基于GPRS的油井远程监控系统

　　0　引言

　　对于一些开采较早的油田,由于建站时间较早,设备陈旧,缺乏对油井工作现场的实时监控手段;加之油井分布地域分散、环境恶劣,传统的人工巡视方法无法及时准确地反映油井工作状态[1]。而采用远程监控系统,则能够实时监测油井工况变化。GPRS基于IP协议,可以实现和外部数据网的无缝连接,具有网络接入速度快、通信质量稳定、费用低等特点。GPRS的种种优点使其非常适合作为远程监控系统的传输媒介[2-3]。文中介绍的就是一种基于GPRS的油井远程监控系统,适用于油井分布分散的采油企业,可以满足油田生产所需要的高可靠性、高实时性和维护方便性。

　　1　系统结构及组成

　　1. 1　系统的基本结构

　　如图1所示,基于GPRS的油井远程监控系统采用中心服务器-多客户端的方式组网,主要由远程终端设备(RemoteTerminalUnit,RTU)、GPRS传输网络、监控中心服务器组成。

　　1. 2　系统实现的功能

　　(1)RTU被安装在油井观测点,负责实时采集各油井的各项工作参数,包括抽油机电机的工作参数、油井井口原油温度和压力、抽油机光杆的位移和载荷等信息。并可以将采集的数据通过终端控制器处理后利用GPRS模块发送到GPRS网络,再经接入点(Access PointName, APN)专线接入到具有移动内网IP地址的监控中心服务器。监控中心可以对数据进行分类保存、统计,以便管理人员查询、分析。

　　(2)远程控制电机的启、停;同时,安装了抽油机电机保护控制器,可以实现电动机的平稳运行。当异常情况发生时,立刻发出警报,并通过RTU的GPRS模块向监控中心警示,监控中心可以向RTU发送控制命令,从而控制终端设备的运行。

　　2　远程监控系统的设计和实现

　　2. 1　基于GPRS网络的数据传输方式

　　目前,用于中心服务器和远程控制系统之间的基于移动数据网的数据传输方式有多种。典型的一种就是利用一个由网络供应商提供的一个公开的Internet网络。远程控制系统可以直接连接到这个公网,且利用网关可以访问中心服务器。由于Internet供应商没有附加其他服务,所以比较经济、实用。但是最大的缺点是系统的安全性比较低,可能有一些无用的数据通过GPRS信道,从Internet传送到远程控制系统。无用的数据不仅会增加费用,而且还可能影响到远程控制系统的运行。显然,这不能满足于油田的安全生产。

　　为了实现中心服务器和远程控制系统的可靠连接,可以选用APN专线方式,其原理如图2所示。在此种方式中,由网络供应商提供一个专用的APN.每个远程设备可以利用这个专用的APN建立一条到网关的保密信道。另外,在网关和中心服务器之间也需要有虚拟专用网(VirtualPrivateNetwork,VPN)和防火墙来增强连接的可靠性。APN和VPN技术的应用使监控系统可以完全与外部数据网隔绝,真正实现了安全的数据传输[4]。