供稿： 綿陽維博電子（原西南自動(dòng)化研究所傳感部） 一、引言 抽油機(jī)井大多都分布在油田各采油場(chǎng)，其工作狀況的監(jiān)測(cè)和控制，一直是采油場(chǎng)一項(xiàng)重要和困難的內(nèi)容，一般的油井為巡視員或維修工定期巡回檢查，隨著油田現(xiàn)代化管理水平的不斷提高，早期的巡視員方式已逐漸被油井無人值守所代替。隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，無線遙測(cè)系統(tǒng)在國內(nèi)油井中也得到了廣泛的應(yīng)用。在該系統(tǒng)中，基于CDMA通迅信道的HLD4000型遠(yuǎn)程監(jiān)控系充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、傳輸，可以實(shí)現(xiàn)油井遠(yuǎn)程監(jiān)控需求從而實(shí)現(xiàn)各單井狀態(tài)的集中監(jiān)控，減少人員投入，縮短油井故障發(fā)現(xiàn)和排除時(shí)間，極大的提高了生產(chǎn)效率，WB系列傳感在該系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。 二、WB成套傳感器介紹 WB系列電量隔離傳感器是由維博電子有限責(zé)任公司于八十年代末九十年初研制并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)率先向市場(chǎng)推出的新一代高性能電量檢測(cè)產(chǎn)品，可以對(duì)電路中的電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量進(jìn)行高速、高精度的隔離測(cè)量和變換，也可以對(duì)微弱的電參量信號(hào)進(jìn)行高速、高精度的隔離放大和傳送，將其變換調(diào)理成符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流、頻率等模擬信號(hào)輸出，或?qū)⑵渥儞Q成數(shù)字量輸出、開關(guān)量狀態(tài)輸出、RS485/232輸出等，既可以和傳統(tǒng)的指針式儀表相接，更適合于與現(xiàn)代的數(shù)字式自控儀表、各種A/D轉(zhuǎn)換器、以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接配接，廣泛應(yīng)用于電力、通信、鐵路、礦山、冶金、交通、儀表等行業(yè)。 本系列產(chǎn)品的輸入端與輸出端完全隔離，可以解決自動(dòng)檢測(cè)及多路數(shù)據(jù)采集中的隔離、變換、傳送和共地、共電源等關(guān)鍵技術(shù)問題，有效克服共模干擾，提高系統(tǒng)精度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)成本。與傳統(tǒng)的電測(cè)器具相比，本系列產(chǎn)品具有精度高、體積小、功耗低、通頻帶寬、性價(jià)比高等特點(diǎn)。 為了滿足廣大客戶需要成套提供傳感器的要求，維博公司于03年率先推出油田專用成套傳感器，特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下： 1、 抽油機(jī)井電源監(jiān)測(cè) 三相電壓電流輸入、RS485輸出 專門針對(duì)抽油機(jī)井用電設(shè)備而設(shè)計(jì)的隔離型組合參數(shù)智能傳感器，取代模擬變送器。其檢測(cè)信號(hào)為交流3相電壓，3相電流；輸出內(nèi)容為3電壓（有效值）、3電流（有效值）、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度和頻率數(shù)據(jù)。輸出可由通訊接口獲取所需的電參量數(shù)椐的標(biāo)幺值，無須RTU做交流采樣。 2、專用固定負(fù)荷傳感器 量程：0～150kN； 輸出靈敏度：1mV/V； 全密封防水設(shè)計(jì)，滿足全天候使用； 優(yōu)化插頭，提高可靠性； 操作方便安全； 輸出一致，完全互換，使用壽命長(zhǎng)。 3、壓力傳感器 量程：從0～10Kpa到0～500Mpa，輸出：標(biāo)準(zhǔn)二線制 本產(chǎn)品是本所利用進(jìn)口充油隔離組件或整體不銹鋼應(yīng)變引壓體，把固態(tài)集成工藝與隔離膜片技術(shù)結(jié)合在一起，擴(kuò)散硅芯片被安裝在充滿硅油的圓柱腔體內(nèi)，通過不銹鋼膜片和外殼把其與測(cè)量介質(zhì)隔離開。產(chǎn)品可在惡劣環(huán)境下工作（如埋到地下） 4、角位移傳感器 量程：0～100、0～180、0～270、0～340（連續(xù)） 輸出0-5V 本品是一種以電壓輸出與軸旋轉(zhuǎn)角度為線性關(guān)系的用于測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)位置的傳感器，其特點(diǎn)是精度高、壽命長(zhǎng)、輸出平滑性好等等。 5、溫度傳感器 （井口溫度） PT1000電阻輸出 進(jìn)口PT1000封裝；耐靜壓大于30Mpa；溫度響應(yīng)時(shí)間快；傳感器外型可根據(jù)用戶要求定；工作溫度：-50℃～+400℃，精確度等級(jí)A級(jí)。 6、紅外雙監(jiān)（三監(jiān)）報(bào)警傳感器。 綜合當(dāng)今安防領(lǐng)域最高科技的高性能雙窗口探測(cè)器，由主從雙組高精度被動(dòng)紅外探測(cè)裝置和抗強(qiáng)光電路及模糊邏輯數(shù)碼核心組成，防水外殼，造型優(yōu)美。 三、HLD4000油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成及功能 HLD4000油井監(jiān)控系統(tǒng)是勝利油田聯(lián)合電子科技大學(xué)共同研制的新一代油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。 1、監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 Ø 服務(wù)器操作系統(tǒng)：Windows （Advance） Server 2000 或Windows Server 2003服務(wù)器操作系統(tǒng) Ø 服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：Microsoft SQL-Server 2000 標(biāo)準(zhǔn)版數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 Ø 服務(wù)器Web服務(wù)器：Microsoft Internet Information Services （IIS） 5.0以上Web服務(wù)器 Ø 數(shù)據(jù)庫訪問組件：Microsoft Data Access Components （MDAC） 2.7及以上 Ø Microsoft .NET Framework: Microsoft .NET Framework 1.1 Ø 客戶端操作系統(tǒng)：Windows 9X以上 Ø 客戶端Web瀏覽器：IE5.5以上Web瀏覽器 2、監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu) 3、監(jiān)控系統(tǒng)功能 基于CDMA技術(shù)的抽油機(jī)井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由抽油機(jī)井現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元和監(jiān)控中心設(shè)備及CDMA無線數(shù)據(jù)通信單元三部分組成。 