油井数据采集系统方案

目录1现状分析22采集设备概述23产品简介231主要特点232GPRS数据采集器3321参数3322部件结构3323工作状态指示灯说明3324通讯说明333拔码说明334RS485通讯方式435壳体外观尺寸说明44组网应用说明541KLR5000常用工作参数说明5411311GPRS最大在线时间参数分配地址0X0090H5412312GPRS最大离线时间参数分配地址0X0091H5413313最大数据发送间隔参数分配地址0X0092H5414314最大数据返回间隔参数分配地址0X0093H5415315GPRS工作模式参数参数分配地址0X0094H5416316最大重拨次数参数分配地址0X0095H5417317GPRS在线标志参数分配地址0X0096H6418318目的服务器IP地址参数分配地址0X0097H0X0098H65KLR5000基本工作流程说明651KLR5000默认工作方式说明752端子定义及接线说明753配接传感器参数和接线说明76SIM卡的安装方法87参数设置88主要功能99系统示意图910通道定义表1011工程应用实例1212监控软件功能简介1213特性1314系统结构图1315MCGS软件的应用分析1316油井列表1417负荷示功图功能分析1418数据采集过程15181示功图显示及输出数据1519电流月走式图161油井数据采集系统方案1现状分析油井数据采集是实现数字化油田“降本增效”提高管理水平的重大改革目标。通过建立油田生产数据监控系统，使油田已建或在建信息网络面向井口深入扩展，实现油井数据的实时传送和信息网络的无缝链接，逐步形成生产管控一体化的信息网络，已成为油田井网监控和生产调度管理的整体解决方案。2采集设备概述近年来，由我公司根据油井运行环境的需要专项开发生产的KLR5110油井数据采集器，集“高速采集”、“数据存储”与“GPRS无线传输”三项功能于一体，采用国外先进技术产品设计组成。具有整机结构简单、操作方便、配置灵活、运行稳定等特点。该产品在胜利油田河口采油厂、古岛采油厂及辽河油田曙光采油厂等油井监控系统工程中发挥了良好的作用。另外还在胜利油气集输公司气井数据采集防盗报警监控系统的首期30台现场采集配套设备中全部被采用。体现了该产品在无市电条件下使用蓄电池供电长效运行的“低工耗”特性和在金属防盗容器内，“无外接天线”的环境下输出信号稳定及快速通讯功能，使该系统具备时实性快速反应预警能力而得到了用户的认可。3产品简介GPRS数据采集器、型号KLR511031主要特点8路模拟量输入，8路开关量输入，2路继电器输出；内嵌GPRS传输单元提供完备的GPRS登陆和机制，保证传输的稳定可靠；图11模块外观图天线内置，安装及使用方便；配套MODBUS协议和登陆参数，支持数据流管理稳定；通讯地址与设备对应，无设定；两路数据串口，配接扩展串口设备；支持4000组数据存储记录；快速采集，支持示功图等图型数据功能；2模拟量通道输出判断传感器故障断线报警数据功能；32GPRS数据采集器321参数模拟量输入8路420MA直流电流信号开关量输入8路纯触点开关量继电器输出2路继电器触点供电电压24VDC采样分辨率16位调试串口RS232/485波特率9600采样准确度01整机功耗15W322部件结构323工作状态指示灯说明POWER电源指示灯，正常供电时该灯点亮；ALARM预留STATUS预留324通讯说明通讯指示灯共有4个通讯指示灯，分别为串口C与串口D的RX、TX指示灯，如图21所示。串口C为调试串口，串口D为预留串口。DB25插座针脚定义串口D串口C2TXD24RXC3RXD25TXC7GND10GND通讯指示灯串口C串口DRXTX工作状态指示灯图21模块外观图33拔码说明RS232通讯方式将COMKEY11、COMKEY12中RS232对应拔码拔向ON，RS485拔OFF；则串口C即为RS232通讯方式。同理串口D若为RS232通讯方式时，其拔码3设置也是如此。