油井生產自動化監控系統

趙文宇

陜西廣播電視大學考試中心

油井生產自動化監控系統

趙文宇

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油井監控系統硬件的配置主要考慮能夠對運行環境進行全方位的監控，其中包括對電路、監控系統的路由以及所用鏡片的透析效果的選擇；能夠到達地表深層區域進行監控；確保傳輸的畫面能夠準確達到終端設備。從傳送數據的流量包、安全系統的穩定性以及軟件系統的兼容性三方面對軟件進行優化改造，該系統具有多重信號承載、數據業務的透明傳輸特點。油井監控系統在業務承載的能力方面會根據不同的業務需求進行安排，如果傳輸的業務安全性要求較高，可采用SDH的雙向環路傳輸機制。

油井；監控系統；集成處理；軟件；硬件

1 油井監控系統的配置

1.1硬件配置

對油井監控系統硬件的配置，主要從以下幾方面考慮：①能夠對運行環境進行全方位的監控，其中包括對電路、監控系統的路由以及所用鏡片的透析效果的選擇；②能夠到達地表深層區域進行監控；③確保傳輸的畫面能夠準確達到終端設備。

要對設備進行360°全方位監測，必須從設備靈活程度上加以控制，所以在硬件上選用的是轉子離心器。另外，對于監控的路由也是一個不容忽視的問題，隨著線路長度的增加，途中的電磁干擾便會加強。在路由選擇上要遵循一個原則，即“兩點之間，線段最短”。電路的集成化處理主要是解決配件運行效率低的問題，使用OPSF控制接口，其具有多種設備兼容的特點。

一般油井區域工作環境非常惡劣，流量監測器的原理是利用傳感效應，當遇到有強烈的刺激性氣體時，會根據濃度的不同擊穿流量監測器的阻抗元件，使之發出不同顏色的光。對于監控系統存儲空間的硬盤也進行了優化設計，語音占用的信道帶寬較多，傳輸的數據流量較大，現在的硬盤存儲空間達到1 000G，確保能夠收集到傳輸端傳輸的文件。

1.2 軟件配置及應用

主要從傳送數據的流量包、安全系統的穩定性以及軟件系統的兼容性三方面對軟件進行優化改造。當發送端傳送大量數據包時，先在傳輸設備上進行流量壓縮，將數據以數據包的形式傳送到終端設備，確保在信道傳輸過程中不會產生失真；并且傳輸信號的波形也會發生相應的變化，對抽樣的頻率根據實際的需要做出了調整。傳統監控系統在抽取信號頻率的取定范圍為fm，而現在抽取的范圍為2 fm，其取值為8 000 Hz，所以當抽取的信號頻率f≥2fm時，才能在終端系統上恢復原來的信號；當抽取的頻率f＜2fm，則傳輸的信號會出現失真現象。一般監控系統中語音傳輸的頻率為300～3 400 Hz，而要抽取的信號頻率為8 000 Hz，中間周期間隔為125μs，每秒抽取樣本的信號的次數為8 000次，所以數據包壓縮第一步就是對數據流量的抽樣。

量化階段是把抽樣所得的信號進行分段，然后把每段依次按順序排列，最后在坐標軸上以數據線形式的樣式表示出來。編碼是通過對量化后的數字信號進行相應的編碼，在計算機終端設備上一般的編碼方式為二進制編碼和十六進制編碼，其中十六進制編碼方式的加密性能較好。

另外，新型監控系統在軟件操作程序上添加了單邊帶信號的調制與解調技術。單邊帶信號調制是借助電能和信號調制技術實現對傳輸信息的整合。這種新型系統選用的單邊帶信號調制技術，可將傳輸功率信號的帶寬增大，但不會增大到2倍的模擬數值，傳輸的光功率信號也不會減少。按照信號的調制方式，單邊帶信號解調可分為原型單邊帶信號的調制、獨立單邊帶信號的調制以及單邊帶信號的調制3種形式。

2 監控系統特點

2.1 多重信號承載

油井監控系統在結構模式上共分為7層，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層以及應用層。其中物理層完成的是比特幀的傳輸，將傳輸的信息流按照不同的傳輸結構進行劃分，物理層為基本的傳輸結構層面。數據鏈路層將傳輸的數據比特值進行抽樣、量化、編碼，由模擬信號轉化為數字信號，保證數字傳輸幀能完全傳輸。網絡層完成數據包的傳輸，將傳輸的數據信號進行等量壓縮，在傳輸主干線路中按照不同的數字信道進行傳輸。傳輸層、會話層、表示層以及應用層屬于較高層次的傳輸結構，能將數據信息有效地傳輸至終端設備。該監控系統可以承載多種信號，完成的連接平臺包括TCP/IP、EPON、光纖傳輸線路以及HDLC，將接收的數據信息由發送設備、傳輸設備、交換設備共同傳輸至終端用戶服務器。

2.2 數據業務的透明傳輸

油井監控系統在數據業務層面上能實現透明傳輸。在業務映射方式上不改變傳輸信道的傳送機制，一共分為32個傳輸結構，其中TS0信道是傳輸信令同步的信息，信源設備與信宿同時收發信息，實現全雙工的傳輸模式。TS16傳輸的是網同步信令代碼，這兩個傳輸信道單獨傳輸著不同的信息，將油井監控系統傳輸的業務信息進行透明化的傳輸。

3 系統應用

3.1 在SDH雙向環中的應用

信息從油井監控系統終端服務器傳輸至油井監控系統接收設備的延時大約在50ms左右，主要是因為油井監控系統與SDH之間存在獨立依存的關系，其次是回環線路的復用，兩者在復用程序時間上具有一定的時間誤差。

3.2 在業務承載范圍中的應用

油井監控系統在業務承載的能力方面根據不同的業務需求進行安排，如果傳輸的業務安全性要求較高，可采用SDH的雙向環路傳輸機制。即使外圍傳輸線路發生中斷，利用倒換裝置后，可將數據信息傳輸至內部的運行網絡系統，保證數據業務安全可靠的傳輸。假設傳輸的數據業務量較小，要求在有效時間內傳輸至終端設備，則采用WDM運行機制，在WDM運行策略上添加OCP的運行保護環，以減小傳輸信道的冗余度。

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.050