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元主要由各傳感器（如負(fù)荷、油管回壓、油溫、三相電流、三相電壓等，根據(jù)需要選定）、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)處理分系統(tǒng)、CDMA通信分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件等組成。監(jiān)控中心由路由器、服務(wù)器及其后臺(tái)軟件等組成。 數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的嵌入式處理器S3C4510以及高性能單片機(jī)MSP430F149。系統(tǒng)工作時(shí)數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各傳感器的數(shù)據(jù)，并按照相應(yīng)數(shù)學(xué)計(jì)算模型進(jìn)行處理，將處理結(jié)果和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，然后按照要求和數(shù)據(jù)格式將信息傳送給CDMA通信分系統(tǒng)。CDMA通信分系統(tǒng)在開機(jī)后首先與監(jiān)控中心建立數(shù)據(jù)鏈路，中心收到鏈路信息后即可獲得油井的運(yùn)行信息，可隨時(shí)接收數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)通信分系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)的信息后，通過公共CDMA網(wǎng)絡(luò)經(jīng)VPDN，將數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控中心，或?qū)⒖刂浦行陌l(fā)來的信息傳給數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)。 監(jiān)控中心是該系統(tǒng)的指揮中心，它可以通過VPDN經(jīng)CDMA網(wǎng)向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)送初始化命令和信息、可以對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，可以將必要的信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給各部門。 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)井電機(jī)三相電壓值、三相電流值、以及抽油機(jī)負(fù)荷、井口油管回壓、井口油管溫度等，具體方式如下： ※ 定時(shí)上傳信息 ※ 輪循上傳信息 ※ 隨機(jī)抽沒信息 ※ 故障實(shí)時(shí)報(bào)警 ※ 設(shè)備故障自檢 3．2 遠(yuǎn)程控制功能 監(jiān)控中心可以對(duì)油井現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行以下控制： ※ 設(shè)置油管回壓、負(fù)荷、電動(dòng)機(jī)功率等參數(shù)的超限值。 ※ 設(shè)置沖程 ※ 設(shè)置終端時(shí)間、修改IP地址 3、3 報(bào)警功能 油井現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備連續(xù)采集各傳感器數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。當(dāng)結(jié)果滿足監(jiān)控中心設(shè)定的正常范圍時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控制備就每隔一定時(shí)間（時(shí)間間隔由監(jiān)控中心設(shè)定）上傳 一次當(dāng)前油井動(dòng)行正常狀態(tài)字； 當(dāng)結(jié)果超出監(jiān)控中心設(shè)定的正常范圍時(shí)，判定設(shè)備出現(xiàn)異常，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上傳一個(gè)油井運(yùn)行故障字，并將有關(guān)的超限參數(shù)等信息上傳至監(jiān)控中心并采取相應(yīng)的措施. 3、4 輔助分析功能 監(jiān)控中心處理接收到的數(shù)據(jù)，分析油井場(chǎng)運(yùn)行狀況項(xiàng)目有： ※ 抽油機(jī)平衡率分析。 ※ 抽油機(jī)耗電量統(tǒng)計(jì)、分析。 ※ 功圖智能判別。 ※ 歷史數(shù)據(jù)比較、分析。 ※ 三相電流的最大、最小值。 ※ 有功功率最大、最小值。 ※ 無功功率最大、最小值。 ※ 上、下沖程最大電流值。 ※ 功率因數(shù)量大、最小值。 四、 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 1、檢測(cè)內(nèi)容及范圍 三相電流: 0～100A 監(jiān)測(cè)精度： 0.5% 三相電壓: 0～1200VAC 監(jiān)測(cè)精度： 0.5% 負(fù) 荷: 0～150KN 監(jiān)測(cè)精度： 0.5% 油 溫: 0～100℃ 監(jiān)測(cè)精度： 0.5% 位 移: 0～6m 監(jiān)測(cè)精度： 1% 井口油管回壓: 0～10Mpa 監(jiān)測(cè)精度： 0.5% 2、系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 工作電源：各油井監(jiān)測(cè)點(diǎn)AC380V±20%或AC1140V； 溫度：－40～＋70℃； 濕度：5%～95% 3、無線通信距離 在CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)通信距離不受限制。 4、系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)間 抽油機(jī)井現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)時(shí)間段可本地設(shè)置或由監(jiān)控中心設(shè)定。 結(jié)束語 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于勝利油田，在該監(jiān)控系統(tǒng)中，使用監(jiān)測(cè)終端和配套組態(tài)軟件，監(jiān)測(cè)終端將檢測(cè)到的單口抽油機(jī)采油的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，通過CDMA送給監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)各單井狀態(tài)的集中監(jiān)控，減少人員投入，有力的縮短油井故障發(fā)現(xiàn)和排除時(shí)間，極大的提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)系統(tǒng)的性價(jià)比特高，無需采購價(jià)格昂貴的PLC控制器。另外，本系統(tǒng)還非常適合輸油管漏油，計(jì)量站，聯(lián)合站等油田生產(chǎn)過程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。