[發明專利]一種數字化油田分布式主RTU系統及井口RTU網絡通訊中繼方法

有效

• 申請號: 201410178332.9
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103944843B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 李江紅;章莉敏;付蒙;鞏全成;劉科峰;馬鵬剛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04L25/20
• 分類號: H04L25/20;G08C19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于石油化工領域，具體涉及一種數字化油田分布式主RTU系統以及多節點井口RTU通訊中繼方法，用于井場特殊工況下通訊數據的中繼傳輸及井口RTU的自主管理。

背景技術

目前在數字化油田中為了能有效地發現油井、地層、油藏的變化，可用油井遠程測控系統，通過在抽油機上安裝位移傳感器和載荷傳感器，檢測抽油機的工況，實時在線監測抽油機工作參數，及時發現故障并報警，及時維護。在每個井口安裝一臺RTU檢測井口注水閥組間數據和抽油機數據，由于大多數井場分布在山川曠野之中，因此現有的井口RTU一般采用485有線結合433MHz無線透傳方式傳送至站控系統進行監控，RTU每天采集大量數據，但實際有效數據不足70％，存在數據丟失嚴重，歷史數據不可追溯等問題。并且在上位站控系統定期維護或通訊失聯的情況下，下位井口RTU處于非自主維持狀態，無法現場提取功圖、無法及時發現故障，更無法及時進行故障應急處理，不能夠自主地、安全地進行系統作業，不能夠第一時間響應故障狀態，影響井場生產效率，并可能帶來重大生成安全隱患。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種數字化油田分布式主RTU系統，利用多節點井口RTU網絡通訊中繼方法，解決了原有系統中有效數據丟失嚴重的問題，實際有效數據達到了95％以上，同時在與上位站控系統失聯的情況下，仍然可以進行功圖信息處理、脫機工作處理和故障應急處理，保證井場高效地、安全地、持續的完成自主作業。

本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。

一種數字化油田分布式主RTU系統，該RTU系統包括：

——上位數據通訊處理模塊，由網絡通訊器組件構成，用于同上位站控系統進行通訊；

——RTU網絡通訊中繼處理模塊，包括子網掃描處理單元、任務中繼處理單元、任務監護處理單元和任務記錄處理單元，用于將上位數據通訊處理模塊傳輸的上位站控系統的數據無損中繼后，通過下位數據通訊處理模塊傳輸至系統下位井口RTU網絡；

——下位數據通訊處理模塊，由串行收發器組件構成，用于同系統下位井口RTU網絡進行通訊；

所述上位數據通訊處理模塊得到上位站控系統的RTU網絡通訊內容輸送至RTU網絡通訊中繼處理模塊進行數據無損中繼，中繼后的數據由下位數據通訊處理模塊傳輸至系統下位井口RTU網絡；或者下位數據通訊處理模塊得到下位井口RTU網絡通訊內容輸送至RTU網絡通訊中繼處理模塊進行數據無損中繼，中繼后的數據由上位數據通訊處理模塊傳輸至上位站控系統，從而完成控系統與數字化油田系統末梢多節點井口RTU網絡通訊。

進一步地，所述子網掃描處理單元用于掃描系統下位井口RTU網絡中節點狀態，同時將掃描到的節點標識記錄；

所述任務中繼處理單元用于處理上位數據通訊處理模塊接收到的任務指令；

所述任務監護處理單元用于輪詢當前下位井口RTU網絡中活動的節點，反復執行預定義的監護任務集合中的任務；

所述任務記錄處理單元用于記錄和維護子網掃描處理單元、任務中繼處理單元、任務監護處理單元，以及包括下位井口RTU網絡的工作參數信息、工作狀態信息、工況控制動作執行信息的處理過程信息。

進一步地，所述任務中繼處理單元直接中繼上位數據通訊處理模塊與下位數據通訊處理模塊之間的通訊內容。

進一步地，所述任務中繼處理單元從任務記錄處理單元獲取任務監護狀態，通過上位數據通訊處理模塊回復已完成監護的任務結果，間接中繼上位數據通訊處理模塊與下位數據通訊處理模塊之間的通訊內容。

進一步地，RTU系統進一步包括：

前置管理功能模塊，前置管理功能模塊包括功圖信息處理單元、脫機工作處理單元和故障應急處理單元，用于上位站控系統失聯情況下進行前置管理，允許現場調看功圖信息、實施持續自主系統作業和處理發生的緊急故障；

所述前置管理功能模塊與RTU網絡通訊中繼處理模塊相連。

進一步地，所述功圖信息處理單元用于處理和調看任務記錄處理單元所記錄的歷史功圖信息。

進一步地，所述脫機工作處理單元用于控制下位井口RTU網絡進行自主系統作業。

進一步地，所述故障應急處理單元用于控制下位井口RTU網絡在產生緊急故障時采取響應的應急措施。

相應地，本發明進而給出了一種數字化油田站控系統與末梢多節點井口RTU網絡通訊中繼方法，該方法包括下述步驟：

1)加載任務監護集合，該集合是根據系統中通訊內容提取的常用任務列表；

2)掃描節點網絡，判別并記錄當前網絡所有活動節點；