4、系统建设成本低: 由于采用GPRS公网平台,无需建设网络,只需安装设备就即可,建设成本低;也免去了网络维护费用。 5、系统运营成本低: 采用GPRS公网通信,国内范围内均按统一费率计费,省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费,(1分-3分/1K字节),也可以按包月不限流量收费,从而实现了系统的低成本通信。
6、可对各监测点仪器设备进行控制: 通过GPRS数据监控中心,可实现对现场设备的远程控制,例如:远程开关控制,远程复位控制,远程状态查询,远程参数配置,远程固件升级等。 7、系统的传输容量,扩容性能好: 油井监控中心要和每一个油井数据采集点实现实时连接。由于油井数据采集点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要;由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构,具备良好的扩展性能,一个监控中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。 8、GPRS传输功耗小,适合野外供电环境: 虽然与远在千里的数据中心进行双向通信,GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右,比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。
三、解决方案介绍 由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络,因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名,各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机,从而进行数据通信。 (一)系统结构 1、油田信息采集点: 油田信息采集点通过油井控制器自动采集油井信息,通过RS232或RS485接口与GPRS DTU终端相连,油井控制器采集到的数据通过GPRS DTU终端的内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。
2、油田中心站: a)公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet,如ADSL拨号/电信专线宽带上网等,申请公网固定IP地址;可以实现中小容量的数据采集应用。 b)专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址,与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽,当油田信息采集点数量增加,中心不用扩容即可满足需求,可实现大容量数据采集应用。 监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证,后传送到监控中心计算机主机,通过系统软件对数据进行还原显示,并进行数据处理,这样进一步增强了系统数据通信**性能。 3、GPRS/GSM移动数据传输网络: 油田信息采集点的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理,转换成在公网数据传送的格式,通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输,终传送到监控中心IP地址。
(二)系统方案 各采集点使用GPRS透明数据传输终端,通过移动GPRS网络与监控中心相连。各采集点使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡,同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联,以便识别和维护处理。油田信息中心运行监控软件,实时采集油田数据。 经授权的信息采集点均可以使用本系统: 1、油田信息采集点必须使用移动统一的APN卡,用户使用本卡只能用于与油田信息监孔中心通信。 2、终端设备使用成都众山科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。 3、用户登记:符合油田管理部门的规定。 (三)产品特性 系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络,具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点,提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接,具有远程诊断、测试、监管功能,满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。 1、内置TCP/IP协议栈,针对GPRS网络优化 2、提供GPRS无线数据双向传输功能 3、提供RS232/RS485/RS422接口 4、符合ETSI GSM Phase 2+标准 5、支持自动心跳,保持长久在线 6、透明数据传输:为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区,支持大数据包传输 7、自动拨号连接:DTU上电自动拨号上网、连接网络,支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接 8、提供短信通道,内置Unicode国际编码转换表 9、支持远程短信/电话唤醒 10、实时监测网络连接情况,掉线自动重拨功能 11、支持中心为固定IP或动态域名 12、心跳报告时间间隔用户可设定 13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等 数据传输 14、支持APN数据专网业务 15、安装灵活、使用方便、可靠 16、支持多数据中心,自动切换 17、适应低温和高温工作环境 18、EMC抗干扰设计,适合电磁恶劣环境应用 19、复合式看门狗技术,永不当机 20、整机低功耗技术,在线待机电流<20mA (四)系统功能 1、数据检测功能:自动监测、记录采油设备上的电压、电流、电度、温度、压力、流量、液位、界面、含水、示功图、红外报警等数据。采集数据的格式为模拟、数字和串行通信口。还能完成流量和电度的积算。 2、数据共享功能:所测数据以及采油设备的工作状态可以传输到局域网上,实现多方远程数据共享。 3、显示功能:总流程显示、分组流程显示、全部数据列表、分组数据列表、单个仪表历史数据列表,对于日、月、年显示、故障列表显示。 4、辅助分析功能:及时发现停电、缺相、油管堵塞、盗油、液面过低、配重不平衡等异常情况。 5、报警功能:如果检测值超过设定范围,即声光告警,并能在屏幕上显示出现问题的仪表名称以及参数超出的范围,若有多个数据报警,将按顺序显示超值列表。 6、权限设置功能:权限设置分一般操作员、管理员、超级系统管理三种。利用输入用户名和密码加以限制 (五)**措施 本系统需要极高的系统**保障和稳定性。**保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环,网络**防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行,即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。 数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入,采用公网接入方式成本比较低,企业不用租用专线,而使用数据专线接入时,GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护,**性比较高,可充分保障速度和网络服务质量。 1、APN数据专网模式:企业内部网络中配置APN服务器,移动终端使用APN数据专网,由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。 2、用SIM卡的**性,对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权,在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定,划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN,移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入,普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。 3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTU ID号和密码,通过数据中心在其登陆时进行应用层认证,其他没有数据中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统,系统的**性进一步增强。 4、数据加密:可对整个数据传送过程进行加密保护。 5、网络接入**鉴定机制:采用防火墙软件,设置网络鉴权和**防范功能,保障系统**。 四、结论 数据中心采用有线方式,租用静态IP目前费用约800~1500元/月。采集点采用GPRS无线方式,流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式,按流量计算0.01元-0.03元/KB,而包月制20元/月有1024KB流量,可满足目前数据采集系统的实际数据量,估计日后其费用会逐步降低。 该监控系统中,使用组态软件和GPRS无线数传终端,系统无线遥测遥控主机(RTU)将检测到的单口采油井的现场状态,通过无线方式传送给监控中心,从而实现各单井状态的集中监控,减少人员投入,有力的缩短油井故障发现和排除时间,极大的提高了生产效率,同时系统的性价比特高。另外,本系统还非常适合输油管漏油,盗油监测,在多家采油场中使用,取得了较好的经济效益和社会效益。