油井生产自动化监控系统

赵文宇

陕西广播电视大学考试中心

油井生产自动化监控系统

赵文宇

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油井监控系统硬件的配置主要考虑能够对运行环境进行全方位的监控，其中包括对电路、监控系统的路由以及所用镜片的透析效果的选择；能够到达地表深层区域进行监控；确保传输的画面能够准确达到终端设备。从传送数据的流量包、安全系统的稳定性以及软件系统的兼容性三方面对软件进行优化改造，该系统具有多重信号承载、数据业务的透明传输特点。油井监控系统在业务承载的能力方面会根据不同的业务需求进行安排，如果传输的业务安全性要求较高，可采用SDH的双向环路传输机制。

油井；监控系统；集成处理；软件；硬件

1 油井监控系统的配置

1.1硬件配置

对油井监控系统硬件的配置，主要从以下几方面考虑：①能够对运行环境进行全方位的监控，其中包括对电路、监控系统的路由以及所用镜片的透析效果的选择；②能够到达地表深层区域进行监控；③确保传输的画面能够准确达到终端设备。

要对设备进行360°全方位监测，必须从设备灵活程度上加以控制，所以在硬件上选用的是转子离心器。另外，对于监控的路由也是一个不容忽视的问题，随着线路长度的增加，途中的电磁干扰便会加强。在路由选择上要遵循一个原则，即“两点之间，线段最短”。电路的集成化处理主要是解决配件运行效率低的问题，使用OPSF控制接口，其具有多种设备兼容的特点。

一般油井区域工作环境非常恶劣，流量监测器的原理是利用传感效应，当遇到有强烈的刺激性气体时，会根据浓度的不同击穿流量监测器的阻抗元件，使之发出不同颜色的光。对于监控系统存储空间的硬盘也进行了优化设计，语音占用的信道带宽较多，传输的数据流量较大，现在的硬盘存储空间达到1 000G，确保能够收集到传输端传输的文件。

1.2 软件配置及应用

主要从传送数据的流量包、安全系统的稳定性以及软件系统的兼容性三方面对软件进行优化改造。当发送端传送大量数据包时，先在传输设备上进行流量压缩，将数据以数据包的形式传送到终端设备，确保在信道传输过程中不会产生失真；并且传输信号的波形也会发生相应的变化，对抽样的频率根据实际的需要做出了调整。传统监控系统在抽取信号频率的取定范围为fm，而现在抽取的范围为2 fm，其取值为8 000 Hz，所以当抽取的信号频率f≥2fm时，才能在终端系统上恢复原来的信号；当抽取的频率f＜2fm，则传输的信号会出现失真现象。一般监控系统中语音传输的频率为300～3 400 Hz，而要抽取的信号频率为8 000 Hz，中间周期间隔为125μs，每秒抽取样本的信号的次数为8 000次，所以数据包压缩第一步就是对数据流量的抽样。

量化阶段是把抽样所得的信号进行分段，然后把每段依次按顺序排列，最后在坐标轴上以数据线形式的样式表示出来。编码是通过对量化后的数字信号进行相应的编码，在计算机终端设备上一般的编码方式为二进制编码和十六进制编码，其中十六进制编码方式的加密性能较好。

另外，新型监控系统在软件操作程序上添加了单边带信号的调制与解调技术。单边带信号调制是借助电能和信号调制技术实现对传输信息的整合。这种新型系统选用的单边带信号调制技术，可将传输功率信号的带宽增大，但不会增大到2倍的模拟数值，传输的光功率信号也不会减少。按照信号的调制方式，单边带信号解调可分为原型单边带信号的调制、独立单边带信号的调制以及单边带信号的调制3种形式。

2 监控系统特点

2.1 多重信号承载

油井监控系统在结构模式上共分为7层，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层以及应用层。其中物理层完成的是比特帧的传输，将传输的信息流按照不同的传输结构进行划分，物理层为基本的传输结构层面。数据链路层将传输的数据比特值进行抽样、量化、编码，由模拟信号转化为数字信号，保证数字传输帧能完全传输。网络层完成数据包的传输，将传输的数据信号进行等量压缩，在传输主干线路中按照不同的数字信道进行传输。传输层、会话层、表示层以及应用层属于较高层次的传输结构，能将数据信息有效地传输至终端设备。该监控系统可以承载多种信号，完成的连接平台包括TCP/IP、EPON、光纤传输线路以及HDLC，将接收的数据信息由发送设备、传输设备、交换设备共同传输至终端用户服务器。

2.2 数据业务的透明传输

油井监控系统在数据业务层面上能实现透明传输。在业务映射方式上不改变传输信道的传送机制，一共分为32个传输结构，其中TS0信道是传输信令同步的信息，信源设备与信宿同时收发信息，实现全双工的传输模式。TS16传输的是网同步信令代码，这两个传输信道单独传输着不同的信息，将油井监控系统传输的业务信息进行透明化的传输。

3 系统应用

3.1 在SDH双向环中的应用

信息从油井监控系统终端服务器传输至油井监控系统接收设备的延时大约在50ms左右，主要是因为油井监控系统与SDH之间存在独立依存的关系，其次是回环线路的复用，两者在复用程序时间上具有一定的时间误差。

3.2 在业务承载范围中的应用

油井监控系统在业务承载的能力方面根据不同的业务需求进行安排，如果传输的业务安全性要求较高，可采用SDH的双向环路传输机制。即使外围传输线路发生中断，利用倒换装置后，可将数据信息传输至内部的运行网络系统，保证数据业务安全可靠的传输。假设传输的数据业务量较小，要求在有效时间内传输至终端设备，则采用WDM运行机制，在WDM运行策略上添加OCP的运行保护环，以减小传输信道的冗余度。

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.050