一 、項目背景
大慶慶新油田擬開展數字化改造，數字化油田建設方為大慶慶新油田公司，油田數字化網絡傳輸平臺如下圖所示：
大慶慶新數字化油田分三部分組成：
1、井口控制器采用主控Super32-L308模塊，無線通訊網關SZ932，并配備無線功圖傳感器SZ901，有線角位移傳感器S917。井口控制箱內供電380VAC，取自現場電機控制柜內，經由變壓器及開關電源變壓后再供轉換為24VDC給各設備,井場數據監控由信威模塊以無線的方式向基站上傳數據。
2、計量間使用Super-E50系列分別是主控模塊HC501，電量模塊E306，模擬量輸入模塊HC101，現場供220VAC電，E306采集電參數據，與其他儀表數據在E50系統內集成，通過局域網絡上傳數據。
3、上位機操作系統采用Windows 2008 Server，數據庫采用 Mysql 2008版本，與安控科技自主研發的上位機軟件平臺組成。
二、系統介紹
1. 井口數據監控包括：電機電力參數（三相電壓、電流、電網頻率、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能）、抽油機運行狀態、抽油機遠程啟停控制及功圖的采集。
2. 計量間數據監控包括：計量間電參，摻水環壓力、摻水環流量、摻水環溫度、集油間摻水匯管溫度、集油間摻水匯管壓力、集油間回油匯管壓力、注水井管匯壓力、配注間來水壓力、注塞泵進水壓力、柱塞泵電流。
3. 中控室包括：井口的數據實時采集，數據存儲。當井口發現抽油機異常停止，會有報警信息。功圖對比分析，可以準確的判斷出抽油機故障和實時數據的監控，省去了大量的人力，方便管理。
三、單井數據采集系統
單井數據采集系統具有安全可靠、操作簡單、維護方便、可適應惡劣環境等特點。
在單井數據采集系統中，抽油機控制器是油田生產的現場監控末端，實時監視抽油機的生產工況，Super 32 RTU 是安控科技專為數字化油田定制的控制產品。該產品可采集油壓、套壓、油溫、動液面等現場參數，可任意設定時間間隔采集油井功圖，遠程智能控制抽油機啟停。控制器自動判斷抽油機工作是否正常，異常時自動給出報警信息，主動上報至中控系統平臺，同時根據預先設定的措施而采取不同的控制動作，控制器通過內置的功圖專家診斷軟件，可判斷當前油井的實際工況如出砂、結蠟、供液不足、漏失、脫桿等工況。對油桿卡桿、斷桿、盤根漏油、電機過流、斷相等進行停機安全保護與報警。為了達到環保節能的目的，控制器具有空抽控制、間抽控制、連噴帶抽等控制功能，使抽油機在最佳工作狀態，起到節能增產道作用。為了更合理的節能，控制器還可以實現電機電力參數的采集，包括三相電壓、電流電網頻率、有功功率、無功功率、功率因素、有功電能、無功電能等。通過這些電參數位高效生產方案的指定提供更充分的依據，所以推薦慶新油田使用這一款專門為油田定制的控制器。
Super32-l308主控模塊采用先進的32位處理器，不僅能完成邏輯運算、定時、計數控制，還能實現數據處理、通訊聯網等功能。Super32-L308集成了AI、DI、DO通道及RS232、RS485通訊接口，還具有Zigbee通信功能，可以和無線儀表或無線網關模塊通信。與同類RTU相比，具有更大的存儲容量，更強的計算功能，更簡便的編程與開發能力；強大的通訊組網能力和卓越的環境指標，能夠適應各種惡劣工況環境。確保油田每個上現場的員工都能方便、快捷、準確的了解我們現場設備的功能以及使用，我公司自主研發的RPC、RTU接口驅動軟件解決這個問題，它有實現RTU遠程啟停、三相電參、油壓、套壓、和示功圖采集等功能。
性能特點
>> 功能強大的硬件系統，采用32位ARM處理器、儲容量大
>> 工作溫度-40～+70℃，工作濕度5～95%RH，適應各種惡劣環境
>> 集成了AI、DI、DO通道及RS232、RS485通訊接口
>> 支持Zigbee通信功能
>> 經濟可靠、功能強大的通信接口，支持Modbus RTU/ASCII（可選）
其中慶新油田井口數據采集部分分為：
1. 功圖法量油：在井場，井場配套無線載荷位移傳感器SZ901，實現油井功圖全天候采集。在作業區監控中安裝專門的示功圖量油診斷軟件，及時掌握油井產量情況和分析故障原因。
