油井在线监测预警管理系统.docx

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油井在线监测预警管理系统

油井在线监测预警管理系统

设计方案

胜利油田胜华通成科技有限公司

2012.6

第一章项目概述

1.1、项目背景

油田有些油区地处边远，油田的勘探、钻井、测井、录井等是野外作业，流动性强，点多、分散、距离长，且无数字化建设，全靠人工巡查设备、测试数据、维护井场，很不方便。

油井正常运行时大多数人工巡检都是徒劳的，而真正出现故障时却又不能及时被发现，有时巡检员刚离开井场就有油井出现问题。

油井的数据采集基本上靠人工完成，采油工必须到现场采集油井示功图、平衡度、油压等井口生产数据。

为了及时准确地发现现场油井故障并解决问题，降低现场管理难度，提升生产系统自动化管理水平，提高油田采收率、增加原油产量、降低劳动强度、节约企业运行成本、保证工人人身安全、提出本方案，对实现油井的自动化、数据采集的准确性、现场的安全性及加强现场事故应急处理等具有非常重要的意义。

1.2、项目功能主要设计

1、通过固定在机架上的传感器，系统可以按预先设定的采样频率，采集现场油井的电流、电压、温度、压力、载荷、位置、流量等参数，从而实现油井数据的监管。

2、对现场现场设备的工作状态的实时数据进行存储与处理，如生成报表、曲线分析等等，实现远程对数据的监控。

3、将油井运行状态的实时数据发布到油田的专用网络上，使工程技术人员、管理人员能够及时掌握油井的运行情况，做出正确的判断，并通过示功图、电流图等曲线进行分析，实现数据的多级访问。

4、实现电机开、关等自动化操作，对电压过压、欠压、电流过流等油井的实时故障进行报警、预警提示。

5、手机也可在线观看视频和现场设备的监测信息。

1.3、系统设计原则

统的设计应以“实用、可靠、先进、经济、可扩展性、可维护性”为指导思想和基本原则

1）实用性

（1）本系统功能全面满足监控的基本要求，使用方便，更能实现集中管理；

（2）可扩展性好，不仅系统规模和功能易于扩充，还能将系统以外的外部监控系统接入本系统；更好的发挥系统的功能。

2）可靠性

（1）本系统具有高可靠性和高安全性，保证能长期稳定运行。

（2）可用性好，24小时全天候稳定工作。

3）先进性

本系统采用先进的技术，包括先进的传输技术、存储技术、控制技术，所采用技术是目前成熟的，且符合技术发展方向。

4）经济性

在确保质量、实用性、先进性的前提下，我们考虑采用较经济的方案，包括建设费用、升级和维护费用。

5）可扩展性

系统具备良好的扩展性，能够方便地进行技术更新。

系统规模平滑扩容，实现用户监控点、监控中心不断增加的需要；在系统应用方面，监控系统基于多层、模块化软件结构设计，方便系统功能扩展，满足未来业务发展需要。

同时系统采用开放式软件设计，为用户提供广泛的增值服务。

6）可维护性

系统应具备网络管理、系统自检、故障诊断等功能，在出现故障时，应能得到及时、快速的修复。

第二章项目整体设计

2.1系统结构图

1）数据采集层

数据采集层为监控平台提供重要的数据支撑，包括油井现场的视频数据、电流、电压、温度、压力、载荷、位置、等井口数据参数，油井现场采用有线的方式将视频和传感探头等其它设备接入嵌入式云端机，可根据现场的情况采用无线方式接入嵌入式云端机，附近相邻的油井也可选用一台嵌入式云端机，嵌入式云端机将采集到的数据通过无线方式上传到上级中心。

现场所有的设备均采用防爆设计。

2）网络传输层

网络传输层将现场信息上传和中心控制指令下达的通信载体，系统具有极强的网络适用性，支持多种有线或者无线传输网络，同时，在一个系统中支持多种传输网络共存的混合组网模式。

根据监控现场的实际情况，以及承载信息量的多少，为系统选用合适的传输网络。

为了保证数据的安全性，将对传输的数据采取加密技术。

3）数据应用层

主要有存储服务器、web服务器、备份服务器等构成，如视频集中存储则需视频存储、转发服务器。

数据应用层体现在系统管理、油井信息实时监控、设备状态监控、视频监控、设备控制、调度指挥、信息发布、查询统计、联动录像、报警服务、电视墙预览等功能，为用户提供各种业务支撑服务。

4）用户表现层

该层次提供管理者、操作者访问应用的接入方式，被授权的用户可以在此层上完成相应的应用操作。

最上层的就是表现层，实现界面显示逻辑和集成，通过软件操作实现数据应用层提供的功能。

手机预览视频和油井的监测信息必须是安卓2.2版本以上的或其它支持流媒体功能的操作系统。

2.2系统实现的功能

第三章油井在线监测预警管理系统

本系统以J2EE为核心架构，集成了GIS、GSM、流媒体服务平台，采用传感器、高效存储、图像识别、自动化控制等技术，建立了基于云计算模式的数据信息中心，提供多元化的综合业务管理平台

本系统平台结合数据采集、监控、图像、交换、通讯、网络等相关产品技术优势，开发出适合我国国情的油田行业领先的油井监控解决方案。

以建立油井相关监控设备数据采集和分析、远程视频监控和调度指挥、业务数据共享的监控（信息）中心为目标，记录现场油井的监测情况。

并且运用电子地图、全球定位、应急预案、远程控制等先进的技术，及时处理油井现场事故，从而实现油井远程的动态监测管理。

3.1平台组成

油井在线监测预警管理系统平台体系结构分为三个层次：

油井数据采集层、中心服务层、用户接入层。

●油井采集层

采集层是将采集到的功图参数的最大载荷、最小载荷、冲程、冲次等，井口参数的油压、套压、井口温度等，以及视频数据等通过数据采集设备上传至监控中心。

●中心服务层

中心配置系统有管理服务器、web应用服务器、数据分析服务器、存储服务器、流媒体服务器等，把在油井现场采集层收集来的数据进行集中存储、数据分析、流媒体应用、报警转发、系统管理、电视墙预览。

