一、項(xiàng)目背景
油田是一個(gè)以油氣生產(chǎn)為主，集勘探、開發(fā)、施工作業(yè)、后勤輔助生產(chǎn)、多種經(jīng)營(yíng)、社會(huì)化服務(wù)為一體的，專業(yè)門類齊全的國(guó)有特大型企業(yè)。油田的勘探、鉆井、測(cè)井、錄井等是野外作業(yè)，流動(dòng)性強(qiáng)，點(diǎn)多、分散、距離長(zhǎng)，施工現(xiàn)場(chǎng)與公司之間的信息交流長(zhǎng)期以來沒有好的解決方案。油田管理層十分重視油田信息化建設(shè)，明確提出了未來一個(gè)時(shí)期油田信息化建設(shè)的具體目標(biāo)。
借助“油井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)”，管理人員足不出戶就可以通過該系統(tǒng)隨時(shí)觀測(cè)到油井的生產(chǎn)狀況。油井工作的相關(guān)數(shù)據(jù)每隔兩小時(shí)傳輸一次，機(jī)井一旦出現(xiàn)故障，示意圖就會(huì)標(biāo)示感嘆號(hào)，維護(hù)人員就能夠在最短的時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)排除故障。以前，采油測(cè)試工要到每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，對(duì)每口井的工作狀態(tài)也很難把握，有時(shí)一口井發(fā)生故障，往往許多天后才發(fā)現(xiàn)。
二、GPRS方案的優(yōu)勢(shì)
油田工作環(huán)境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時(shí)有發(fā)生，怎樣把油井運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到中心控制室一直是個(gè)難題。以前，油田曾采用微波、數(shù)傳電臺(tái)的方式采集數(shù)據(jù)，但實(shí)際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護(hù)讓采油單位不堪重負(fù)。引入了GPRS鉆井?dāng)?shù)據(jù)上報(bào)系統(tǒng)之后，通過固定在機(jī)架上的傳感器，管理人員可以及時(shí)了解各個(gè)機(jī)井的工作壓力、采油時(shí)電壓、蒸汽溫度等數(shù)據(jù)，從而確保了油井的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
油田還可依托GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了抄表自動(dòng)化、精確化。用電控制中心對(duì)油廠用電的運(yùn)行狀態(tài)可以通過電子顯示屏進(jìn)行監(jiān)控，每個(gè)控制點(diǎn)將用電狀態(tài)以短信息的形式及時(shí)傳送到控制中心，這樣就可以自動(dòng)、高效、及時(shí)地掌握油田用電情況，自動(dòng)生成配電計(jì)劃，實(shí)行科學(xué)的電力營(yíng)銷和管理。這套裝置克服了以前人工抄表準(zhǔn)確率低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、缺少集中有效的管理的弊端，解決了生產(chǎn)的后顧之憂。
三、解決方案介紹
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、油田信息采集點(diǎn)：采用集?？萍嫉耐该鳠o線數(shù)據(jù)傳輸終端D800，通過RS232/RS485/TTL與油田設(shè)備采集點(diǎn)連接，接入移動(dòng)公司為油田中心站提供的專用的GPRS網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)對(duì)油田信息采集點(diǎn)的接入地點(diǎn)、時(shí)間、數(shù)量沒有限制可以隨時(shí)增減?？梢詽M足山區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)和跨地區(qū)接入的需求。
2、油田中心站：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程，當(dāng)油田信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
（二）產(chǎn)品特性
油田信息采集傳輸系統(tǒng)采用GPRS DTU D800。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，提供RS232、RS485、TTL接口，利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品支持各種行業(yè)應(yīng)用，如實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)認(rèn)證、POS機(jī)的遠(yuǎn)程控制維護(hù)、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)點(diǎn)接入等。在油田信息采集傳輸系統(tǒng)方案中，LQ1200 GPRS DTU可通過外置或嵌入方式與油田信息采集點(diǎn)設(shè)備連接。
1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。
2、接口： RS232、RS485、TTL。
3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。
4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系統(tǒng)。
5、透明數(shù)據(jù)傳輸，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道；
6、,短信配置DTU參數(shù)
7、GPRS和短信可同時(shí)使用
8、短信息遠(yuǎn)程維護(hù)功能；
9、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動(dòng)重?fù)芄δ埽?
10、提供主副IP及動(dòng)態(tài)域名解析；
11、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶可設(shè)定；
12、數(shù)據(jù)通信幀長(zhǎng)度用戶可設(shè)定；
13、支持VPN安全功能。
14、安裝靈活、使用方便、可靠。
（三）技術(shù)參數(shù)
一.電源：
1.電壓范圍：DC5V~26V
2.標(biāo)準(zhǔn)電源：DC5V/1000mA
3.功耗：通信時(shí)平均電流25mA +5VDC
二.工作環(huán)境：
1.模塊工作溫度：-40°C～75°C
2.元器件工作溫度：－40°C～85°C
3.濕度范圍：0－95%，非冷凝
4.儲(chǔ)存溫度：－40°C～85°C
三．接口
1.天線接口：50Ω/SMA 陰頭
2. 接收靈敏度：-104dbm
3.SIM卡：3V
4. 用戶數(shù)據(jù)接口：RS-232/TTL(DB9)
5. 波特率：300~115200bits/s
（四）系統(tǒng)功能
1、數(shù)據(jù)檢測(cè)功能：自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄采油設(shè)備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、液位、界面、含水、示功圖、紅外報(bào)警等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)的格式為模擬、數(shù)字和串行通信口。還能完成流量和電度的積算。
2、數(shù)據(jù)共享功能：所測(cè)數(shù)據(jù)以及采油設(shè)備的工作狀態(tài)可以傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)多方遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享。
3、顯示功能：總流程顯示、分組流程顯示、全部數(shù)據(jù)列表、分組數(shù)據(jù)列表、單個(gè)儀表歷史數(shù)據(jù)列表，對(duì)于日、月、年顯示、故障列表顯示。
4、輔助分析功能：及時(shí)發(fā)現(xiàn)停電、缺相、油管堵塞、盜油、液面過低、配重不平衡等異常情況。
5、報(bào)警功能：如果檢測(cè)值超過設(shè)定范圍，即聲光告警，并能在屏幕上顯示出現(xiàn)問題的儀表名稱以及參數(shù)超出的范圍，若有多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)警，將按順序顯示*列表。
6、權(quán)限設(shè)置功能：權(quán)限設(shè)置分一般操作員、管理員、超級(jí)系統(tǒng)管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限制
（五）安全措施
本系統(tǒng)需要*的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動(dòng)公司的GGSN設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對(duì)于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。
1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵。
2、利用SIM卡的性，對(duì)用戶SIM卡進(jìn)行鑒別，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪問專用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無法呼叫專門的APN。
3、對(duì)于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。
5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。
四、結(jié)論
該監(jiān)控系統(tǒng)中，使用組態(tài)軟件和GPRS無線數(shù)傳終端，系統(tǒng)無線遙測(cè)遙控主機(jī)（RTU）將檢測(cè)到的單口采油井的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，通過無線方式傳送給監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)各單井狀態(tài)的集中監(jiān)控，減少人員投入，有力的縮短油井故障發(fā)現(xiàn)和排除時(shí)間，極大的提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)系統(tǒng)的性價(jià)比特高。另外，本系統(tǒng)還非常適合輸油管漏油，盜油監(jiān)測(cè)，在多家采油場(chǎng)中使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。