油井生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

趙文宇

陜西廣播電視大學(xué)考試中心

油井生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

趙文宇

陜西廣播電視大學(xué)考試中心

油井監(jiān)控系統(tǒng)硬件的配置主要考慮能夠?qū)\(yùn)行環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)控，其中包括對(duì)電路、監(jiān)控系統(tǒng)的路由以及所用鏡片的透析效果的選擇；能夠到達(dá)地表深層區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控；確保傳輸?shù)漠嬅婺軌驕?zhǔn)確達(dá)到終端設(shè)備。從傳送數(shù)據(jù)的流量包、安全系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及軟件系統(tǒng)的兼容性三方面對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化改造，該系統(tǒng)具有多重信號(hào)承載、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的透明傳輸特點(diǎn)。油井監(jiān)控系統(tǒng)在業(yè)務(wù)承載的能力方面會(huì)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行安排，如果傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)安全性要求較高，可采用SDH的雙向環(huán)路傳輸機(jī)制。

油井；監(jiān)控系統(tǒng)；集成處理；軟件；硬件

1 油井監(jiān)控系統(tǒng)的配置

1.1硬件配置

對(duì)油井監(jiān)控系統(tǒng)硬件的配置，主要從以下幾方面考慮：①能夠?qū)\(yùn)行環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)控，其中包括對(duì)電路、監(jiān)控系統(tǒng)的路由以及所用鏡片的透析效果的選擇；②能夠到達(dá)地表深層區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控；③確保傳輸?shù)漠嬅婺軌驕?zhǔn)確達(dá)到終端設(shè)備。

要對(duì)設(shè)備進(jìn)行360°全方位監(jiān)測(cè)，必須從設(shè)備靈活程度上加以控制，所以在硬件上選用的是轉(zhuǎn)子離心器。另外，對(duì)于監(jiān)控的路由也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，隨著線路長(zhǎng)度的增加，途中的電磁干擾便會(huì)加強(qiáng)。在路由選擇上要遵循一個(gè)原則，即“兩點(diǎn)之間，線段最短”。電路的集成化處理主要是解決配件運(yùn)行效率低的問(wèn)題，使用OPSF控制接口，其具有多種設(shè)備兼容的特點(diǎn)。

一般油井區(qū)域工作環(huán)境非常惡劣，流量監(jiān)測(cè)器的原理是利用傳感效應(yīng)，當(dāng)遇到有強(qiáng)烈的刺激性氣體時(shí)，會(huì)根據(jù)濃度的不同擊穿流量監(jiān)測(cè)器的阻抗元件，使之發(fā)出不同顏色的光。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的硬盤也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，語(yǔ)音占用的信道帶寬較多，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量較大，現(xiàn)在的硬盤存儲(chǔ)空間達(dá)到1 000G，確保能夠收集到傳輸端傳輸?shù)奈募?/p>

1.2 軟件配置及應(yīng)用

主要從傳送數(shù)據(jù)的流量包、安全系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及軟件系統(tǒng)的兼容性三方面對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化改造。當(dāng)發(fā)送端傳送大量數(shù)據(jù)包時(shí)，先在傳輸設(shè)備上進(jìn)行流量壓縮，將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式傳送到終端設(shè)備，確保在信道傳輸過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生失真；并且傳輸信號(hào)的波形也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，對(duì)抽樣的頻率根據(jù)實(shí)際的需要做出了調(diào)整。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)在抽取信號(hào)頻率的取定范圍為fm，而現(xiàn)在抽取的范圍為2 fm，其取值為8 000 Hz，所以當(dāng)抽取的信號(hào)頻率f≥2fm時(shí)，才能在終端系統(tǒng)上恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)；當(dāng)抽取的頻率f＜2fm，則傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。一般監(jiān)控系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸?shù)念l率為300～3 400 Hz，而要抽取的信號(hào)頻率為8 000 Hz，中間周期間隔為125μs，每秒抽取樣本的信號(hào)的次數(shù)為8 000次，所以數(shù)據(jù)包壓縮第一步就是對(duì)數(shù)據(jù)流量的抽樣。