并负责协调、管理用户接入层与数采集层之间的数据交换。

●用户接入层

具有油井数据监测、设备状态监控、视频监控、设备控制、调度指挥、信息发布、查询统计、报警服务等功能，为用户提供各种业务支撑服务。

3.2技术路线

3.2.1技术架构分析

本系统采用J2EE多层架构方式，B/S与C/S相结合的灵活运行，数据采集层采用C/S模式，其它则采用B/S结构，将表示层、业务逻辑层和数据层等分开，可以更好的支持分布式计算环境，所有的维护和升级工作都是在服务器上执行的，不需对客户端进行任何改变，故而大大降低了开发和维护成本；B／S的客户端把业务逻辑部分分给了服务器，不再负责处理复杂计算和数据访问等关键事务，只负责显示部分，任务大大减轻，并且在客户机和服务器之间增加了一层或多层Web服务器，使两者不直接相连，客户机无法直接对数据库操作，可有效地防止用户的非法入侵；平台移植也非常方便。

3.2.2关键技术措施

（1）数据存储、处理、分析技术

用户可以根据的视频内容分析功能，通过在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标（烟雾、燃烧、爆炸等）在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动发出报警，监控中心自动弹出报警信息并发出警示音,用户可以通过点击报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。

同时系统还结合数据离散、线性分析等人工智能等其它分析技术。

针对大容量的存储，建立数据生态系统，对不同生命周期的数据实现优化整理，实现活跃数据的最优化利用，非活跃数据的物理转移，优化大容量数据实时存储的性能，达到硬件投入与性能的最优比例。

（2）流媒体转发技术

根据网络带宽、流量和用户的请求合理地分配各个视频流数据的传输，并可以依据用户网络的实际情况采取网络多播（MutilCast）技术以降低多个用户请求同一视频流数据时的网络流量。

从而保证了图像质量，有效降低了在多用户并发操作下的图像延迟和带宽占用。

同时也保证了高级别用户可以及时有效地获取所需信息。

并且使网络版监控平台系统的采用不会影响在同一网络上用户其他业务系统的正常运行。

3.3系统平台的主要功能

（1）实时监测及历史数据

油井图形监测：

功图、电流图、功率图；

功图参数监测：

最大载荷、最小载荷、冲程、冲次等；

井口参数监测：

油压、套压、井口温度等；

三相电量监测：

三相电流、电压、有功功率、功率因数等；

视频实时监测：

不间断记录油井现场的工作情况

油井远程控制：

远程开井、停井，远程开井前完备的语音告警。

扩展数据监测：

以扩展RS485接口，联接井场第三方设备，如变频器等，实现第三方设备的

（2）报警监测

停井报警、开井报警、停电报警；三相电流不平衡报警、缺相报警；温度超限报警、压力超限报警、载荷超限报警；安防报警（井场在布警状态下非法入侵时上报此警，如盗油事件监测）、无线巡警（巡井到某口井时，一旦触发巡井器，巡井记录就会自动实时发送到监控中心的微机上，可供查询、打印、存档等）；

（3）趋势分析

对监测油井的电流、电压、示功图等实时数据的变化，形成分析曲线，对曲线的形势做出判断，为现场的事故发生提前做出预警提示，从而预防事故的发生。

（4）设备信息管理

系统可以查询任意一台设备的信息，方便用户集中管理设备。

（5）报警信息查询

报警后形成报警记录，以便事后查看和管理。

（6）报表分析

电流、电压、示功图曲线，实施监测数据日报表、月报表、年报表；历史监测数据报表；超标监测数据报表；数据汇总报表；数据分析统计报表等。

（7）GIS地理信息

引入GIS地理信息管理系统，能非常直观形象的反映整个油区油井的工作状况。

3.4运用平台的优势

●电信级的可靠性

监控系统采用媒体流与信令流分离处理技术；油井监控数据采用实时数据和历史数据双通道的设计；通过先进的技术手段，保证了系统稳定性和可靠性。

●统一的监控平台

系统融合多种技术，通过统一的平台，呈现视频监控、传感器监控及其其它设备的监控，为用户提供全面的安全监控系统解决方案。

●严格的权限管理

监控系统可向用户提供完善的权限管理功能，在中心数据库中记录每个用户对各监控点的使用权限。

权限管理系统根据这些数据对用户进行授权，保障系统的安全性。

●组网方式多样化

监控系统支持公网、专网、有线、无线等多种组网方式，很好地解决了各种环境监控点的接入问题。

●系统扩展性强

系统规模平滑扩容，实现用户监控点、监控中心不断增加的需要；在系统应用方面，监控系统基于多层、模块化软件结构设计，方便系统功能扩展，满足未来业务发展需要。

●高度的开放性

系统采用开放式软件设计，为用户提供广泛的增值服务。

第四章设备配置清单

序号

主要设备名称

备注

数据采集层

1

防爆红外摄像机

2

压力传感器

3

温度传感器

4

液位传感器

5

可然气体检测仪

6

嵌入式云端机

7

485环网转换器

8

云台+支架

数据传输层

1

交换机

2

路由器

数据应用层（服务器）

1

视频存储服务器

2

视频转发服务器

3

数据采集服务器

4

传感数据存储设备

5

数据分析服务器

6

Web应用服务器

7

短信应用服务器

8

备份服务器

数据表现层

1

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