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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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宏電無(wú)線路由器用于油田監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)

宏電無(wú)線路由器用于油田監(jiān)控組網(wǎng)系統(tǒng)

概述:

        目前,大部分生產(chǎn)領(lǐng)域的信息化程度已經(jīng)相當(dāng)成熟,但是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)領(lǐng)域的信息化程度相對(duì)卻發(fā)展緩慢。

 

         以石油行業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)為例:石油行業(yè)由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的特殊性,大部分生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都是分散的和不確定的,生產(chǎn)設(shè)備需要經(jīng)常移動(dòng)和搬遷,以致現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的信息化發(fā)展相當(dāng)困難,形成了信息孤島。然而施工現(xiàn)場(chǎng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)往往是最重要的,它可以反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程狀況,為設(shè)計(jì)與分析提供原始數(shù)據(jù)、提供現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的事實(shí)依據(jù)等,但是由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的信息化程度低,致使原始數(shù)據(jù)資料無(wú)法及時(shí)得到妥善的記錄與保存。我國(guó)石油行業(yè)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備,大部分從國(guó)外進(jìn)口,在生產(chǎn)設(shè)備上并不比國(guó)外落后,主要落后于國(guó)外的是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的施工設(shè)計(jì)與技術(shù)水平。而我國(guó)的石油資源分布廣而分散,加大了開(kāi)采難度,從而導(dǎo)致石油資源的利用率相對(duì)低下。石油資源是不可再生資源,提高石油資源的利用率,如何提高石油生產(chǎn)技術(shù)水平,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有相當(dāng)重要的作用。建立完善的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)以及分析系統(tǒng),為石油生產(chǎn)作業(yè)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)提高提供依據(jù),必將對(duì)石油生產(chǎn)技術(shù)水平的提高產(chǎn)生重大作用。

 

        宏電公司自主開(kāi)發(fā)的H7920 GPRS/EDGE/CDMA 1X路由器系統(tǒng)主要面向現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),礦產(chǎn)開(kāi)采和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提供便利的監(jiān)控,并將分散的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范化后集成到數(shù)據(jù)庫(kù)中,為客戶的財(cái)務(wù)結(jié)算和決策提供科學(xué)的根據(jù)。同時(shí),這些第一手的作業(yè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果也可以進(jìn)行再處理和再分發(fā)到其他相關(guān)部門,為他們的施工設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。

 

系統(tǒng)概述:

 

         采集監(jiān)控系統(tǒng)由三部分構(gòu)成

 

         1)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備信號(hào)數(shù)字化

 

        信息技術(shù)基于數(shù)字化技術(shù),采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工過(guò)程的數(shù)據(jù),必須要求現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的信號(hào)數(shù)字化。通過(guò)各類傳感器,實(shí)時(shí)采集各類機(jī)電設(shè)備的工作狀況的物理量,如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等。傳感器將采集到的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成為相對(duì)應(yīng)的電流或者電壓信號(hào),通過(guò)信號(hào)電纜輸送到采集箱,采集箱將模擬信號(hào)數(shù)字化,并將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢碌臄?shù)據(jù)格式向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。

 

         2)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集成

 

        生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在多個(gè)設(shè)備,各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)必須集成,將現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的數(shù)據(jù)集中起來(lái),進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和規(guī)范化,以便將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心。各個(gè)單獨(dú)的設(shè)備之間的通訊采用基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)模式,并匹配冗余通訊通路,以保證系統(tǒng)的可用性。根據(jù)用戶需要和設(shè)備情況,通訊方式可采用有線或無(wú)線的方式。

 

         3)數(shù)據(jù)中心的建立以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

 

         以數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ),整合集成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù),并采用元數(shù)據(jù)描述的方式集成各個(gè)子系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)。永久存儲(chǔ)寶貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。 利用在線數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等技術(shù)和方法為各級(jí)用戶提供了以數(shù)據(jù)中心為核心的全方位應(yīng)用。以決策支持為核心目標(biāo)。提供一個(gè)信息技術(shù)的整體解決方案,為整個(gè)生產(chǎn)實(shí)施環(huán)節(jié)的所有用戶需求服務(wù)。在降低用戶信息處理勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí),突出數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)中心的解決方案覆蓋了信息系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域和信息處理的整個(gè)流程(從數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸,到信息管理、分析和共享)。將簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)延伸到數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)共享,從信息中提煉知識(shí),為決策提供充足的信息支持。  

