[發明專利]一種海洋鉆井平臺參數監測系統

在審

• 申請號: 201810727320.5
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN110691337A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 肖文生;李康;崔俊國;劉廣斗;張林川
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W52/02;H04W84/18;H04L29/08;H04L12/44;H04L12/437;G08C17/02;H04N7/18
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本發明公開了一種海洋鉆井平臺參數監測系統，它包括管理層、監控層、現場設備層和ZigBee/以太網網關智能模塊，其特征在于：所述管理層包括中央監控室、經理室、隊長室、云服務器、容錯服務器A、容錯服務器B、工程師站和陸地監控室；所述管理層網絡采用環形以太網結構，管理層服務器通過容錯服務器A和容錯服務器B形成雙模冗余并聯數據庫服務器；容錯服務器A和容錯服務器B分別從監控層的雙環網中讀取數據，并向管理層中的中央控制室、經理室和隊長室提供數據。本發明具有使用成本低以及使用方便等優點。

技術領域

本發明涉及一種監測系統，尤其涉及一種海洋鉆井平臺參數監測系統。

背景技術

ZigBee技術是近年來發展起來的一種近距離無線通信技術，它的功耗低、成本低、容易應用，以2.4GHz為主要頻段，采用擴頻技術。ZigBee被認為是最行可能應用在工業監控自動化、傳感器網絡、家庭監控、安全系統等領域的無線網絡通信技術，它是一個基于IEEE802.15.4標準的協議的名稱。ZigBee剛開始是蜜蜂用來傳遞信息的，蜜蜂以ZigZag形的舞蹈來通知自己的同伴所發現食物源的位置信息，后來人們就用ZigBee來表示短距離無線組網技術。ZigBee主要應用于功率消耗低、成本開銷小以及運行速率低的監控系統中。ZigBee節點在工作的情況下，每次以比較低的速率傳輸小量的數據，信號在收發的過程中間隔時間也短；而ZigBee節點在不工作的狀態下，它就處于休眠狀態，這樣就能節省電池電量，使得電池的壽命可達6～24個月，甚至更長時間，這也有助于ZigBee設備的推廣和生產成本的降低。ZigBee的工作頻段為全球統一的無需申請且免費的ISM頻段：2.4GHz，在該頻段有16個速率為250kbps的信道，能夠滿足不同數據的應用需求。

目前，主流的鉆井平臺參數監測系統基本上都是采用現場總線的方式來實現數據傳輸，采用這種有線通信方式的海洋鉆井平臺參數監測系統主要存在以下問題：1、鉆井平臺長時間在深海作業，高溫、潮濕、霉菌、振動、油霧等惡劣工作環境極容易損壞電纜，不利于系統維護；2、鉆井平臺甲板上鉆井設備眾多，布置分散，貓道、頂驅、排管機等設備運行行程長，采用總線式傳輸方式不僅會導致布線冗余復雜，而且過多的電纜布置會干擾甲板上鉆井設備之間的聯動運行。現場總線式監測系統本質上是一種集中控制系統，底層傳感器之間缺少冗余性和關聯性，所有監測信息都通過總線上傳至上位機，由于總線傳輸速率有限，當底層傳感器數量較多時，會出現網絡信息擁堵、數據包丟失、傳輸延遲等問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種海洋鉆井平臺參數監測系統。

本發明是采取以下技術方案來實現的：一種海洋鉆井平臺參數監測系統，它包括管理層、監控層、現場設備層和ZigBee/以太網網關智能模塊，所述管理層包括中央監控室、經理室、隊長室、云服務器、容錯服務器A、容錯服務器B、工程師站和陸地監控室；所述管理層網絡采用環形以太網結構，管理層服務器通過容錯服務器A和容錯服務器B形成雙模冗余并聯數據庫服務器；容錯服務器A和容錯服務器B分別從監控層的雙環網中讀取數據，并向管理層中的中央控制室、經理室和隊長室提供數據；

所述監控層包括九個ZigBee/以太網網關；所述ZigBee/以太網網關是建立在傳輸層上的協議轉換器；所述監控層網絡采用雙環網冗余拓撲結構，9個所述ZigBee/以太網網關將現場設備層傳輸上來的傳感器數據分別傳輸至兩個環形冗余以太網中，為了確保數據傳輸的可靠性，兩條環形以太網絡分別部署在鉆井平臺左舷和右舷，所述兩條環網互為冗余；主司鉆和副司鉆分別獨立地從雙環網讀取數據，當其中一條環網發生錯誤時，自動切換到另一條環網，且兩者互為冗余；

所述現場設備層包括多個ZigBee路由節點和傳感器節點；所述監控層內部所設置的多個ZigBee/以太網網關分別和其對應的多個ZigBee路由節點相連接；所述傳感器節點將采集的傳感器數據通過ZigBee無線網絡進行傳輸，經過ZigBee路由的中繼發送至ZigBee/以太網網關；ZigBee/以太網網關將無線數據轉換成TCP/IP數據經過以太網傳送至監控層網絡。