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關鍵字：GPRS DTU；GPRS網絡係統；無線網絡通信
一、項目背景
油田是一個以油氣生產為主，集勘探、開發、施工作業、後勤輔助生產、多種經營、社會化服務為一體的，專業門類齊全的國有特大型企業。油田的勘探、鑽井、測井、錄井等是野外作業，流動性強，點多、分散、距ju離li長chang，施shi工gong現xian場chang與yu公gong司si之zhi間jian的de信xin息xi交jiao流liu長chang期qi以yi來lai沒mei有you好hao的de解jie決jue方fang案an。油you田tian管guan理li層ceng十shi分fen重zhong視shi油you田tian信xin息xi化hua建jian設she，明ming確que提ti出chu了le未wei來lai一yi個ge時shi期qi油you田tian信xin息xi化hua建jian設she的de具ju體ti目mu標biao。
借助“油井數據監控係統”，管guan理li人ren員yuan足zu不bu出chu戶hu就jiu可ke以yi通tong過guo該gai係xi統tong隨sui時shi觀guan測ce到dao油you井jing的de生sheng產chan狀zhuang況kuang。油you井jing工gong作zuo的de相xiang關guan數shu據ju每mei隔ge兩liang小xiao時shi傳chuan輸shu一yi次ci，機ji井jing一yi旦dan出chu現xian故gu障zhang，示shi意yi圖tu就jiu會hui標biao示shi感gan歎tan號hao，維wei護hu人ren員yuan就jiu能neng夠gou在zai最zui短duan的de時shi間jian內nei趕gan到dao現xian場chang，及ji時shi排pai除chu故gu障zhang。以yi前qian，采cai油you測ce試shi工gong要yao到dao每mei個ge現xian場chang進jin行xing測ce試shi，費fei時shi費fei力li不bu說shuo，對dui每mei口kou井jing的de工gong作zuo狀zhuang態tai也ye很hen難nan把ba握wo，有you時shi一yi口kou井jing發fa生sheng故gu障zhang，往wang往wang許xu多duo天tian後hou才cai發fa現xian。
油田工作環境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時有發生，怎樣把油井運行的相關數據傳送到中心控製室一直是個難題。以前，油田曾采用微波、數傳電台的方式采集數據，但實際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護讓采油單位不堪重負。引入了GPRS鑽井數據上報係統之後，通過固定在機架上的傳感器，管理人員可以及時了解各個機井的工作壓力、采油時電壓、蒸汽溫度等數據，從而確保了油井的安全運轉。
油田還可依托GPRS/GSM網絡，實現了抄表自動化、精jing確que化hua。用yong電dian控kong製zhi中zhong心xin對dui油you廠chang用yong電dian的de運yun行xing狀zhuang態tai可ke以yi通tong過guo電dian子zi顯xian示shi屏ping進jin行xing監jian控kong，每mei個ge控kong製zhi點dian將jiang用yong電dian狀zhuang態tai以yi短duan信xin息xi的de形xing式shi及ji時shi傳chuan送song到dao控kong製zhi中zhong心xin，這zhe樣yang就jiu可ke以yi自zi動dong、高效、及時地掌握油田用電情況，自動生成配電計劃，實行科學的電力營銷和管理。這套裝置克服了以前人工抄表準確率低、費時費力、缺少集中有效的管理的弊端，解決了生產的後顧之憂。
二、GPRS方案優點
中國移動GPRS係統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRSyewupingtaishanggoujianyoujingshujucaijichuanshuxitong，shixianyoujingshujudewuxianshujuchuanshujuyoukechongfenliyongxianyouwangluo，suoduanjianshezhouqi，jiangdijianshechengbendeyoudian，erqieshebeianzhuangfangbian、維護簡單。經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS係統作為環保信息采集傳輸係統的數據通信平台。
GPRS油井數據監控係統具備如下特點：
1、可靠性高：
與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用麵向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不幹擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分複用機製，並具備極強的抗幹擾性能，完全避免了傳統數傳電台的多機頻段“碰撞”現象。
2、實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，並支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足係統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
3、監控範圍廣：
