[發明專利]基于無線網絡的抽油機井數據采集控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201410076737.1
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN104898579B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 李金英;宋云紅;杜方;孫金
• 申請（專利權）人: 沈陽中科奧維科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及基于無線網絡的抽油機井數據采集控制系統，包括組態計算機、工業以太網、WIA無線網關、井口控制單元和數據采集終端；組態計算機通過工業以太網與WIA無線網關連接；井口控制單元設置于抽油機井口，與數據采集終端、WIA無線網關進行無線通信。方法包括以下步驟：各儀表將定時采集的抽油機數據發送至與其在同一抽油機井內的井口控制單元，該井口控制單元將抽油機實時數據發送至WIA無線網關；組態計算機通過工業以太網收到WIA無線網關發來的網絡狀態信息和各抽油機的實時數據，發送控制命令經WIA無線網關下發至相應的井口控制單元；本發明的井口控制單元RTU均有無線路由功能，有障礙物遮擋或無線信號不佳時可以通過多跳網絡實現數據通信，保證數據可靠性。

技術領域

本發明涉及一種抽油機井數據采集控制系統及其方法，具體地說是一種基于WIA-PA工業無線網絡的抽油機井數據采集控制系統及其方法。

背景技術

近年來，基于井場、站、庫等油氣田生產現場的數據采集、過程控制、參數優化、管理決策等凸現重要，將自動化技術、通信技術、信息技術融合的油氣生產物聯網系統在智能識別、數據融合、數據應用等方面發揮越來越大的作用，油氣生產物聯網是油氣田信息化建設發展的必然趨勢。

油氣生產物聯網系統就是通過傳感、射頻、通訊等技術，對油氣水井、計量間、油氣站庫及相關集輸管網等生產對象進行全面的感知，實現生產數據自動采集和控制、油氣田生產運行監控和管理，進而提高生產操作單元的自動化水平，進一步提高油氣田生產決策的及時性和準確性。

目前油氣田均已不同程度的實施了油氣生產自動化、數字化建設。針對生產數據采集與控制系統有有線和無線兩種方向，有線的采集與控制系統在施工、維護等方面均不便利，而目前的無線系統多是基于Zigbee系統設計，無線通信成功率低，無法保證全天監測數據的及時和準確性。

發明內容

本發明目的是提供一種用于WIA-PA工業無線網絡中能夠完全實現無線通信的抽油機井數據采集控制系統和方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：基于無線網絡的抽油機井數據采集控制系統，包括組態計算機、工業以太網、WIA無線網關、井口控制單元和數據采集終端；組態計算機通過工業以太網與WIA無線網關連接；井口控制單元設置于抽油機井口，與數據采集終端、WIA無線網關進行無線通信。

所述井口控制單元為多個，每個井口控制單元設置在一個抽油機井井口內；每個井口控制單元與儀表構成星形網絡，還與WIA無線網關構成MESH網絡。

所述井口控制單元包括處理器模塊以及與其連接的I/O輸入輸出模塊、三相電采集模塊、本地通信模塊、液晶顯示模塊、電源管理模塊、數據遠傳接口模塊和WIA無線通信模塊。

所述三相電采集模塊采用電阻、電流互感器、功率計量IC和信號隔離芯片；三相交流電的每相串聯多個電阻后、通過濾波器與功率計量IC的電壓輸入通道連接，每相還通過壓敏電阻接地；三個電流互感器分別穿過三相交流電線，每個電流互感器的正負輸出端之間連有一個電阻與串聯的兩個電阻的并聯電路，并聯電路的兩端之間連有限幅電路，限幅電路的兩端通過濾波電路與功率計量IC的電流輸入通道連接；功率計量IC的輸出端經信號隔離芯片與處理器模塊連接。

所述濾波器的輸入端與地之間連有電阻、兩個串聯的電容和一個電容的并聯電路；電容的兩端分別與功率計量IC的電壓輸入通道連接；電阻接地的一端與兩個串聯的電容接地的一端之間還連有另一電阻，兩個串聯的電容之間的結點接地。

所述濾波電路包括電阻和電容；濾波電路的兩個輸入端分別通過電阻與功率計量IC的輸入端連接，功率計量IC的兩個輸入端之間連有串聯的兩個電容和一個電容的并聯電路；串聯的兩個電容之間的結點接地。

基于無線網絡的抽油機井數據采集控制方法，包括以下步驟：