他们管，很多系统就被束之高阁。我认为，必须在各级设立专门的管理机构或明确归口管理机构。管理局和采油厂要归口信息中心管理；在没有信息中心的下级要由主要领导挂职，并指定专人负责；在小队要增加一名自动化技术员。只有这样，自动化管理工作才能落到实处。维护制度是维护工作得以落实的基础，也是将自动化管理纳入日常工作并保证系统长期正常运行的条件。维护制度必须包括以下内容：一是各级职责，包括谁负责检查系统的运行情况，谁负责对井上设备进行巡检，谁提出维护请求，谁批准维护，谁负责与作业等单位协调，谁负责通知产品销售单位，谁负责拆除及恢复传感器，谁衡量维护费用，谁负责维护费用等；二是明确各级培训任务；三是明确维护等级，即那些情况属于采油工维护，那些属于小队技术员维护，那些情况要向有关部门或专职人员请示，那些情况由厂家维护等。在制定制度的基础上，各尽其责，密切配合，就