GPRS網絡已經實現全國範圍內覆蓋，並且擴容無限製，接入地點無限製，能滿足山區、鄉xiang鎮zhen和he跨kua地di區qu的de接jie入ru需xu求qiu。由you於yu環huan保bao信xin息xi采cai集ji點dian數shu量liang眾zhong多duo，分fen布bu在zai全quan省sheng範fan圍wei內nei，部bu分fen環huan保bao信xin息xi采cai集ji點dian位wei於yu偏pian僻pi地di區qu，而er且qie地di理li位wei置zhi分fen散san。因yin此ci采cai用yongGPRS網絡是其理想的選擇。
4、係統建設成本低：
由於采用GPRS公網平台，無需建設網絡，隻需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。
5、係統運營成本低：
采用GPRS公網通信，全國範圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫遊費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了係統的低成本通信。
6、可對各監測點儀器設備進行控製：
通過GPRS數據監控中心，可實現對現場設備的遠程控製，例如：遠程開關控製，遠程複位控製，遠程狀態查詢，遠程參數配置，遠程固件升級等。
7、係統的傳輸容量，擴容性能好：
油井監控中心要和每一個油井數據采集點實現實時連接。由於油井數據采集點數量眾多，係統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由於係統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監控中心可輕鬆支持幾千個現場采集點的通信接入。
8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：
雖然與遠在千裏的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻隻需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一台普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電台小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。
三、解決方案介紹
由於GPRS通信是基於IP地址的數據分組通信網絡，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。
（一）係統結構
1、油田信息采集點：
油田信息采集點通過油井控製器自動采集油井信息，通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，油井控製器采集到的數據通過GPRS DTU終端的內置嵌入式處理器對數據進行處理、協議封裝後發送到GPRS無線網絡。
2、油田中心站：
a）公網接入方案：服務器采用公網方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等，申請公網固定IP地址；可以實現中小容量的數據采集應用。
b）專網接入方案：服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址，與GPRS網絡相連。由於DDN專線可提供較高的帶寬，當油田信息采集點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現大容量數據采集應用。
監控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據後先進行AAArenzheng，houchuansongdaojiankongzhongxinjisuanjizhuji，tongguoxitongruanjianduishujujinxinghaiyuanxianshi，bingjinxingshujuchuli，zheyangjinyibuzengqianglexitongshujutongxinanquanxingneng。
3、GPRS/GSM移動數據傳輸網絡：
油田信息采集點的數據經GPRS/GSM網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理，轉換成在公網數據傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數據網絡進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。
（二）係統方案
各采集點使用GPRS透明數據傳輸終端，通過移動GPRS網絡與監控中心相連。各采集點使用移動通信公司的GPRS普通數據卡或APN專用數據卡，同時監控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 並與采集點信息進行關聯，以便識別和維護處理。油田信息中心運行監控軟件，實時采集油田數據。
經授權的信息采集點均可以使用本係統：
1、油田信息采集點必須使用移動統一的APN卡，用戶使用本卡隻能用於與油田信息監孔中心通信。
2、終端設備使用成都眾山科技有限公司提供的GPRS移動數據通信終端。
3、用戶登記：符合油田管理部門的規定。
（三）產品特性
係統采用ZSD3120 GPRS DTU無線透明數據傳輸終端。產品基於中國移動的GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口, 可直接與PC、單片機係統、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數據集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控製中心與眾多遠端站點之間的數據采集和控製。
1、內置TCP/IP協議棧，針對GPRS網絡優化
2、提供GPRS無線數據雙向傳輸功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+標準
5、支持自動心跳，保持永久在線
