中控混合控制系统在油田开采行业中的应用(2)

一般而言，北方油田井口距离和监控中心都不太远，同时以平原农田为主，地域空旷，在综合比较数据带宽和成本后，拟选择WIFI网桥进行通信。WIFI网桥通信带宽大，同时还可与井口视频监控共用网络。虽然在网络架设初期有一定的调试和安装工作量，但后期支出较少,总体性价比较髙。[2]

表1各种通信方式的比较

3控制系统方案

3.1 GCS-G3简介

WebField GCS平台是中控技术股份公司面向Smart World推出的自动化系统，其中包括适用于中大型混合控制场合的G5系列产品和适用于分布式测控场合的G3系列产品。WebField GCS控制系统集成了多种控制技术、可视化技术、网络技术和信息技术，为各种应用提供全集成化的解决方案，适用于离散控制、运动控制、批处理、安全控制和驱动控制等应用场合，在油田中主要应用的是沉GCS-G3系列产品。

GCS-G3系列产品是中控实现低成本远程监控系统的解决方案，产品支持工业级环境适应能力和灵活的现场信号适应能力，可广泛应用于国内分布式的远程控制，如油田、长输管线、城市热网等领域。系统支持多种有线/无线工业通信方案实现远距离通信。GCS-G3系列产品中的GCU341产品为中控井口智能终端，部件支持油田示功图数据、电量数据以及原油相关测量数据（如油温油压等）的测量和本地存储，同时提供远程启停井和相关的联锁保护功能。

3.2 解决方案

根据需求，井口部分数据采集可采取如下方案实施：在抽油机附近设罝密闭式户外立式箱体，内安装基于GCS-G3系列产品的GCU341、电量测控模块以及其他相应的电源空开等设备。箱体内安装语音报警系统，在远程启停的时候，及时进行语音报警，保证现场安全。同时，考虑到现场无人值守，增加开箱蜂鸣报警并提醒监控室功能，保证财产安全。

对于油田最终要的示功图数据，GCU341不仅可通过组态设置在单冲程内采集载荷、位移的具体数量，并打上时间戳。示功图数据支持本地存储功能，本地最长可保持15天的示功图数据供上位机读取或查询。

现场还布罝视频监控摄像头，通过统一的WIFI网络传送至油田调控中心，集成到统一监控的SCADA软件界面中（GPRS由于带宽受限，不适合和视频监控共用网络）。

图1单并测控方案

本地仪表信号的接入考虑到北方的环境和气候因素，分为有线和无线两种接入方式。其中载荷和位移传感器由于一直处于垂直运动轨迹的运动中，传统的信号线缆在北方低温环境下容易脆断，宜采用无线的方式接入；其他如油温、油压、套压电量测控等，可采用有线的方式接入。

联合计量站和注水站相对于抽油井口，点数多且集中，可采用集中安装机柜的方式进行布置。

通信网络拓扑图如图2所示，可根据裔要选择CDMA/WIFI以及有线光纤环网等方案，以节约施工和可靠通信为准，GCU341与WIFI通过工业以太网总线连接(GCU341本身提供2个冗余的以太网接口)。监控中心提供2个通信接口，支持各种通信部件的连接，实现和井口平台、计量站以及注水站的数据交互；另一端口则通过标准电缆和上位机实现通信，上位机选用中控技术股份公司VxSCADA软件产品，实现对系统整体的监控和处理。

图2通讯系统网络拓扑图

4 结束语

油田的数字化改造不仅可以减少相关的管理维护人员和费用，提高现场生产效率和管理水平：同时通过后续数据归纳分析，为油田上层领导进行整体战略决策提供数据参考。

和同类产品相比较，GCS-G3系列产品不仅体积小、安装灵活，在控制程序实现上也完全具备现场的应用要求。在实际使用中，针对井口开发的计量和联锁报警模块,提高采油的效率和安全性，同时系统还提供开放性的OPC、ODBC等数据接口，具备很强的扩展特性。

GCS-G3系列产品配套VxSCADA软件能充分满足对于油田开采方向的系统控制要求；同时结合无线设备提供无线系统的整体解决方案，解决采油方向的现场分布散、距离远、范围大的系统监控问题，在油田开采行业具备良好的应用前景。

参考文献：

【1】潘峥嵘^基于GPRS的油田抽油机远程在线监控系统的设计与实现[J]丨工业仪表与自动化装置，2008，2.

【2】蔡卫峰.无线通信SCADA系统的实现与应用[J]；电子技术应用，2002，8.

【3】文波.基于嵌入式系统的远程抽油机示功仪的设计[d].武汉：武汉理工大学，2006.