1、油田清蜡作业设备远程监控系统基于物联网技术的油田清蜡作业设备远程监控系统2012年7月20日一、概述在原油生产过程中，由于温度压力的降低以及轻烃逸出，溶解在原油中的蜡会以晶体形式析出并吸附在油管壁、套管壁、抽油泵，以及其他采油设备上，甚至在油层部位都会形成蜡的沉积。油井结蜡是影响油井高产稳产的突出问题之一，清蜡是油井管理工作中的重要内容。油井清蜡工作是原油生产中的重要环节，目前采油厂站大都实现了对油井工作效率的监控，采用以监控油井工作效率的方式对清蜡工作进行推测式监控，一方面无法真正掌握采油现场清蜡设备的工作状况；一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。另一方面人员工作懈怠，以
2、各种理由拖延清蜡工作，而造成抽油井工作效率严重下降，甚至造成抽油机故障，从而影响正常生产。利用先进的自动控制技术、GIS技术、RFID技术、计算机技术、通讯技术、移动式监控技术构建的清蜡设备远程监控管理系统，对清蜡机实施更科学、更规范的监控管理，提高综合监控能力，具有非常巨大的经济效益。二、系统简介本系统旨在监测清蜡设备的安全运行，进一步实现远程控制。基于物联网技术，采用SCADA技术、RFID技术做为数据采集和控制前端，实现清蜡机运行数据监测，提供安全保障。以防止意外的发生，对于临界状态，及时发出警报。并提供系统扩展开发接口。整个热网远程监控系统由三部分组成：现场数据采集和设备控制部分、3G
3、/GPRS数据传输部分、数据监控中心。采集数据的同时通过3G/GPRS通讯模块与调度数据中心进行数据交互，通讯模块实时接收调度室数据中心发送的指令，并将接收到的指令传送给监控中心，监控中心接收到数据进行处理，显示各站内清蜡设备的实时运行参数，并根据采集的参数分析完成对各清蜡机的运行状况分析，与示功图对比，实现群集式清蜡工作监控。2.1系统设计目标实现清蜡机全自动控制实现清蜡机全程数据的采集； 实现到岗人员状态信息监控；实现数据的远距传输；实现实时数据重现；实现临界状态预警与警报； 实现实时数据记录，形成连续性数据日志；实现清蜡机的远程控制；实现在移动终端（PAD、手机）上数据监控和控制2.2系
4、统平台结构图2.3网络结构图：2.4功能结构图三、清蜡机的数据自动采集与控制系统数据自动采集与控制系统由高性能双核单片机系统、传感器、通讯模块、供电模块组成。3.1监控数值1、供电：用于监控清蜡机供电情况。2、燃烧状态：监控清蜡机火焰情况。3、温度：主要监测清蜡机炉膛温度、炉膛出口温度、蒸汽温度、烟温。4、流量：清蜡机燃气流量/燃油流量、入水流量、蒸汽流量，监控每次清蜡所需的燃料、水和蒸汽量，实现清蜡机作功效率监控；5、压力：监控蒸汽出口压力、实现监控蒸汽是否达到清蜡所需压力。6、电流：用于监控抽油机清蜡过程中电机电流的变化，以实现与示功图中电流变化值的对比。7、操作员信息：采用RFID技术，
5、实现人员到岗信息采集，清蜡机供电后，人员刷卡，实现人员到岗信息监控。8、位置信息：通过GPS/AGPS技术，实现清蜡机设备的位置自动上报，监控清蜡机当前所处位置。9、警报：设备运行过程中发生故障时，产生警报，并自动上报。3.2全程自动控制系统全自动控制系统是采用SCADA技术，通过对设备各个关键点的数据分析，通过I/O系统，实现设备的工作状态自动控制与调节，并在发生故障前自动停止和上报故障信息。本系统中的自动控制系统，可实现一键式全程自动控制，达到无须人工干预或较少人工干预的目标。由于采用了一键式自动控制系统，可通过网络，远程控制设备的工作，可实现远程启动、远程停止、远程调节蒸汽量、燃汽/燃油