6、透明數據傳輸：為用戶的數據設備提供雙向100K大容量數據緩衝區，支持大數據包傳輸
7、自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網、連接網絡，支持用戶端發起命令連接或遠程喚醒連接
8、提供短信通道，內置Unicode國際編碼轉換表
9、支持遠程短信/電話喚醒
10、實時監測網絡連接情況，掉線自動重撥功能
11、支持中心為固定IP或動態域名
12、心跳報告時間間隔用戶可設定
13、支持點對點、點對多點、多點對多點對等 數據傳輸
14、支持APN數據專網業務
15、安裝靈活、使用方便、可靠
16、支持多數據中心，自動切換
17、適應低溫和高溫工作環境
18、EMC抗幹擾設計，適合電磁惡劣環境應用
19、複合式看門狗技術，永不當機
20、整機低功耗技術，在線待機電流<20mA
（四）係統功能
1、數據檢測功能：自動監測、記錄采油設備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、液位、界麵、含水、示功圖、紅外報警等數據。采集數據的格式為模擬、數字和串行通信口。還能完成流量和電度的積算。
2、數據共享功能：所測數據以及采油設備的工作狀態可以傳輸到局域網上，實現多方遠程數據共享。
3、顯示功能：總流程顯示、分組流程顯示、全部數據列表、分組數據列表、單個儀表曆史數據列表，對於日、月、年顯示、故障列表顯示。
4、輔助分析功能：及時發現停電、缺相、油管堵塞、盜油、液麵過低、配重不平衡等異常情況。
5、報警功能：如(ru)果(guo)檢(jian)測(ce)值(zhi)超(chao)過(guo)設(she)定(ding)範(fan)圍(wei)，即(ji)聲(sheng)光(guang)告(gao)警(jing)，並(bing)能(neng)在(zai)屏(ping)幕(mu)上(shang)顯(xian)示(shi)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)的(de)儀(yi)表(biao)名(ming)稱(cheng)以(yi)及(ji)參(can)數(shu)超(chao)出(chu)的(de)範(fan)圍(wei)，若(ruo)有(you)多(duo)個(ge)數(shu)據(ju)報(bao)警(jing)，將(jiang)按(an)順(shun)序(xu)顯(xian)示(shi)超(chao)值(zhi)列(lie)表(biao)。
6、權限設置功能：權限設置分一般操作員、管理員、超級係統管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限製
（五）安全措施
本係統需要極高的係統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自係統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火牆等。穩定是指係統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，係統也不能中斷運行。
數據中心可通過公網接入,或者到移動專網接入，采用公網接入方式成本比較低，企業不用租用專線，而使用數據專線接入時，GPRS數據傳輸設備要經過Radius服務器的認證, 整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。
1、APN數據專網模式：企業內部網絡中配置APN服務器，移動終端使用APN數據專網，由於采用數據專網,服務器與公網Internet隔離,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某係統的範圍,隻有屬於指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
3、可以為每個GPRS數據傳設備單獨配置 DTU ID號和密碼，通過數據中心在其登陸時進行應用層認證，其他沒有數據中心分配的DTU ID號和密碼的GPRS的設備將無法登錄進入係統，係統的安全性進一步增強。
4、數據加密：可對整個數據傳送過程進行加密保護。
5、網絡接入安全鑒定機製：采用防火牆軟件，設置網絡鑒權和安全防範功能，保障係統安全。
四、結論
數據中心采用有線方式，租用靜態IP目前費用約800~1500元/月。采集點采用GPRS無線方式，流量費用目前有包月製和按數據量兩種收費方式，按流量計算0.01元-0.03元/KB，而包月製20元/月有1024KB流量，可滿足目前數據采集係統的實際數據量，估計日後其費用會逐步降低。
該監控係統中，使用組態軟件和GPRS無線數傳終端，係統無線遙測遙控主機（RTU）將jiang檢jian測ce到dao的de單dan口kou采cai油you井jing的de現xian場chang狀zhuang態tai，通tong過guo無wu線xian方fang式shi傳chuan送song給gei監jian控kong中zhong心xin，從cong而er實shi現xian各ge單dan井jing狀zhuang態tai的de集ji中zhong監jian控kong，減jian少shao人ren員yuan投tou入ru，有you力li的de縮suo短duan油you井jing故gu障zhang發fa現xian和he排pai除chu時shi間jian，極ji大da的de提ti高gao了le生sheng產chan效xiao率lv，同tong時shi係xi統tong的de性xing價jia比bi特te高gao。另ling外wai，本ben係xi統tong還hai非fei常chang適shi合he輸shu油you管guan漏lou油you，盜dao油you監jian測ce，在zai多duo家jia采cai油you場chang中zhong使shi用yong，取qu得de了le較jiao好hao的de經jing濟ji效xiao益yi和he社she會hui效xiao益yi。
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