見飛龍 梁娜 侍遠 張海宏

(中國石油長慶油田分公司機械制造總廠（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)水源井井場和監(jiān)控站點之間的井場數(shù)據(jù)和遠程控制信號傳輸，在保證傳輸網(wǎng)絡(luò)高效穩(wěn)定的同時，為了充分利用已有的有線、無線網(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，本項目探索研究了以下四種組網(wǎng)方式。

1.數(shù)傳電臺通訊技術(shù)應(yīng)用

對于還沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的水源井，我們采用了YS-WIMP-WDR無線數(shù)傳電臺模塊以及配套的全向天線來實現(xiàn)無線通訊，一般在無目視范圍內(nèi)遮擋的情況下，最遠穩(wěn)定傳輸距離可達到5公里。該無線數(shù)傳電臺模塊適合多種通訊場合，可實現(xiàn)點對點、點對多點多級組網(wǎng)通訊；具備存儲16個收、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RTU透傳

如果水源井位于井場內(nèi)部，并且該井場數(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信號通過屏蔽雙絞線接入到井場RTU內(nèi)，通過已有的井場網(wǎng)絡(luò)傳輸回站內(nèi)，通過I/O驅(qū)動讀取水源井?dāng)?shù)據(jù)，而不需要增加其它通訊設(shè)備。

3.利用數(shù)字化抽油機井場無線設(shè)備實現(xiàn)無線傳輸

如果水源井位于井場內(nèi)部，并且該井場數(shù)字為數(shù)字化抽油機井場，可使用摩莎公司的RS-485轉(zhuǎn)無線模塊M4，通過無線傳輸將水源井?dāng)?shù)據(jù)以及遠程啟停等數(shù)據(jù)傳送到井場機柜內(nèi)的M2模塊，然后通過Nport5110轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)信號進入五口交換機，最后通過無線網(wǎng)橋進入已有的無線網(wǎng)絡(luò)。

4.電臺及原有無線網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)

當(dāng)水源井距離中心站點過遠，或是二者之間山體阻擋嚴(yán)重時，可以根據(jù)實際情況在附近井場（已完成數(shù)字化建設(shè)，具備無線網(wǎng)絡(luò)或者有線網(wǎng)絡(luò)傳輸條件）安裝中心電臺，通過井場網(wǎng)橋或光纖將信號傳回站內(nèi)。由于電臺自帶的是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信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號，從而通過五口交換機進入網(wǎng)絡(luò)。

二、安裝及調(diào)試優(yōu)化

一整套水源井智能保護與遠程控制系統(tǒng)，主要由三個部分組成:水源井組件、遠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、電潛泵三項電參數(shù)采集以及電潛泵自動保護。水源井智能保護模塊主要對電潛泵的卡泵、空 抽、過載、欠載、缺相、漏電／短路等實現(xiàn)保護，同時可以遠程啟停電潛泵。由于水源井要不定期的進行修井作業(yè)，因此在安裝時要保證智能保護儀能夠方便拆卸，我們一般將其掛靠在水源井彩鋼房墻壁上。上電正常后，保護設(shè)備液晶界面工作正常，能夠?qū)崟r讀取電壓，電流參數(shù)，以及電機及設(shè)備工作狀態(tài)。

（二）遠程控制與傳輸

數(shù)傳電臺天線安裝（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電流擊毀設(shè)備。

三、智能保護以及遠程啟停應(yīng)用情況

2012年10月份機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)架與運行環(huán)境

我們在馬東作業(yè)區(qū)姬15供安裝了一臺PC機和一臺中心無線數(shù)傳電臺，在6個水源井場分別安裝了一套水源井組件和一臺無線數(shù)傳電臺，電磁流量計模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)采水量的精確計量，用于分析水源情況及在無水時為水源井智能控制模塊提供外部信號，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電潛泵的卡泵、空抽、過載、欠載、缺相、漏電／短路等實現(xiàn)保護，同時可以通過485總線接收來自遠端的控制信號，實現(xiàn)遠程啟停電潛泵。中心點的PC機上裝有控制程序，通過數(shù)傳電臺網(wǎng)絡(luò)與井場的水源井組件進行通訊，可以采集和顯示水源井設(shè)備工作狀態(tài)以及實現(xiàn)遠程啟停。

（二）無線數(shù)傳電臺網(wǎng)絡(luò)連通

我們在中心點與6個水源井場各安裝了一臺無線數(shù)傳電臺，然后使用通訊軟件進行無線數(shù)傳電臺網(wǎng)絡(luò)連通調(diào)試，確保中心點與各水源井場之間數(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)致實際使用繁瑣，數(shù)據(jù)采集實時性差。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)以及遠程啟停能夠同時在一個界面上顯示、操作，而且數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實時采集。

通過在麻黃山南、麻黃山北以及馬家山東作業(yè)區(qū)的現(xiàn)場應(yīng)用，一是實現(xiàn)了自動采集水源井產(chǎn)水量、深井泵三相電流、電壓工作參數(shù)；二是對水源井深井泵發(fā)生的卡泵、空抽、過載、缺相、短路、卸載等故障進行智能判識并自動停泵保護；三是實現(xiàn)水源井遠程啟、停深井泵操作。同時通過標(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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