基于传感器组网的油田生产管控信息系统

时间:2022-10-14 09:49:18

基于传感器组网的油田生产管控信息系统

摘 要:通过运用物联网、传感器技术、嵌入式开发技术、通信技术、组态技术、音视频监控技术、GIS、GPS和软件工程等技术来解决油田生产管理中的生产信息监测与控制,建立从生产现场,经中转输送至后台生产综合监控中心的三级实时监测调度管控系统,并对采集回的数据进行分析、分类和处理,实现油田厂、矿、站生产数据的实时同步及控制,建立油田安全生产智能管控和辅助决策系统,并实现对油田安全生产中的突发事件按相应的应急预案有序处置。

关键词:传感器 信息采集 无线通信 生产管控 信息系统

一、项目的提出背景

传统的油田采油管理方法是人工巡视法,仅靠人工查看记录机器的运行情况,由于油井数量多和分布广,致使每日查看的次数有限,数据反馈不及时,而且劳动强度大,同时存在人工填报或抄报数据报表时人为错误等问题。为解决上述问题,提出设计和实施基于传感器组网的油田生产管控信息系统。

二、系统设计目标

针对油田的采油井数量的不断增加,采用传统手段管理油井已经十分困难,不能满足现代化管理的要求,而提出的一种借助新的管理方式、管理理念的现代化管理系统。针对提高生产效率、降低劳动强度、规范管理流程、精确数据采集、全面系统分析,进而提高经济效益和提高油田管理水平。该系统的建设目标为:

1.通过专用移动终端随时掌握油井工况,提高工作效率,提高原油产量

通过移动终端可随时掌握现场机器或设备的运行情况,及时发现异常,及时处理,提高维修、维护的及时率。

2.远程监控,降低劳动强度,提升管控水平

通过无线传感器网络和远程视频监测,可从根本上改变劳动强度大、工作效率低、记录数据不准确、数据间隔时间长,不科学的现状,更有利于科学决策组织生产。

3.通过物联网定位技术,清楚指示故障油井的地理位置

通过对各油井设定不同的IP地址并与地理信息系统相结合的方式,在电子地图上清楚地显示各油井的精确位置。

4.提高可利用资源信息的综合分析能力

实现网络组织和优化,为决策和经营部门提供定量的分析手段。将油井的实时数据直接传送到企业信息化管理系统内,为企业领导监督采油进度、了解油井状况,提供第一手资料。

三、系统拓扑结构设计

该系统拓扑结构,由节点控制站(由流量传感器、压力传感器、多种电量传感器及其控制柜组成)、转油站和油田管理监控中心形成三级分布式计算机控制系统。级间控制采用ZigBee和3G相结合的无线远程通信传输方式。

监控中心上位机作为管理计算机操作站,主要完成遥控、遥测、数据存储、技术分析、数据检索、系统维护、地理信息显示和报表打印等功能。转油站主要完成通信接力、必要的控制和显示功能;节点站下位机为前置控制机,可完成压力、流量、电源、报警等检测数据的实时采集和控制。

四、系统组成设计

该系统以服务器群组为核心,建设8个应用子系统,形成厂—矿—站3级网络系统。建立包括通信调度指挥子系统、生产现场视频监控子系统、信息共享接口子系统、生产规划辅助决策子系统、油田安全生产质量评价子系统、网络办公子系统、地理信息应用子系统和采油设备智能调度与监控子系统等的8大子系统,具体设计功能如下:

1.通信调度指挥子系统

由无线移动通信单元、有线通信网单元、自主专网通信单元和信息安全单元组成,完成该系统的从生产现场、中转站、联合站和监控中心间安全的通信及通信组网,是各级各种相关信息的传输和交互的安全通道。

2.生产现场监控子系统

由油井信息单元、中转站信息单元、联合站信息单元和储运站信息单元组成,完成对油田生产各环节中的生产数据、设备参数、现场音视频的监测和采集,并自动控制相应的数据参数。

3.信息共享接口子系统

由上级主系统单元、下级分系统单元和预留其他信息接口单元组成,完成该系统与上级管理主系统、下级分系统的信息、数据共享,相互调用等功能,并预留其他功能共享的拓展接口。

4.生产规划辅助决策子系统

由提供数据及数学模型单元和模拟决策及检查效果单元组成,通过对采集到的各种数据信息的分析和挖掘,建立数学模型,为相关生产和管理决策者提供决策参考。

5.油田安全生产质量评价子系统

由指标体系模型单元、生产质量评价单元和发展策略调整单元组成,结合生产规划辅助决策子系统,建立安全生产指标体系模型,对生产质量进行跟踪和评价,进而对油田生产的发展策略进行必要的调整。

6.网络办公子系统

即内网办公系统,完成相关公文、人力资源、财务、生产、市场和研发系统的规范化办公流转,实现无纸化办公。

7.地理信息应用子系统

包括属性检索分析单元、GIS评估分析单元、管网覆盖分析、道路规划辅助分析单元和其他地理信息应用单元组成,该系统完成基于油田电子地图的开发和管理应用,通过对各图层的分类标注,可从全局掌控油田生产相关的各种设备、设施、管网和道路等信息的详细分布,便于生产管控。

8.采油设备智能调度与监控子系统

由车辆定位监控单元、信息统计分析、应急调度指挥单元和信息广播或查询单元组成,该系统完成对油田所属各种车辆位置及油耗的GPS跟踪定位,对生产及运输车辆基于物流层的查询、广播通知、调度和指挥,提升车辆的管理和调度水平,节能降耗,进而科学提升油田安全生产效率。

五、系统建设的意义

该系统在油田推广应用后,油田企业不但可以进一步实现科学管理和安全生产,还可以改革创新传统的管理模式和生产方式,进一步降低油田工人的劳动强度,减少或避免污染物的排放等,达到油田可持续发展的目标,并能促进油田人民物质文化和生活环境的改善和提高,还可以促进民族工业的进步,推进相关产业的发展,而且对构建和谐社会,全面落实科学发展观具有重要的社会意义。

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