[發明專利]一種基于無線節點網絡的信號采集及監控系統

有效

• 申請號: 201310688116.4
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103686087B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 裴紅;趙猛;趙文學;劉若武;李閱明;潘艷華;閆日雄;宋少光;李玉龍;吳建光;傅小康;陳仕林;胡小鵬
• 申請（專利權）人: 中國寰球工程公司;中聯煤層氣有限責任公司;大連理工大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04W84/18
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及煤層氣生產井監控領域，具體而言，涉及一種基于無線節點網絡的信號采集及監控系統。

背景技術

煤層氣俗稱“瓦斯”，存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源，屬非常規天然氣，1立方米純煤層氣的熱值相當于1.13kg汽油、1.21kg標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。但其開采、集輸的技術難度大，建設和運營成本較高。

煤層氣具有不同于常規油氣集輸的生產特點：

煤層氣井多、井距小、低壓、低產(不足天然氣井的1/10)，經濟效益不高；

煤層氣井場位于偏遠山區，部分區域無無線公網信號的覆蓋，通信困難；

自動化水平不高，采用就地儀表，依靠人工巡井抄表和人工操作；

井場分布廣(井多)，地形復雜(山巒重疊、溝壑縱橫)，人工巡井工作量巨大，惡劣天氣時無法達到井場；

煤層氣研究和開發在“十一五”取得了豐碩的成果，但實際生產中仍然存在的一定問題：

無信號覆蓋區域成為監控盲區，過分依賴移動運營商；

視頻監控成本居高不下；

工藝參數得不到及時調整，煤層氣集輸效益難以提高；

流程自動切換及突發事件應急處理不及時；

煤層氣不同于常規油氣(如天然氣)，其具有低壓、低產、井多并且多處于偏遠山區等生產特點，自動化水平低、經濟效益低、安全水平低嚴重阻礙了煤層氣工業的發展。主要原因之一為井區的通信網絡鏈路問題，即井場工藝數據/視頻數據無法上行至中控室，中控室的控制指令無法下行至井場。

隨著煤層氣規模開發，提高集輸的安全性和經濟效益，這些問題顯得更為突出。

發明內容

本發明提供一種基于無線節點網絡的信號采集及監控系統，用以克服現有技術中存在的上述問題。

為達到上述目的，本發明提供了一種基于無線節點網絡的信號采集及監控系統，包括：現場終端子系統、無線主干網子系統、監控終端子系統、無線網絡管理子系統以及供電子系統，其中：

現場終端子系統包括多個工藝參數采集設備和多個視頻采集設備，每個工藝參數采集設備和每個視頻采集設備設置在一個煤層氣生產井中，采集該煤層氣生產井中的工藝參數數據和視頻圖像數據；

無線主干網子系統包括多個無線收發節點設備和一個無線收發根節點設備，每個無線收發節點設備設置在一個煤層氣生產井的井口處，與設置在該煤層氣生產井中的工藝參數采集設備和視頻采集設備相連接，并接收其所采集的工藝參數數據和視頻圖像數據，無線收發節點設備和無線收發根節點設備之間無線通信連接，將所接收的工藝參數數據和視頻圖像數據無線發送給無線收發根節點設備，其中，當某個無線收發節點設備與無線收發根節點設備之間的無線通信鏈路受阻時，該無線收發節點設備通過與其鄰近的無線收發節點設備和無線收發根節點設備進行無線通信；

監控終端子系統與無線收發根節點設備相連接，無線收發根節點設備將所接收的工藝參數數據和視頻圖像數據發送給監控終端子系統進行存儲和處理，監控終端子系統將與所接收的工藝參數數據和視頻圖像數據相應的控制信號發送給無線收發根節點設備，無線收發根節點設備將控制信號發送給相應的無線收發節點設備，該無線收發節點設備將控制信號發送給與其相連接的執行裝置；

無線網絡管理子系統與無線收發根節點設備相連接，用于生成、發布和管理所有無線設備接入網絡的安全密匙，實現授權接入，以及獲取每個無線收發節點設備與無線收發根節點設備的通信鏈路、通信速率和故障報警信號，根據所接收的通信鏈路、通信速率和故障報警信號對每個無線收發節點設備與無線收發根節點設備進行通信的通信鏈路進行規劃，并將所規劃的通信鏈路發送給無線收發根節點設備及相應的無線收發節點設備，每個無線收發節點設備與無線收發根節點設備之間按照所規劃的通信鏈路進行通信；

供電子系統分別為現場終端子系統、無線主干網子系統、監控終端子系統和無線網絡管理子系統供電。

可選的，在每個煤層氣生產井處，現場終端子系統還包括視頻圖像壓縮模塊、第一編碼模塊、第一信息發送模塊、第二編碼模塊、第二信息發送模塊、信息接收模塊和現場執行裝置，其中：

第一編碼模塊將工藝參數采集設備采集的工藝參數數據進行編碼，并通過第一信息發送模塊發送給相應的無線收發節點設備；