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1、基于局域网与 GSM 传输技术实现油田分站计量摘 要：油田开发进入到后期，继续延用老的计量方式及管理模式在某种程度上已不能满足现阶段油田开发生产需要，应用先进科技手段、搞管理创新是提高企业核心竞争力的重要手段。分站计量就是在油田生产最前线的计量站对其管辖所有油井的生产参数进行实时检测计量，利用日趋完善的油田局域网技术与 GSM 无线通讯技术，实现生产数据的自动采集与传输。提高生产快速反应及应急处理能力和生产管理水平，同时将生产管理与考核前移至计量站，以计量站为中心，实现厂管矿、矿管队、队管站定量考核模式，使生产管理向精细化、扁平化方向发展。实践证明，分站计量系统的应用中取得了良好的效果，为油田
2、开发后期提高管理水平起到了重要作用。关键词：分站计量 局域网 GSM 无线通讯 数据传输一、前言油田开发进入到后期的主要特征为，产能递减，原油综合含水上升，产液量增加，油井、计量站规模加大，老的计量方式及管理模式在某种程度上已不能满足油田开发生产需要，目前在油田，开发生产数据都是由计量站管理人员每天定时进行人工抄表，将数据上报到各采油队，然后由人工录入采油厂（矿）生产调度管理系统数据库中，作为计算每天原油产量和各级领导及调度管理人员制订生产措施的依据，这种方式的不足之处在于时间滞后，人工录用数据存在人为因素和误差；异常停井、油井故障或地下工况变化引起的产量下降不能及时发现，管理难度大，也影响到
3、原油的产量。针对以上的不足，我们结合当前油田的实际情况，利用日趋完善的油田局域网技术与 GSM 无线通讯技术研发新一代油田计量站无线计量系统，实现计量数据的自动采集与传输。二、分站计量原理整个系统的设计基于流量测量、信号采集与转换、无线通讯与传输、数据库自动录入、web 发布等技术。系统原理：选择合适的流量测量仪表是该系统的关键，由流量测量仪表测得原油的瞬时流量和累计流量，再由数据采集卡将测得瞬时流量、累计流量利用信号的采集与调理技术、转换技术把采集到信号转换为特定的数字通讯信号；采用数字信号处理技术对转换后的数字信号进行处理，按所选通讯模块已规定的通讯协议进行编码后，通过 GSM 无线通讯技
4、术及时将其发送到监控中心计算机系统；监控中心计算机系统将所获得的信息进行解码，还原出瞬时流量、累计流量等参数，将测量结果存放到网络数据库中，并实现数据的查询、统计、报表、打印等功能；利用 web 发布技术将网络数据库中的数据实时发布到油田局域网中，使得局、厂、矿、队可以授权分级浏览，实现数据的安全共享。三、分站计量系统构成分站计量监控系统构成包括前台部分、后台部分及基于内部局域网的 web 发布系统三部分，原理图如下1、前台部分该系统的前台主要包括流量仪表、数据采集系统与无线远传装置三部分，分别实现流量测量、数据采集与发送的功能；数据采集系统主要包括传感器接口电路、信号调理电路、采集专用集成芯
5、片、通讯接口电路几部分；无线远传装置采用市场已有且技术比较成熟的 GSM 通讯模块，整个前台系统的结构如下图所示：2、后台部分系统的后台实现包括系统接收装置、数据存取、实时显示、查询统计、报表、打印、网络数据库几部分，数据接收装置的选取与发送装置的选取相同；3、web 发布实现web 发布的实现主要包括以下功能：授权登陆、分级查询浏览、测量数据按每小时列表显示、测量数据按每四小时列表显示、月报表统计、年报表统计、测量数据按天曲线显示、测量数据按每月曲线显示等部分；相应的，ASP 脚本程序也应包含以下部分： 1）授权登陆部分； 2）分级查询部分；3）测量数据按小时列表显示部分；4）测量数据曲线显
6、示部分；5）月报表统计部分；6）年报表统计部分；web 发布的程序结构框图如下：RS485传感器流量计信号调理电路通讯接口采 集专 用集 成芯 片GSM/GPRS计量站显示二次仪表电源管理单元数据接收装置数 据 处 理单 元数据实时显示数据查询统计报表打印网络数据库数据处理数据显示分时产量列表显示 分时产量曲线显示登陆身份验证分级查询对象用户注册数据库 数据存取接口系统各部分实现的功能如下：流量仪表（包括现场一次仪表与二次仪表）对计量站总液量进行检测、计量，就地显示，同时将检测值转换成标准 420mA 电信号通过工业 485 总线传送至数据采集系统；数据采集系统将流量仪表输入的电信号通过 A/
7、D 转换将模拟量转换为数字量（即液体流量的测量值） ，并对测量值按照通讯协议进行编码、打包，将信息发送至通讯模块；通讯模块将信息以短信息的形式，通过 GSM 无线通讯网络发送至监控中心计算机系统中；监控中心计算机系统将接收到的信息进行解码、译码后，将所得的测量结果存放到网络数据库中，以备浏览查询。同时实现测量数据的统计、查询、报表、打印、无线遥测等功能。系统采用目前流行的客户机/服务器（C/S）和浏览器/ 服务器（B/S）混合模式，由服务器、工作站、微机及其他外设共同组成局域网络系统，服务器端操作系统可使用 Windows Sever 或 Windows NT 系列，数据库管理平台采用 Ora
8、cle 或 SQL Sever，编程语言采用 VB、VC、Java、ASP 等，直接从底层开发，这样，可以开发出界面一流、系统稳定、与生产系统紧密结合的信息系统，也便于系统维护和扩充。四、分站计量系统实际运行1、流量测量仪表运行稳定可靠、相对准确，管线不堵不卡不会生产带来安全隐患；2、数据传输状况良好，测量数据能够连续、可靠的发送与接收，且在数据传输过程中，误码率极低（目前为止尚未发现误码现象） ，完全可以保证二次仪表的测量数据准确无误的发送到监控中心计算机系统；3、监控中心计算机系统包括工业控制机与后台软件系统的运行都非常稳定，接收模块接受到的信息能够正常的处理，数据的存取、实时显示、浏览、
