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1、 1 / 23数字化油气田监控系统技术方案数字化油气田监控系统技术方案 基于物联网技术平台基于物联网技术平台CSE-Semaphore 中国销售代表处2 / 23目 录1. TBOX 井站数字化系统.31.1.数据采集与控制.41.2.报警和事件记录 SoE 功能.51.3.数据记录功能.61.4.系统通讯机制.61.5.视频捕捉、存储、显示和推送功能.71.6.内置 WEB 服务器功能.91.7.天然气流量计量功能.101.8.串口用户协议通讯能力.111.9.以太网隔离网关功能.121.10. 井站数字化系统典型配置.132. TBOX RTU 单元技术规格.152.1.控制器 - CPU
2、32.152.2.电源模块（选项） .162.3.I/O 模块 .172.4.通讯模块（选项） .193. 系统接线原理和机械参数.213 / 23系统概述系统概述数字化油气田系统是以系统集成、信息共享、分布式网络、安全稳定的数据为宗旨，以信息技术为支撑，油田信息为数据源，以互联网为传输媒介，以管理决策和信息共享为目标的现代化油田信息管理系统。作为实时信息获取的基础，自动化技术和网络通讯技术一直在不断地发展完善，推进数字化油气田系统进入智能化、自动化、可视化和实时化的新阶段。作为实现数字化油气田的关键技术，自动化技术、可视化技术和远程通讯技术的有机整合，是拓展现阶段数据采集深度和广度的有效方法
3、，将实现数据感知的多样性，利用信息交换和通信手段以满足越来越广泛的监测需求。CSE-Semaphore 产品致力于远程设备管理和分布式自动化系统应用，为少至几个采集点多至上千点的不同规模的需求提供各种高性价比的综合解决方案，即可以提供适用于无电力系统、无光纤通讯网络的无人值守井站的低功耗 TBOX RTU 产品，还可以提供通讯网关、流量计量以及大型站控系统。1. TBOX 井站数字化系统井站数字化系统油气田井站分布点多面广，大部分分布在地形较复杂地区，野外井站通常不具备供电条件，需要采用太阳能供电设计，通讯方式采用相对稳定的 GPRS/CDMA 无线通讯方式。因此，低功耗设计、集成可视化技术并
4、具有优化的通讯机制以适应窄带宽的无线通讯的TBOX RTU 产品，是真正满足数字化油气田现阶段对井站数据采集需求的自动化产品。TBOX 井站数字化系统具有高度集成的设计，功能丰富，集自动化系统，视频捕捉监控系统，无线通讯系统和太阳能供电系统于一体。系统主要由 4 部分组成：TBOX RTU 单元视频监控系统太阳能供电系统防护机箱TBOX 井站数字化系统4 / 23TBOX 井站数字化系统是一套先进的远程自动化系统，RTU 单元可以完成采集井站的模拟量、数字量以及与智能设备通讯等基本功能，也具有天然气流量计算和流量累积功能；RTU 单元通过网络接口直接连接网络摄像机，可以定时或事件触发方式捕捉现
5、场图片；RTU 单元集成 GPRS 无线通讯，可以作为一台无线网络通讯服务器，响应中心站轮询命令或定时或事件触发方式自动发送数据和现场图片。系统综合结构示意图5 / 231.1.数据采集与控制数据采集与控制TBOX RTU 配置 8-24 路模拟量输入可以采集油压、套压、介质温度等模拟量信号，支持 4-20mA/-10-10V 信号和 Pt100/Pt1000 热电阻信号，模拟量模块可以按照实际井站需求扩展；TBOX RTU 配置 16 路开关量模块，每路通道可以应用为开关量输入或输出，可以采集阀位状态、燃烧器等设备运行状态、入侵探测等开关量信号，开关量模块可以按照实际井站需求扩展；TBOX
6、RTU 支持 IEC6 1131-3 标准编程，可以执行开关井控制、调节阀门 PID 回路控制等远程操作；TBOX RTU 支持天然气流量计算和流量累积功能。1.2.报警和事件记录报警和事件记录 SoE 功能功能TBOX RTU 内置高级报警管理功能，通过开关量状态变化或模拟量限值触发报警并记录于 RTU 中。报警可以控制执行相应的通讯功能，如发送 SMS 短信，主动上报实时数据或发送 Email/FTP 文件形式的历史数据等。TBOX RTU 支持 ms 级的事件记录功能，2 个记录表可分别记录 32000 个开关量和模拟量的事件，每条记录带有日期和时间标签。报警记录和 SoE 事件记录可以
