遠程測控技術在原油計量中的應用

張 驊 周子鈞 郭景禮 劉 東 王亞彬

1渤海石油裝備巨龍鋼管公司2華北油田公司供水供電服務中心

遠程測控技術在原油計量中的應用

張 驊1周子鈞1郭景禮2劉 東1王亞彬1

1渤海石油裝備巨龍鋼管公司2華北油田公司供水供電服務中心

遠程測控是基于GPRS/GSM通訊技術，對供水供電中心所屬供水站、水源井、配電室和主要用戶計量儀表進行遠程數據采集、瞬時顯示、累積直讀等實時監測，對儀表計量失常進行報警，及時發現和糾正計量儀表裝置在計量過程中出現的問題。遠程測控系統由主站及軟件、測控終端組成，采用數字或模擬方式從現場計量儀表采集數據，并對各種接入信號進行處理，數據通過以太態網傳輸到系統服務器，實現計量信息的共享。

遠程測控；計量；節能降耗；通訊

遠程測控是基于GPRS/GSM通訊技術，對供水供電中心所屬供水站、水源井、配電室和主要用戶計量儀表進行遠程數據采集、瞬時顯示、累積直讀等實時監測，對儀表計量失常進行報警，及時發現和糾正計量儀表裝置在計量過程中出現的問題。應用該技術提高了生產信息反饋速度，避免了計量儀表在使用過程中因自身問題或用戶原因所造成的計量損失；對實時采集的能量數據進行用能分析，掌握耗能情況，可為提高水電商品率和設備利用率提供科學而準確的計量依據[1]。

1 系統硬件組成和原理

（1）主站及軟件。主站由前置工控機、專用服務器、網絡交換機等構成，根據測量控制、計量管理的需要，將各檢測和控制對象就近分組并配備采集終端，在終端上由應用軟件實現采集和控制功能，各終端分配唯一的IP地址并接入局域網。測控系統采用C/S結構，數據庫管理包括計量網絡配置檔案，水源井、管網資源檔案，系統參數檔案，管網運行流程檔案管理以及實時數據庫、歷史數據庫管理等。應用程序基于Win2000NT平臺，用VB（Delphi）開發，通過與服務器的數據交互，實現計量圖表繪制、數據實時刷新、數據查詢、統計分析、報表生成打印、曲線繪制、報警處理與查詢、遠程控制等管理功能[2]。

（2）測控終端。現場數據采集終端采用微功耗單片機作為核心控制部件，配以相應外圍控制電路以及專用的通訊模塊，在應用軟件的控制下，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。監控中心對各點進行登記，保存相關資料以便識別和維護處理。各信息采集點運行監控系統軟件，支持24 h實時在線，實現信息采集點24 h傳送采集的信息數據。

2 系統網絡平臺

隨著油田公司局域網的應用日漸普及，為基于以太網的水電遠程測控計量、監控管理網絡建設及運行提供了條件。油田公司企業局域網的物理網絡已經構建完成，實現了油田礦區信息資源共享。計量信息網絡可以構建為局域網的一個邏輯子網，物理上使用局域網的資源，邏輯上自為體系。

遠程測控技術支持遠程訪問，在線授權修改參數，可以構建典型的分布式應用。數據庫的分層結構設計方便了計量數據管理與歷史數據歸檔。

網絡平臺采用開放式體系架構，支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XML、ActiveX等標準，以OLE、COM/DCOM、API等多種形式提供外部訪問接口。遠程測控可以采用數字或模擬方式從現場計量儀表采集數據，并對各種接入信號進行處理，數據通過以太態網傳輸到系統服務器，實現計量信息的共享[3]。

3 計量管理

目前油田公司供配電進出線電能計量多采用數字智能儀表，通過電流、電壓互感器，A/D轉換電路，驅動顯示電路實現全電參量測量。計量儀表通過遠程測控數字化監控系統，根據監測計量數據需求，生成水源井、供水站、配電室、用戶的時、日、旬、月等數據報表，實時數據的走勢曲線，具備各檢測點的異常情況（超上下限等）報警及歷史事件存儲、查詢功能，可對對供水量、供電量、設備單耗等數據進行統計、對比分析。可以用當天的計量數據與前一天的計量數據進行對比，利用歷史數據，可縱向分析單臺設備、單個用戶水量、電量、電流、變壓器功率因數、設備能耗等的變化情況；橫向可比較多臺相同設備、多個同類用戶水量、電量、電流、變壓器功率因數、設備能耗等的變化情況。通過縱向與橫向的對比分析就可發現計量中存在的問題，并找出高能耗的設備及用戶。

4 計量數據通訊

遠程測控計量的數據傳輸是采用GPRS通用分組無線方式，該傳輸技術在GSM傳輸技術的基礎上進行了相應的硬件和軟件升級，允許用戶在分組交換的模式下進行數據的發送和接收，是一種高效、低成本的無線數據收發技術。

GPRS傳輸方式首先將數據分成幾個小數據包，接著通過不同的路由路徑傳輸到目的端。GPRS具有多個無線信道，在數據發送和接收時可以靈活選擇需要的傳輸信道，且每個信道都可以由多個用戶一起共享，在一定程度上節約了無線資源。GPRS通訊的測控計量系統應用示意圖如圖1所示。

圖1 基于GPRS通訊的測控計量系統

從圖1可以看出，現場數據通過A/D轉換模塊傳送到GPRS終端，該終端將數據打包成TCP/IP數據包，接著將其轉換成GPRS數據包，最后將無線數據傳輸到數據交換中心（MDEC）。相比于其他無線傳輸技術，GPRS具有以下傳輸優勢：傳輸范圍廣，成本較低；傳輸速率高，最高可以達到171 kbps，完全可以滿足用戶的基本要求；延時短，建立連接快速，一般為2 s；實時性好，訪問服務簡單快捷；按流量收費，費用低。通過GPRS服務，測控計量設備可以利用互聯網方式進行數據交換，可以采用標準的傳輸協議，比如TCP、UDP等協議進行數據通訊。

[1]蔣越，江志勇．提高微機原油計量系統精度的新方法[J]．油氣田地面工程，2013，32（3）：77.

[2]王延龍，王化博，姜杰．遠程測控技術在壓縮機控制領域中的應用[J]．壓縮機技術，2012（3）：33-34.

[3]左德霖，丁文秀，彭懋磊．無人值守GPS站點遠程監控系統[J]．大地測量與地球動力學，2011，31（2）：56-57.

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.016