量化階段是把抽樣所得的信號(hào)進(jìn)行分段，然后把每段依次按順序排列，最后在坐標(biāo)軸上以數(shù)據(jù)線形式的樣式表示出來(lái)。編碼是通過(guò)對(duì)量化后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的編碼，在計(jì)算機(jī)終端設(shè)備上一般的編碼方式為二進(jìn)制編碼和十六進(jìn)制編碼，其中十六進(jìn)制編碼方式的加密性能較好。

另外，新型監(jiān)控系統(tǒng)在軟件操作程序上添加了單邊帶信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)。單邊帶信號(hào)調(diào)制是借助電能和信號(hào)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸信息的整合。這種新型系統(tǒng)選用的單邊帶信號(hào)調(diào)制技術(shù)，可將傳輸功率信號(hào)的帶寬增大，但不會(huì)增大到2倍的模擬數(shù)值，傳輸?shù)墓夤β市盘?hào)也不會(huì)減少。按照信號(hào)的調(diào)制方式，單邊帶信號(hào)解調(diào)可分為原型單邊帶信號(hào)的調(diào)制、獨(dú)立單邊帶信號(hào)的調(diào)制以及單邊帶信號(hào)的調(diào)制3種形式。

2 監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 多重信號(hào)承載

油井監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)模式上共分為7層，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層以及應(yīng)用層。其中物理層完成的是比特幀的傳輸，將傳輸?shù)男畔⒘靼凑詹煌膫鬏斀Y(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，物理層為基本的傳輸結(jié)構(gòu)層面。數(shù)據(jù)鏈路層將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特值進(jìn)行抽樣、量化、編碼，由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，保證數(shù)字傳輸幀能完全傳輸。網(wǎng)絡(luò)層完成數(shù)據(jù)包的傳輸，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行等量壓縮，在傳輸主干線路中按照不同的數(shù)字信道進(jìn)行傳輸。傳輸層、會(huì)話層、表示層以及應(yīng)用層屬于較高層次的傳輸結(jié)構(gòu)，能將數(shù)據(jù)信息有效地傳輸至終端設(shè)備。該監(jiān)控系統(tǒng)可以承載多種信號(hào)，完成的連接平臺(tái)包括TCP/IP、EPON、光纖傳輸線路以及HDLC，將接收的數(shù)據(jù)信息由發(fā)送設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備共同傳輸至終端用戶服務(wù)器。

2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的透明傳輸

油井監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層面上能實(shí)現(xiàn)透明傳輸。在業(yè)務(wù)映射方式上不改變傳輸信道的傳送機(jī)制，一共分為32個(gè)傳輸結(jié)構(gòu)，其中TS0信道是傳輸信令同步的信息，信源設(shè)備與信宿同時(shí)收發(fā)信息，實(shí)現(xiàn)全雙工的傳輸模式。TS16傳輸?shù)氖蔷W(wǎng)同步信令代碼，這兩個(gè)傳輸信道單獨(dú)傳輸著不同的信息，將油井監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信息進(jìn)行透明化的傳輸。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 在SDH雙向環(huán)中的應(yīng)用

信息從油井監(jiān)控系統(tǒng)終端服務(wù)器傳輸至油井監(jiān)控系統(tǒng)接收設(shè)備的延時(shí)大約在50ms左右，主要是因?yàn)橛途O(jiān)控系統(tǒng)與SDH之間存在獨(dú)立依存的關(guān)系，其次是回環(huán)線路的復(fù)用，兩者在復(fù)用程序時(shí)間上具有一定的時(shí)間誤差。

3.2 在業(yè)務(wù)承載范圍中的應(yīng)用

油井監(jiān)控系統(tǒng)在業(yè)務(wù)承載的能力方面根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行安排，如果傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)安全性要求較高，可采用SDH的雙向環(huán)路傳輸機(jī)制。即使外圍傳輸線路發(fā)生中斷，利用倒換裝置后，可將數(shù)據(jù)信息傳輸至內(nèi)部的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)安全可靠的傳輸。假設(shè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)量較小，要求在有效時(shí)間內(nèi)傳輸至終端設(shè)備，則采用WDM運(yùn)行機(jī)制，在WDM運(yùn)行策略上添加OCP的運(yùn)行保護(hù)環(huán)，以減小傳輸信道的冗余度。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.050