7、文件方式定时地发送到中心站，或者远程下载，有利于无人值守站的智能化管理。TBOX RTU 事件记录 SoE 功能6 / 231.3.数据记录功能数据记录功能TBOX RTU 内置数据记录（Datalogging）功能，可扩展的大容量内存可以支持多大2000 个历史数据记录，每个历史记录可以记录 65535 个数据。数据记录功能采用向导型配置，无需编程。定时记录的历史数据可以周期或报警触发主动发送至中心站。该功能实现 RTU 在通讯故障和服务器异常等情况下对重要数据的备份存储，将井站数据以通用.CSV 格式数据库补传到指定的中心站计算机中，方便数据库接口补写数据，可以确保计量数据不丢失，维护数据
8、库的完整性。TBOX RTU 数据记录功能1.4.系统通讯机制系统通讯机制TBOX RTU 即可以使用外置 GPRS/CDMA 通讯模块，也可以配置内置的 GSM/GPRS通讯模块。TBOX RTU 的内置的 GSM/GPRS 通讯模块可以工作于 GSM 短信模式和GPRS 数据通讯模式，且由于集成一体，优化了系统功耗，利于监测无线连接信号强度和通讯状态以控制无线通讯的效率。TBOX RTU 支持 Modbus、DNP3、IEC60870-101/104 等通讯协议，响应中心站的周期轮询请求，可以定时或报警触发主动上报。轮询结合主动上报的通讯方式，适合于低效窄带宽的无线 GPRS 通讯方式下
9、SCADA 系统应用。TBOX RTU 支持丰富的 IP 功能，如 SMTP/POP3 协议，FTP/SFTP 协议等，可以定时或报警触发主动将 RTU 中的报警记录、数据记录和 SoE 事件记录以邮件或文件方式发送到指定的计算机或邮箱。TBOX RTU 特有的 Read SMS 功能，可以通过短信息发送系统报警，还可以通过短7 / 23信息控制现场设备和设置参数，具有短信反馈功能，确保通讯成功。虚拟 SCADA 功能-通讯机制示意图1.5.视频捕捉、存储、显示和推送功能视频捕捉、存储、显示和推送功能TBOX RTU 支持如海康威视、大华、亚安、AXIS、D-LINK、SONY 等多种品牌网络
10、摄像机通讯，通过内置的视频服务功能，实现视频在线显示和远程转发，以及图片捕捉、存储、WEB 显示和向指定计算机推送等功能。只需简单的将网络摄像机连接至 RTU 的以太网口，TBOX RTU 可以定时、入侵探测信号或报警信号等触发捕捉动作，可以连接多达4 台网络摄像机以满足现场监控需求。图片抓拍功能：图片抓拍功能：-定时抓怕-事件触发抓拍-报警关联连续抓拍8 / 23图片存储功能：图片存储功能：-SD卡大容量存储-远程回读存储的图片图片传送图片传送/推送功能：推送功能：-FTP文件推送-Email附件发送-Datalogger文件拆分发送视频监控功能：视频监控功能：-WEB在线定时刷新图片-WE
11、B在线视频监控-WEB显示连续抓拍图片-路由（IP Forwording）转发视频语音传送功能：语音传送功能：-WEB在线语音对讲-远程控制语音开关NetworkADSL/GPRS/3GIPCIPC0 1 2Ala ErrMSRTUwww.tbox.btzIRBUSBPS-RS485PGMRS232ETHER-1ETHER-2Stop-Run-ResetMS-CPU32Cs ErMSRTUwww.tbox.btzMS-GSM-3GRS232 RS485NetworkOn lineMODEM GSM-GPRSCs ErMSRTUwww.tbox.btzDIGITAL INPUTDIG OUTPU
12、TANA INMS-COMBO-1DVSServerThinClient w MonitorThinClient w Monitor集成视频服务和图片捕捉功能RTU 将获取的图片缓存于大容量内存中，即可以通过 FTP/SFTP 的文件传送方式发送至监控中心，也可以将图片保存于本地 SD 卡中或显示到内置的 WEB 界面上在线浏览。当保存于 SD 卡中时，中心站可以通过 FTP 客户端访问 TBOX RTU 并读回历史文件。9 / 23此功能尤其适用于采用无线网络通讯的无人值守远程站点，可以完善系统的安全报警和入侵保护等功能，是低成本、便于使用的监控技术解决方案。TBOX RTU 自动检测3G/GPRS 连接状态，若信号强度不适合传输较大的文件时，可以强制禁止传送以避免长时间占用 GPRS 通道重发。视频功能：视频功能：TBOX RTU 可以通过内置 WEB 可以在线显示监控视频，还可以通过 IP Forwarding路由转发视频至计算机显示。主动抓取图片和存储功能：主动抓取图片和存储功能：TBOX R