6、/煤粉量等功能。由于清蜡机上内置了网口和WiFi、3G/GPRS通讯模块，可实现多种网络的支持，并可采用平板电脑（PAD）、智能手机、笔记本电脑等移动终端，在网络覆盖不到的位置，仍然可以在WiFi模式下实现移动终端控制周围百米范围所有清蜡机。3.3通讯模块通讯模块分内网和外网系统，分别内置于接收控制端和采集控制端。内网通讯是指收接控制端与数据采集端的通讯方式，内网通讯采用WiFi技术。WiFi是常用的无线局域网技术，目前工业、办公、家庭、智能终端多内置了WiFi模块，实现局域网内数据传输，由于带宽较大，可同时实现图像和视频的数据传输，采用WiFi技术可与现有内部局域网和现场移动终端进行数据交换
7、和指令传输。外网通讯是指上报给远程监控端的通讯方式，采用3G/GPRS或ADSL，通过互联网上报给远程监控端，实现数据的实时上报与远程指令的执行控制。四、监控管理系统在中央控制室的上位机远程监控管理系统，该系统主要用于监控和调整各个清蜡机的运行状态，包括以下几个方面的内容：4.1功能概述a）实时监测清蜡机运行状态，运行参数的设定，运行分析以清蜡机的全程监控； b）可通过网络实现从厂区办公室、各站、各抽油机的分级式清蜡工作监控，各监控每一个清蜡机的实时数据，通过互联网发布，甚至可实现总公司至每一台清蜡机的精确监控； c）提供对运行分析和参数预测所需的各种温度、压力、蒸汽流量和抽油机示功图分配的图
8、表，对同类参数进行分析比较； d）监控中心统一发送示功图，指导各清蜡机和采油机的优化运行； e）实时接收各清蜡机的报警信息，提示操作人员进行报警处理。记录报警信息，形成报警日志； f）显示工艺流程图画面及动态运行参数，根据用户权限管理的不同，可对现场进行远程控制和参数设定调整；g）数据监测和企业的信息管理系统相融合；h）形成日、周、月等多种报表格式，并对所有重要参数汇总报表； i）收集数据信息建立历史数据库和管理数据库。J）RFID技术实现人员到岗信息，并形成到岗记录，以监测清蜡人员工作状况。4.2 GIS展示运用GIS系统标示每个清蜡机位置，可实现点图查询、报警位置显示、清蜡机位置信息实时检
9、索的功能。4.3工艺流程图在画面中通过编程实现模拟显示整个场站设备分布（2D/3D方式）现场工作的全过程，并且在清蜡机本体上实时显示了各个参数，以便于操作者能及时准确的掌握本体设备工况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。4.4报警记录对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的安全值时，报警灯就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。4.5数据分析在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步
10、的预测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。温度趋势蒸汽变化曲线温度修正曲线变化流量分析水压趋势4.6数据报表数据统计、列表、打印，实现科学管理，给科学运转提供可靠依据。4.7环境温度监控4.8气象信息监控4.9丰富的接口特性系统支持多种常用标准规约和众多厂家设备规约：标准ModBus规约、CDT规约、Profibus规约、电力规约等各种智能设备规约。规约按模块化设计，并且可根据客户需求定制开发，可扩展实现与其它监控系统的联动。4.10完备的冗余架构系统支持“软”冗余与“硬”冗余配置方式，支持系统集群配置，具备自诊断与自恢复技术，统一的进程管理具备自诊断与自恢复的“看门狗”功能，充分保证整个系统的稳定与安全。五、系统建设的意义符合国家节能减排政策，整套系统运用科技手段，结合先进的计算机技术、网络通信技术、自动化控制技术，可以提高工作效率、降低成本，为油井清蜡工作提供保障手段，为供管理提供可靠数据依据。
