嵌入式油井监控系统的传输机制*

2014-04-07

油气田地面工程 2014年9期

四川师范大学成都学院

嵌入式油井监控系统的传输机制*

杨新汪琳娜

四川师范大学成都学院

嵌入式油井监控系统结构分为三部分，包括监控数字终端、平台终端服务器以及移动数据监测终端。其中监控数字终端包括视频数字信息采集模块、油井动力传输模块、油井运行参数调整模块及通信线路传输模块等部分。通信线路传输模块基于网络传输最大流的最短路径原理进行信息传输。网络最大流在传输结构上要遵循传输报文机制，即为网络数据信息的传输路径寻找增广链。当前国内部分油井使用嵌入式监控系统，应用了多种控制变量，通过对不同变量参数的调整，使终端系统能够准确掌握油井系统内动态参数变化，确保油田监控系统的稳定性。

嵌入式；监控系统；终端；数据传输；报文

1 嵌入式油井监控系统设计

嵌入式油井监控系统结构分为三部分结构，包括监控数字终端、平台终端服务器以及移动数据监测终端。整个监控系统网络都是以Web Service的组网模式进行调整划分，三种终端服务器都采用数字信号的传输原理，并且监控数字终端与平台终端服务器在网络划分结构上采用内联局域网的形式，保证数据传输的可靠性。平台终端服务器与移动数据监测终端采用C/S网络的拓扑结构，数据传输速率快，并且稳定性能高。

嵌入式监控数字终端系统采用的是数字信号传输模式，包括信号的波形、周期、频率等环节。发挥主要功能的平台终端服务器负责传输设备与交换设备之间的信息交换，实现对采集数据信息的对接。在油井监控系统运行过程中，传感装置将检测的数据信息传输至信源设备存储单元，通过信源设备将信息传送至传输设备，传输设备对采集的数据信息抽样、量化、编码，最后将数字信号传输至交换设备。交换设备中的解码器对传输的数据信息进行有序解码，将最终传输的数字信息传输至移动监测终端内。

2 嵌入式监控终端的功能

监控数字终端包括视频数字信息采集模块、油井动力传输模块、油井运行参数调整模块及通信线路传输模块等部分。

其中，视频数字信息采集模块可将油井内部的运行情况反馈至终端服务器内，在油井管道内设定传感器抓拍画面的时间。

油井动力传输模块可接收远端控制器的数据信息，然后根据数据信息的变化对油田电力传输设备进行相应的调整。当油田终端处理系统接收到远端控制系统传输的数据信息时，终端处理器便会自动检索内部的数据信息。

油井运行参数调整模块的功能是将采集的数据信息传输至终端服务器内，实现终端系统实时对油井内部的运行情况进行查收的功能。运行参数包括对油井管道内液体的流速、温度、杂质成分以及稀有气体的测定数据，其中对管道内液体流速的测定是根据液体对传感器造成波动次数的数据来处理分析的。

通信线路传输模块基于网络传输最大流的最短路径原理进行信息传输。网络最大流在传输结构上要遵循传输报文机制，即为网络数据信息的传输路径寻找增广链。通常网络数据信息传输的链路有多条，当传输数据信息的接收点有n个时，则增广链的条数约有n-1/2条。其次便是设定最短路径，保证正向链路为非饱和边，反向链路为非零流边，这样才能保证传输的通信线路最短，进而使数据信息传输更为稳定。

3 数据信息传输机制

3.1 超时报文

油田数据信息中的IP头部包含有20个字节，其超时报文的类型结构如图1所示。在数据传输过程中，传输代码转换为11类型结构，在代码传输字段上以0和1数据进行传输，并将校验码区域内的有效字段缩短。油井终端设备在组装段结构中即使没有添加数据，也会丢掉源数据，因此终端系统会根据实际传输情况反馈数据超时报文，同时在代码发送类型上也有一定的区别。其中0为由信令代码中的网关在传输链路中发送，1为由油井终端处理器在传输链路上进行发送，两者在传输链路处理方式上也存在一定区别。

图1 超时报文的类型结构

3.2 目标不可达报文

目的不可达报文在油田通信网传输协议中返回类型为第三种模式，这种模式的IP头部包含的字节数也为20字节，但对于代码值和传输报文的返回值在界定范围上划分了不同的种类。基于这种类型的划分在结构上更加明确，其中0代表的是油井终端网络运行传输机制不可达，1代表的是油井终端处理器运行传输系统不可达，2代表的是油田通信传输协议不适合实际需要，3代表油井终端处理系统和设备之间的端口不匹配，4代表是的在油田检错系统和控制链路上需要进行断的划分和传输机制DF的配备，5代表的是油田数据信息在发送链路中源路由发送信息未到达。

3.3 传输机制的应用

传输报文和目的不可达报文传输机制在信息传输链路中能够确保传输数据信息的可靠性。若没有传输报文机制，嵌入式监控系统将采集的数据信息在传输链路中传输时会因没有固定的顺序结构，进而造成通信的传输信道堵塞。其中超时报文传输机制能够将传输的信息模块进行四个层面的划分，这样根据不同的IP报头可将不同线路的数据信息传输至终端处理器上。在不可达传输报文机制中，可将监控设备传输的数据信息划分为4个层面，监控系统采集的数据信息在通信线路传输过程中，会由于传输的配置接口与接收端的配置接口不吻合而自动寻找其他终端设备的接口。总之，这种模式的划分能够保证接收端准确掌握油井监控系统的变量参数。