基于ZigBee技术的石油开采过程的远程监控系统

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1、2014年1月西安石油大学学报(自然科学版)Jan．2014第29卷第1期JournalofXiai1ShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)VoI．29No．1文章编号：1673-064X(2014)01-0101-05基于ZigBee技术的石油开采过程的远程监控系统肖广荣，姚家胜，刘惠(1．长庆油田分公司超低渗油藏第四项目部数字化与科技信息中心，甘肃庆阳745000；2．西安电子科技大学软件工程研究所，陕西西安7100711)摘要：设计了一种基于ZigBee无线通信技术的

2、石油开采远程监测系统：在油井现场组建的ZigBee网络采集抽油机工况；采集数据通过3G网络传输到远端的监控中心，并依此实现对抽油机工况远程实时监控和异常状况预报。该系统通过专家系统模型对抽油机示功图数据进行分析对比判断抽油机的工况。关键词：石油开采；远程监控；无线传感Nj~；ZigBee中图分类号：TE983；TP29文献标识码：A随着计算机网络技术、无线通信等新技术的快速石油安全生产远程监测系统由ZigBee无线传感发展，如何在石油勘探中高效采集抽油机的工作情况网络采集模块、网关模块、3G网络数据远程传输模块及

3、故障的判断成为当前研究的热点¨。。计算机技术和监测中心数据处理和显示模块3部分组成，其整体在很大程度上实现了自动化，简化了很多操作流结构如图2所示。程J，而ZigBee无线通信技术是一种低功耗、低成本每个ZigBee无线传感网络部分由若干个ZigBee的无线短距离通信技术，在石油化工、健康医疗、智能数据采集终端、Zigbee路由节点、Zigbee协调器组成。家居等诸多方面都有广泛的应用。采集终端由ZigBee主控芯片CC2530和载荷传感器、位移传感器、红外传感器等模块组成。路由节点和协1系统整体架构调器节点由Z

4、igBee主控芯片、大容量Flash存储器等模块组成。ZigBee无线传感模块主要完成油井工作根据石油生产作业区域分布离散不集中的特点，情况的数据采集和数据到协调器的传输。Zigbee路系统需要在作业区域内组建多个Zigbee网络，以达到由节点负责中转无线传感网络数据，保证数据的可靠实时监控整个生产作业区域的目的。ZigBee无线传传输，而ZigBee协调器网关模块负责建立ZigBee网感网络对石油生产现场进行监测，并将监测到的数据络和整个网络到3G网络的接人。通过通用3G网络传送到远端的监控管理中心。监测网关设

5、备模块集成了ZigBee协调器模块和3G中心的后台服务器程序对数据进行综合处理和存储，接人模块，负责3G网络的接人，完成ZigBee网络到将石油生产过程中监控到的数据以可视化界面的形3G网络数据的平滑转换。式在移动设备或者PC上显示出来，实现对远程石油3G网络系统是由3G接人模块及目前已有的3G开采作业的可视化监控和管理。系统的拓扑图如图网络组成。接人模块提供采集终端和后台管理模块1所示。收稿日期：2013-02—15基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(编号：61100075)作者简介：肖广荣(1983一)，

6、男，硕士，主要从事油田信息化研究。E—mail：anyclub1225@foxmail．tom．-——102．-——西安石油大学学报(自然科学版)口銎：阁开采区域3开采区域4图1系统拓扑图Fig．1SystemTopology点载荷和光杆位移数据组成的闭合曲线。示功图曲线所围成的面积大小反应了抽油机在一个冲程内做功的多少。后台数据监控系统可以通过对示功图的分析获得油井的工况信息。通过对抽油机工况的实时监测，避免液压不足导致的抽不到液体的抽空现象、抽砂、结蜡等异常情况，保证抽油机的正常运行，提高抽油量。通过对示功图

7、的分析，可以得到抽油机工作的一个冲程内所做的功，根据事先建立的专家系统，进而推算抽油机在本次冲程运动中应该抽出的液量。图2系统总体框架图Fig．2SystemFramework示功图中所围成的图形面积越大，表示抽油机做功之间通过3G网络通信的接口。越多，从而得到的抽油量也越多，即示功图面积的大后台数据中心监测系统由数据库系统、Pc终小反应了抽油机抽出液量的多少。端、服务器及运行在上面的软件组成。主要功能有2．1．2抽油机光杆做功的计算方法计算抽油机通过无线网络远程设置采集终端的预警参数和收集光杆做功的2个因子是光

8、杆载荷和光杆位移。光杆处理采集终端发送过来的现场监测信息、以可视化载荷可以通过放置在抽油杆上的载荷传感器来感界面的形式显示作业设备的工况信息、以图表的形知。通过加速度传感器和位移传感器配合来获取抽式统计‘各个油井的采油情况和完成对远程采集终端油机移动的位移。系统根据加速度和位移的关系计的有效管理等。该系统模块是和管理人员接口，采算抽油杆的位移数据和直接通过位移传感器获得位