2. 電參采集、油井含水、油壓、套壓采集：在抽油機控制箱配套無線電量模塊Super32-L308,檢測抽油機上下行過程中三相電流和三相電壓變化情況；監控抽油機運行狀態，對電機缺相、過載、空轉等故障實現自動報警，并根據控制中心命令實現啟停控制，抽油機安裝無線壓力傳感器SZ903D 實現實時監控油壓、套壓和含水分析。
3. 以上數據通過通訊公司無線基站傳輸數據統一處理傳輸到中控室監控平臺從而省去人工勞動力，巡檢，對故障井準確快速定位，為油田工作人員節省時間和安全處理。
單井數據采集拓撲圖如下圖所示：
四、計量間數據采集
計量間Super-E50系列RTU與現場儀表之間的通訊方式是RS485通訊，而RTU與中控室傳輸是以光纖傳輸。
Super-E50系列RTU是我公司集多年的站控系統開發、工程經驗設計的新型站控RTU產品，可實現對工業現場信號的采集和設備的控制。該產品采用了先進的32位ARM技術，高效的嵌入式操作系統，整個系統功能強大、操作方便、集成度高。不僅能勝任邏輯、定時、技術控制，還能完成數據處理、高速計數、模擬量控制、PID、RTD、TC、通訊聯網等功能。其程序開發方便，可與上位機組成控制系統，實現集散控制。Super-E50系列RTU系統工程開發工具EOpen就是針對用戶的要求而開發的新型RTU系統，該系統采用國際標準IEC61131-3，具有良好的兼容性和開放性。EOpen源自德國INFOTEAM公司的OpenPCS系統，該系統已獲PLCOPEN國際認證。源于其開放性和兼容性。可以在用戶的新建系統及舊系統改造中，節省大量的投資。
性能特點
>> 結構先進，易于擴展，可多站協調工作，組建復雜系統
>> 模塊化設計工業標準設計，DIN導軌安裝結構，方便現場安裝
>> 經濟可靠、功能強大的通信接口，支持Modbus RTU/ASCII/TCP/DNP3(可選)
>> 高效的工程開發工具，符合IEC 61131-3標準，支持LD、FBDV1D、IL、ST、SFC五種程序語言
>> 功能強大的硬件系統，采用32位ARM處理器、嵌入式實時多任務操作系統
>> 先進的冗余/容錯方式
>> 工作溫度-40～+70℃，工作濕度5～95%RH，適應各種惡劣環境
>> 通過CE認證，達到EMC電磁兼容3級標準
>> QS9000質量管理體系
1、RS485通訊。
RS485是雙向、半雙工通訊協議，可以多個驅動器和接收器掛接在總線上，其中每個驅動器都能夠脫離總線。該規范滿足所有RS422的要求，而且比RS422穩定性更強。既有更高的接收器輸入阻抗和更寬的共模范圍。較寬的共模范圍可實現長電纜、嘈雜環境（如工廠車間）下的數據傳輸，所以RS485適用于多主機/驅動器工業環境。其典型應用包括：過程自動化（化工、釀造、造紙）、工廠自動化（汽車制造、金屬加工）、HVAV、安防、電機控制、運動控制。
2、光纖傳輸。
>> 傳輸損耗低。損耗是傳輸介質的重要特性，它只決定了傳輸信號所需中繼的距離。光纖作為光信號的傳輸解釋具有低損耗的特點。
>> 傳輸頻帶寬。光纖的頻寬可達1GHZ以上，傳輸信號質量大大的提高。
>> 抗干擾性強。光纖傳輸中的載波是光波，它是頻率極高的電磁波，遠遠高于一般電波通訊所使用的頻率，不怕外界強磁場的干擾、耐腐蝕，可擾性強等。同時由于光波受束于光纖之內，只在其芯區進行，基本上沒有光泄露出去，因此無輻射、對環境無污染，傳送信號無泄露，保密性強。
" 安全性能高。光纖采用的玻璃材質，不導電，防雷擊；光纖傳輸不像傳統電路因短路或接觸不良而產生火花，因此在易燃易爆場合下特別適用。光纖無法像電纜一樣進行竊聽，一旦光纜遭破壞馬上就會發現，因此安全性更強。
>> 重量輕，機械性能好。光纖細小如絲，重量相當輕，即使是多芯光纜，重量也不會因為芯數增加而成倍增長，而電纜的重量一般都與外徑成正比。體積小、重量輕、便于施工維護，光纜的敖設方式方便靈活，既可以直理、管道敖設，又可以水底和架空。
計量間數據采集拓撲圖如下圖所示：
五、結語
大慶慶新數字化油田建設蘊含了高新技術的結晶，也讓我們看到了技術與生產之間的完美結合。通過建立數字化油田，能夠掌握油田所有實時生產信息，實現了井場、計量間數據共享、自動采集，極大的減少了現場人工操作。與此同時，科研人員節省了大量的收集整理資料時間，提供了全方位的生產經營信息，實現了油田的可視化管理，為國家日后的數字化油田建設開辟了新篇章。
