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1、2010年11月西安邮电学院学报Nov.2010第15卷第6期JOURNALOFXIANUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONSVol15No6物联网技术在数字化井场建设中的应用1,21梁宝娟,高志亮(1.长安大学数字油田研究所,陕西西安710054;2.长安大学电子与控制工程学院,陕西西安710064)摘要:对数字井场的物联网技术进行研究,提出一种应用无线传感器网络和太阳能供电的先进RTU技术,实现对抽油机远程控制的方法。实验表明,该方法
2、能够满足工作需要,使油田生产过程更加简单化。关键词:物联网;数字化井场;无线传感器网络;RTU(远程终端控制系统);数字油田中图分类号:TP399文献标识码:A文章编号:10073264(2010)06008804电的先进RTU技术,实现对抽油机远程控制的0引言方法。每一个油田企业,都拥有众多的油气井,并且分1数字化井场物联网流程布在油田范围的山川旷野里,对其管理的方式多为由人工每日值守,定时检查设备运行情况,记录相关数字化井场物联网建设,主要体现在传感器对数据。这种方式增
3、加了用工人数,加大了护井工劳井场抽油机工况的检测和诊断,其整个工作过程可动强度,最重要的是影响对设备的监控。当抽油机、形成一个闭环的流程如图1。电泵出现微小故障时,往往很难被人工及时发现的,[1]从而也得不到有效地防护与控制。油井抽油机看起来是一种提升油气的生产设备,实际上这些设备的工作状态可以反映油井状态,甚至地层、油藏状态。油气井每天都有产量,看起来是一些数据,实际上这些数据又反映的是抽油机的工作状况,同时也反映油井、地层和油藏的动态,所以,抽油机的工况和油气井的产量,对油田企业来说,十分重要。为了
4、能有效地发现油井、地层、油藏的变化,可[2,3]利用油井远程测控系统!,通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器,检测抽油机的工况,实图1数字化井场物联网建设模型时在线监测抽油机工作参数,如电流、电压、载荷、位图1模型反映了从井场传感器到通讯传输与功移等,从而对抽油机的各种故障包括电流、电压越图分析应用的一个完整过程。红色小图片是井场抽限,压力过高过低,光杆卡死时过载、停机、缺相、欠油机,这是一个丛式井,即在一个井台子上拥有多口载等进行实时诊断,及时发现故障并报警,及时维油井。其下方是在抽油机上要安装
5、的5个传感器和护。目前有多种实现此功能的有线传感器网络方RTU(RemoteTerminalUnit远程终端控制系[45]案,本文提出一种应用无线传感器网络和太阳能供统),RTU接收传感器发来的检测抽油机的数据收稿日期:20101012作者简介:梁宝娟(1975),女,河南许昌人,长安大学数字油田研究所讲师,在职博士;高志亮(1956),男,陕西吴起人,长安大学数字油田研究所研究员。第6期梁宝娟,等:物联网技术在数字化井场建设中的应用∀89∀后,将信号通过上方的通信塔,即CDMA或者直接寻网
6、,寻到网后就自动发送数据,构成抽油机无GPRS传至控制中心机房,即服务器。在图1的左线传感器组网技术。这一网络,节点都和中心进行上方为数据分析与应用平台,即采油厂客户端,实现通信,网络中节点支持中继方式传递别的节点信息,功图管理和数据分析与辅助决策,还可以在基于节点之间的通信需要通过中心节点转发。这类网络skyline技术的三维GIS可视化系统中展示油井的具有网络结构灵活,使用方便等优点,能广泛适应各具体方位。这是油田数字化井场物联网数据从采集种数据采集场合。这一网络的自组织性大大地提高到应用的完整过程
7、,构成了一个回路。了数据的传输能力。2物联网技术与数字化井场井场RTU通过数据预处理后,再通过光纤、CDMA或者GPRS、3G等传输方式将数据传输至2.1数据采集技术中控室,供软件平台综合数据管理和应用。传感器测量抽油机光杆往复运动中的加速度信号,然后把加速度信号进行二次积分运算得到抽油2.3井场抽油机监测系统机的实际运行位移值,加速度传感器和载荷传感器数字化井场基本要求,是要能对井场中工作的一起安装在悬绳器上,故称为载荷位移一体化功图多个抽油机系统工况参数进行数字化采集和实时测传感器,通过2.4
8、GHz频段无线通信传输到后端接控,掌握抽油机工作状态。其中抽油机示功图是重收平台,后端接收平台把接收到的功图信号通过要的测量指标之一,通过在抽油机井口的光杆上加RS232/RS485通信接口提供给用户。其设备测量装载荷和加速度传感器(二次积分得到位移),可以精度高,安装极其简便,不存在任何安装安全隐患。构成示功图监测系统。2.2无线网络技术系统通过测量光杆每个冲程位移和时间变化规传统的井场物联网传感器需要用很多的线互联,律、载荷随时间的变
