2023年数油田生产智能测控系统架构

数字油田生产智能

测控系统架构倪自强

系统概述随着智慧油田、数字油田的迅猛发展，油气井生产与及其管理也逐渐实现远程智能化，基于此，我们研发出数字油田生产智能测控系统。利用我公司的先进通信技术，做到自由组网

实现无线网桥、McWill以及公共网络（3G、GPRS、CDMA）等多种通信传输模式。系统融合了通信、计算机和采油工程等多种技术.构造系统吸取了已有系统软件的优点，克服了其不足点，做到了相对完美，更能适应将来发展需要。系统组网结构

硬件结构现场测控部分远程传输部分中心控制监测部分现场测控部分现场测控系统硬件包括：RTURTM载荷传感器压力传感器流量传感器温度传感器电参数测量模块电力矢量变频器。。。。。。。部分传感器采用低功耗无线技术（zigbee），实现与RTU之间的无线数据通讯。远程终端设备RTU、RTMRTU（RemoteTerminalUnit）负责对工业生产设备的监测和控制。RTU具有更加优良的通讯能力，采用多种通讯方式（有线和无线），以适应较长距离的数据通讯通过泰尔实验室性能检测，适应恶劣环境应用。目前该产品可用于油气井、站的远程测控领域，可实现对现场设备的数据采集和远程管理。支持远程升级，具有高可靠性和扩展性RTM（RemoteTerminalModule）负责对现场各种传感器信号进行采集，对现场各类可控设备进行控制，一般需要和RTU配合使用油气井测量设备智能旋进流量计无线载荷传感器智能测量仪表电参数测量模块矢量变频器远程传输系统井场和监控中心通信传输方式：光缆无线网桥McWillGPRS（CDMA）数传电台

（慢慢取消）中心控制监测部分主要包括：数据通信服务器数据库服务器Web服务器数据存储设备网络交换设备。。。。。。

该系统主要负责和RTU的数据通信、数据存储、数据分析、数据预警、数据发布以及视频处理监视等等。系统软件架构软件设计结构

设计数字油田生产智能测控系统软件，主要分为以下几个设计：rtu通信软件设计数据库结构设计数据转换软件设计数据分析处理软件设计前台软件设计RTU通信软件设计负责与RTU模块进行数据通信

获取采集点数据信息、远程控制设备操作以及数据存储等功能。该系统间兼容普通以太网和无线（gprs）通信模式。支持sockettcp/udp通信方式。支持普通指令以及MODBUS通信协议RTU帧结构RTU与监控中心通信请求帧和应答帧分做三部分：帧头、帧负荷和校验码。

根据RTU帧结构我们定义通信软件的数据结构FrameHeadFrameHeadKey1bytes0x7EHeadByte1byte0x7cLength2bytesFrameLoadType1byte

InfoBytes

CheckCheck2bytesCrc校验RTU通信程序界面（系统日志）：Rtu通信界面（数据请求）：Rtu通信界面（数据响应）：Rtu通信界面（数据监听）：Rtu通信界面（数据报文分析）：数据库设计数据库采用SQLSERVER2008R2

根据实际使用情况，选择是否采用磁盘阵列存储方式。数据库是该系统的数据处理核心，数据库不只是数据存储，还担任数据计算处理、数据流处理等等。在该数据库上建立了系统逻辑数据表，供系统调用访问

建立了诸如：RTU数据通信表、数据转换表、作业区、井场的配置信息表、井参数表、电参数表、功图表、产量表、操作人员权限表等等。根据实际仪器仪表的指令参数编写了丰富的函数、存储过程、触发器、定时器等，使得数据调用处理方便化，简单化。系统体系结构我们采用B/S结构，避免了C/S结构的不灵活。应用javascript代码，使得页面互动性加强，页面信息丰富，操作也相当灵活，如功图、柱状图，内容变换、地理位置展示等都是用该代码实现的。采用ajax技术，使用这种用于创建更好更快以及交互性更强的Web应用程序的技术，可以让我们的页面应用程序数据通信量更小、系统运行更快、更友好、更完善，做到系统无刷屏变换的效果，达到数据实时更新。前台软件系统监控部分

这部分主要是进行对采集点的实时数据监测、数据跟踪、数据统计、站点设备控制、设备告警等功能。管理部分

该部分是管理员进行系统设置，如站点从属关系、站点设备管理，站点位置信息，登陆账号权限分配、设备指令分配等功能。

登陆界面系统首页油气井信息监测页面油气井站点遍历页面油气井数据信息油气井数据信息油气井数据信息产量数据预览日产量分析折线图月产量柱状图视频嵌入平台管理界面地理信息系统应用随着互联网的发展，GIS系统应用已经成为行业应用的一个重要领域。在石油行业中，GIS系统能帮助评估潜在的石油资源，及时、准确、直观地定位油气资源的空间分布及其特征，以正确有效地开展部署勘探开发工作。运用GIS技术可将地理信息、生产信息、动态监测信息、多媒体信息等融为一体，实现数据地面化的管理模式。采用GIS可提供精确方位，在地图上可以直观显示油气井分布、石油管线走向等情况，若发生突发事件（如井停机、管线泄露），在电子地图上会定位显示，工作人员可迅速提供突发事件点周边相关信息，及时制定抢修方案。使用该技术不仅图文并茂、准确高效效果，也为日后作业的优化调度奠定良好的基础，从而大大提高了作业管理的效率和质量。地图系统实现的几种方式安装专业的地图系统，如：mapinfo、supermap之类的。优点：地图信息本地化、调用方便。缺点：消耗系统资源、需要购买地理信息、需要对地图进行升级、维护量也较大。制作小范围区域的地图图片，利用地图图片作为地图底色，在该图片上画点，定位，从而达到小范围的地图信息。优点：地图本地化，不需要建立专业的gis系统、系统资源消耗少。缺点：显示区域小。使用互联网标准的地图api接口方式，调用接口，以地图方式显示在页面上

目前常用的地理api有：googleapi、baiduapi、sogouapi等这里我运用了googleApi方式，优点：系统服务资源消耗少；代码简单、内容丰富；没有地图升级的工作量。缺点：需要连接互联网。基于图片底图的地图系统（站点管理）：基于图片底图的地图系统（站点监测）：基于谷歌api地图系统（站点管理）：基于谷歌api地图系统（站点遍历）：地图之间坐标转换地图之间站点信息同步示功图分析示功图抽油机井示功图，实际上就是抽油机井在一个完整冲程中的光杆负荷图。利用示功图，能够直接反映出光杆的最大、最小负荷和冲程损失。根据对示功图的分析，可以掌握泵的工作状态，判断砂、蜡、气等对抽油泵的影响、判断崩漏失、油管漏失、抽油杆断脱等井下故障。抽油机做功，就是上下冲程的悬点负荷变化，理论上示功图应该是一个矩形，考虑到冲程损失，即抽油杆柱、油管柱的弹性变形，理论示功图就变成了一个平行四边形。示功图分析示功图分析目前系统显示出油井的实时功图，操作员可以监视每口油井的功图情况，判断油井的工作状态，我们建立一套功图分析系统，可以自动判断油气井的工作状态，帮助使用者进行故障分析，目前我们已经通过数据处理比对的方法实现部分故障分析流程。目前我们正在研究数字图像处理的方法，力求通过数字图像处理理论，模糊匹配的方法利用，从而实现智能判断。结束语通