见下图串口C拔码设置串口D拔码设置COMKEY11COMKEY1COMKEY12COMKEY2ONON12R232CR485C12R232DR485DONON12R232CR485C12R232DR485DPOWERDC1836VCOMRS232/485/422POWERTXSTATUSKLM4000SERIES34RS485通讯方式将COMKEY11、COMKEY12中RS232对应拔码拔向OFF，RS485拔向ON；则串口C即为RS485通讯方式。同理串口D若为RS485通讯方式时，其拔码设置也是如此。见下图串口C拔码设置串口D拔码设置COMKEY11COMKEY1COMKEY12COMKEY2ONON1212R232CR485CR232CR485CONON12R232CR485C12R232CR485C35壳体外观尺寸说明单位毫米44组网应用说明41KLR5000常用工作参数说明411311GPRS最大在线时间参数分配地址0X0090H当KLR5000登陆GPRS网络超过最大在线时间时，将发出退网指令，退出GPRS网络。参数以16进制整型数存储（INT型），单位分钟。默认值10分钟412312GPRS最大离线时间参数分配地址0X0091H当KLR5000退出GPRS网络超过最大离线时间时，将发入网指令，登陆GPRS网络。参数以16进制整型数存储（INT型），单位分钟。默认值0分钟413313最大数据发送间隔参数分配地址0X0092H当KLR5000发送两条数据的间隔超过最大数据发送间隔时，将强制发出心跳数据。默认值35秒414314最大数据返回间隔参数分配地址0X0093H415315GPRS工作模式参数参数分配地址0X0094H决定KLR5000,工作模式，其二进制各位的意义如下GPRS工作模式标志（第0位0表示UDP传输方式，1表示TCP传输方式；第1位0表示无心跳支持，1表示有心跳支持；第2位0表示ASCII形式的MODBUS协议，1表示RTU形式的MODBUS；第3位0表示无时间批号戳8字节，1表示有时间批号戳8字节）第位010UDP传输方式TCP传输方式1无心跳支持有心跳支持2ASCIIMODBUSRTUMODBUS3无时间批号戳有时间批号戳4无万能校验有万能校验57保留保留该参数默认值为0X0E16进制表示，即工作模式为UDP传输方式，有心跳支持，采用RTU形式的MODBUS协议，发送数据中含时间批号戳，含校验算法。416316最大重拨次数参数分配地址0X0095H当发出登陆GPRS命令后，KLR5000没有成功登陆网络，将继续尝试登陆直到登陆成功，5或者达到最大重拨次数。对于KLR5000此参数不可修改。417317GPRS在线标志参数分配地址0X0096H登陆GPRS成功后，该标志参数为0X01；不在GPRS网络中，该标志参数为0X00该参数为只读参数。当登陆GPRS网络后，KLR5000将向服务器6000端口定时发出心跳支持，表示该设备在线，服务器主机可以下发查询命令，与KLR5000进行数据交流。KLR5000收到查询命令后，将数据返回。418318目的服务器IP地址参数分配地址0X0097H0X0098H目标服务器的IP地址，该地址必须是电信运营公司分配的真实IP地址。默认值0X0872,0XD364对应地址0X0097H0X0098H5KLR5000基本工作流程说明成功退出GPRS网络达到最大离线时间登陆GPRS网络否达到最大发送间隔，发送心跳支持数据收到心跳数据，解析IP地址分析产品序号，判断该批号设备在网络上；对在GPRS网络中的KLR5000终端发送数据查询命令，准确对应设备终端序号和IP地址；（对应UDP形式固定的终端序号会有不同的IP地址）对长期接受不到心跳或数据返回的终端设备，认为已经退网，不再对该设备发送查询命令服务器工作流程接收数据返回，存储至对应设备的数据库表格中是否达到最大在线时间是接收服务器数据查询命令，返回数据是否是否意外离线否是模拟量，开关量数据采集和存储终端工作流程服务器端和客户端工程应用界面显示和操作6通过KLR5000终端工作流程和服务器工作流程的双重循环，采集点的数据将最终准确到达服务器数据库中，供客户端和服务器端数据的显示和操作。