         針對(duì)這三個(gè)部分將工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng):

         1) 用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備信號(hào)數(shù)字化的部分稱之為一級(jí)子系統(tǒng);

 

         2)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)集成部分稱之為二級(jí)子系統(tǒng);

 

         3)數(shù)據(jù)中心以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)稱之為三級(jí)子系統(tǒng)。

油田監(jiān)控系統(tǒng)在石油生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用:

 

        石油生產(chǎn)行業(yè)信息化的特點(diǎn)

 

        1)石油生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般都是在野外遠(yuǎn)離城市的地方,并且比較分散,一般不具備有線網(wǎng)絡(luò)接入條件; 

 

        2)某些作業(yè)如鉆井、壓裂等作業(yè)機(jī)動(dòng)性強(qiáng),需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)地點(diǎn); 

 

        3)作業(yè)過(guò)程中一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,有些還需要進(jìn)行視頻監(jiān)控,數(shù)據(jù)量大并且具有實(shí)時(shí)性;

 

 

        上圖是一個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖,圖中縱向分為不同的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),每一個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)又橫向分為三個(gè)子系統(tǒng)。

 

        在現(xiàn)場(chǎng)A中,每一臺(tái)作業(yè)車構(gòu)成一個(gè)一級(jí)子系統(tǒng),車上裝備一個(gè)數(shù)據(jù)采集箱,車上需要采集的信號(hào)經(jīng)各種傳感器進(jìn)入采集箱,由采集箱將所有的信號(hào)數(shù)字化并統(tǒng)一格式;

 

        同一現(xiàn)場(chǎng)的若干臺(tái)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)二級(jí)子系統(tǒng),二級(jí)子系統(tǒng)中存在兩個(gè)超級(jí)單元,作為二級(jí)子系統(tǒng)的通訊中心,也可以成為工作區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的分監(jiān)控中心。

 

        二級(jí)子系統(tǒng)中的超級(jí)單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋或者手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)與設(shè)在市區(qū)的數(shù)據(jù)中心連接,將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的發(fā)送到數(shù)據(jù)中心,由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一進(jìn)行管理和存檔,并做出分析;有權(quán)限的用戶,通過(guò)Internet連接可訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心保存的原始數(shù)據(jù)和分析出的報(bào)告。

 

        同樣,現(xiàn)場(chǎng)B和現(xiàn)場(chǎng)C也可以通過(guò)類似的方法將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

        針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng),可用不同的通訊接入方式進(jìn)行解決

        在現(xiàn)場(chǎng)A中,作業(yè)設(shè)備以車輛為主,考慮到設(shè)備之間的移動(dòng)性,二級(jí)子系統(tǒng)之間采用WLAN的覆蓋方式,二級(jí)子系統(tǒng)與一級(jí)子系統(tǒng)之間的連接方式可用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA/GPRS連接;  

 

        在現(xiàn)場(chǎng)B中,由于設(shè)備比較集中,直接設(shè)為二級(jí)子系統(tǒng),再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)與數(shù)據(jù)中心的距離和實(shí)際情況,選用手機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA/GPRS連接;

 

        現(xiàn)場(chǎng)C與現(xiàn)場(chǎng)A的情況基本上差不多,但是所有設(shè)備都是固定的,因此不需要考慮移動(dòng)性,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇連接方式。 

 

結(jié)論:

 

        在此方案中,工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮到各種現(xiàn)場(chǎng)的特殊性,提供適合現(xiàn)場(chǎng)的各種接入方式,從實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性各方面考慮;同時(shí)也針對(duì)不同行業(yè),定制專門的數(shù)據(jù)管理軟件和客戶端軟件,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和挖掘,為提高生產(chǎn)水平和生產(chǎn)管理提供可靠的科學(xué)的依據(jù),從信息中提煉知識(shí),為決策提供充足的信息支持。

 

        依托信息技術(shù)的發(fā)展,建立現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)采集與集成系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高具有重大意義和實(shí)際作用。對(duì)于解決其他存在類似問(wèn)題的行業(yè),如礦山生產(chǎn)、建筑行業(yè)生產(chǎn)也有極大的借鑒作用和實(shí)用價(jià)值。

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