9、查询、统计、报表、打印等功能均通过了严格的测试；4、web 发布测试正常，页面设计简洁明了，实现了授权登陆、分级浏览查询、每小时产量列表显示、每小时产量曲线显示等功能；5、在网上查询情况；网络游览图 1（生产报表）网络游览图 2（生产参数曲线）四、分站计量系统误差分析分站计量系统计量误差的来源主要是被测介质、流量测量仪表及信号转换与传输和录入数据库。1、流量仪表是分站计量的关键环节，测量仪表都是装在集输主干线上，选用容积式仪表如遇卡堵会造成干线瘪压，不仅影响生产，同时会产生诸多不安全因素，选用速度式仪表必须能及时准确地反映出流量的变化，还要克服气体的影响，因此我们选用电动靶式流量计（精度为 0
10、.5 级） ，根据使用情况摸索，制定出合理的校验周期，以保证仪表准确可靠工作。2、远传信号是依靠仪表自身输出的 420MA 接入 256 位 A/D 转换，无线远传采用 GSM 短信方式，传输误码率和数据录入差错率都非常低，在该系统信号转换与传输和录入数据库所带来的误差可以不考虑。3、被测介质是油、气、水三相混合物，影响因素非常大，我们在选站上首先要考虑混合液的综合含水变化在 5%以内或综合含水 93%以上，油气比不能超过 20。4、排除上述因素，分站计量系统测量值主要与人工量油数据、掺水计量仪表测量值进行比较，由于人工量油存在着量油时间短，并以此推算全天，每口井都有一个固定的系数，一些井含水
11、和产液量变化不稳，掺水量录用有误差，加上人为因素，误差是不可避免的，但经过人们长期不变的操作，人工数据是一个有规律的数据；而分站计量系统检测是自动的和机械的，只要仪表工作稳定，所测得数据是科学的。5、分站计量系统运行有一年多时间，从我们对误差数据统计分析，该系统测得的数据与人工上报数据存在着一定的误差，但误差值都在5%以内。五、结论分站计量系统成功运行，实现在计量站对所辖有油井的总产液量和掺水量进行实时检测计量，借助现代 GPRS 无线通信技术和局域网、WEB 浏览技术，将检测结果集中发往中心数据库，通过 B/S 浏览模式，使不同层次管理者根据检测结果实时掌握生产动态，同时将生产管理与考核前移
12、至计量站，以计量站为管理单元、服务单元、考核单元的管理模式，使生产管理向精细化、扁平化方向发展。八、参考文献1 邵钟武等，数据采集系统，石油大学出版社，1998 年，2 王世一，数字信号处理（修订版） ，北京理工大学出版社， 2001 年3 范红新，GPRS 远程数据采集检测系统，4 薛伟，毛敏，GSM 短消息业务在水情自动测报系统中的应用，电讯技术，2002 年，第 42 卷，第 6 期5 William Stallings（美）局域网与城域网Divided-station measurement in oil field based on LAN and GSMAbstract: As o
13、ilfield development has entered into late stage, it cannot, in a way, satisfy present productive demands of oilfield development to maintain the old measure method and administration pattern. It is, therefore, an important means to improve core competition ability of an enterprise to apply advanced
14、science and technology and administration innovation. Divided-station measurement, which takes a real time measure of production parameters of all oil wells at the front measure stations, can realize automatic collection and transportation of production data via the perfecting oilfield LAN technolog
15、y and GSM wireless communication technology. Improving production quick reaction, emergency management and productive administration ability, at the same time, changing productive administration and examination to the front measure stations and centering on the measure stations, can make productive
16、administration developing into an elaborate and compressed pattern. Facts have proved that application of divided-station system has had satisfied effects and has had an important action to improve administration ability at the late stage of oilfield development.Keywords: Divided-station measurement, LAN, GSM, wireless communication, data transportation