51KLR5000默认工作方式说明431KLR5000GPRS单元入网通讯方式UDP432KLR5000GPRS单元入网接入点CMNET433KLR5000GPRS单元目标IP设备端口600052端子定义及接线说明模块接线端子IN1AIN8模拟量第18通道信号输入正；DIN1DIN8开关量第18通道信号输入正；GND各通道信号输入的地；电源及通讯接线部分接线POW、POW表示供电正和供电负；NC1、NC2继电器常闭触点COM1、COM2继电器公共端NO1、NO2继电器常开触点53配接传感器参数和接线说明A、关于二线制电流型传感器的接线说明B、关于三线制电流型传感器的接线说明C、关于开关量传感器（继电器、干接点等输出）的接线方式传感器采集模块供电信号输出AIN1GND给传感器供电的电源24VGND传感器采集模块供电信号输出GNDAIN1GND给传感器供电的电源24VGNDDIN1DIN2DIN3DIN4DIN5DIN6DIN7DIN8GNDGNDNC2COM2NO2AIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7AIN8GNDGNDNC1COM1NO17开关量传感器采集模块供电信号（继电器、干接点等）输出信号（继电器、干接点等）输出GNDDIN1GND6SIM卡的安装方法将KLR5000设备外壳的四角的固定螺钉取出，务必在不断开排线的情况下，从底侧掀开上盖，可见到如下图1所示的SIM卡座将图1中所示的白色金属片向左拨，并抬起卡槽；按图2中所示的方向插入SIM卡；压下卡槽，并将金属片向右拨到锁定的位置，如图3所示。在不断开排线的情况下，合上上盖，拧紧四角的固定螺钉。安装至使用位置后，配接好传感器，通电（12V/24VDC）即可工作。图1图3图27参数设置61用参数设置工具，来设置KLR5000模块的必需参数。给设备通电（DC24V），串口线安装在模块上，然后将串口线上C串口与计算机串口连接。在计算机上打开“参数设置工具EXE”，选择正确的COM口和波特率（9600）。参数设置完毕后，点一下右上角的“复位”按钮，等待10秒左右设备复位完毕。62设置IP地址。在设置IP栏中输入欲设的外网IP地址，点击下设如果下设失败请重试几次，如果屡试失败，请检查参数设置工具里COM口和波特率选择是否正确或计算机串口是否可用。下设成功后可通过点击读当前IP值按钮。来检验设置是否正确。63设置设备时间。在设置时间栏中输入当前时间，然后点击下设按钮。如果下设失败请重试几次，如果屡试失败，请检查参数设置工具里COM口和波特率选择是否正确或计算机串口是否可用。下设成功后可通过点击读当前时间按钮。来检验时间参数设置是否正确。64查询全通道。点击手动查询全通道按钮，就可以把设备所有开关量和模拟量以及批号、地址、时间、功能码、字节数显示在相应的栏框中。如果想连续自动查询，只8需把“每秒查询一次”前面打上钩即可。开关量读出来的值是0或1，每通道之间用号隔开；模拟量读出来的值为00009999之间的数值，每通道之间用号隔开。如果通道悬空，无论开关量还是模拟量读出来的值都是0。标准版的KLR5000模块是8路开关量和8路模拟量，因为KLR5000模块可扩展8路开关量和8路模拟量，所以参数设置工具上标示的是16通道。8主要功能71八路模拟量通道分别用于三相电流、负荷、位移、温度、回压及含水量，线性传感器的8路检测输出。72两路数据串口用于电量检测模块三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、日用电量数据及流量计等串口设备采集信号的输入。73八路开关量通道用于曲柄销脱扣报警、电动机移位防盗报警、悬升钢缆断脱报警、井口红外防报警、巡井入场记录及解除报警、退场记录及恢复报警状态、井口漏气及井喷报警等数据的74两路继电器输出支持现场急情声、光报警、本地或远程控制保护停机。75传感器故障断线报警检测输出模拟量通道传感器断线报警数据。99系统示意图KL5010采集器1，8路模拟量，8路开关，局域网GPRS1GPRS2KL5010采集器8路模拟量，8路开关，负荷变送器NULL模NULL1备用NULL模NULL2电能表数据输入备用NULL模NULL3备用NULL模NULL4位移变送器NULL模NULL5油温变送器NULL模NULL6RS485检测输出。监控计算机2，KL50108路模拟量，悬升钢缆断脱感器NULL开NULL备用NULL模NULL8回压变送器NULL模NULL7GPRS3采集器8路开关，电动机防盗传感器NULL开NULL数据存储3，KL5010曲柄销脱扣传感器NULL开NULL巡井入NULL退场记录NULL开NULL解除及恢复现场报警井口漏气与井喷检测10通道定义表通道类型通道定义数据地址数据类型备注模拟量10X0002模拟量1小数点位数和报警状态负荷传感器0X0003模拟量2预留0X0004模拟量2小数点位数和报警状态预留0X0005模拟量3预留0X0006模拟量3小数点位数和报警状态预留0X0007模拟量4预留0X0008模拟量4小数点位数和报警状态预留0X0009模拟量50X000A模拟量5小数点位数和报警状态位移量传感器0X000B模拟量60X000C模拟量6小数点位数和报警状态温度传感器0X000D模拟量70X000E模拟量7小数点位数和报警状态压力传感器0X000F模拟量8预留0X0010模拟量8小数点位数和报警状态预留0X0011正向有功总电能高16位0X0012模拟量9正向有功总电能（低16位）0X0013模拟量10反向有功总电能高16位0X001410反向有功总电能（低16位）0X0015正向无功总电能高16位0X0016模拟量11正向无功总电能（低16位）0X0017反向无功总电能高16位0X0018模拟量12反向无功总电能（低16位）0X0019模拟量13当前电压A0X001A模拟量14当前电压B0X001B模拟量15当前电压C0X001C模拟量16当前功率因数总0X001D模拟量17当前功率因数A0X001E模拟量18当前功率因数B0X001F模拟量19当前功率因数C0X0020模拟量20当前电流A0X0021开关量1预留0X0000开关量2预留0X0000开关量3预留0X0000开关量4预留0X0000开关量5预留0X0000开关量6预留0X0000开关量7预留0X0000开关量8冲程开关0X0000继电器1保护停机0X0001悬升钢缆断脱电机电源缺相电机电源欠压电机电源过流继电器2预留0X00011111工程应用实例12监控软件功能简介1、检测电流数据上冲程最大电流A、下冲程最大电流A、瞬时A相电流2、电压数据A、B、C三相，瞬时电压；3、功率数据平均功率、功率因数；4、电能数据正向有功总电能、反向有功总电能、正向无功总电能、反向无功总电能、日耗电量；5、计算数据电流平衡度、功率平衡度；6、故障报警功能停电、停机、回压异常、缺相、电流异常、抽油机抽空等报警；7、保护控制功能电源缺相、欠压、曲柄销脱扣、悬升钢缆断脱自动报警停机；8、数据管理自动记录油井采集数据、生产报表、数据查询、记录各油井故障数据、录取抽油机负荷示功图、电流及电功率图的详细数据；9、生产数据冲次、回压、温度、最大负荷、最小负荷、地面效率、系统效率；1210、采集周期与通讯方式正常数据间隔3分钟记录一次，产生报警数据主动上报。13特性1、开放性。建立在ETHERNET和TCP/IP协议上，并采用基于PC机的控制方式。具有良好的互联性和可扩展性使之成为一种真正意义上全开发的网络体系结构。2、测量内容多，实时性好；2、用GPRS公共频率，节省频率资源；3、性能稳定可靠。14系统结构图15MCGS软件的应用分析MCGS软件提供完整监控功能。1、显示。提供示功图功能，适应油井监控的专业需求。2、采集功能。通过INTERNET网实现对现场数据的采集；3、数据存储。提供保存数据的功能，以备历史查询；4、报表功能。根据用户需要，提供灵活的报表记录；5、稳定性。具有高可靠的稳定性，适合长期运行；1316油井列表17负荷示功图功能分析示功图就是以抽油机光杆所承受的负荷为轴，以光杆的位移为轴所绘制的平面曲线图形。Y表示抽油机一个抽吸周期内测取的封闭曲线。示功图对油井监控极为重要，应用示功图的比较和分析诊断技术，对深井泵和油层生产状况进行分析，可达到优化抽油机井控制模式和参数的目的。根据采油机的结构特点，负荷传感器安装在光杆的提升座上，位移传感器安装在采油机曲柄轴上部。通过角位移的变量，将光杆的升降负荷量转换为的线性位移的曲线。现场绘制示功图的标准与专用测井仪器测出的示功图完全吻合。如下图所示1418数据采集过程NULL示功图数据由油井采集器按