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摘 要：本文提出了一種基於GPRS 的輸油管道遠程監控係統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS 技術的基本知識，描述了GPRS 無線傳輸應用於石油化工數據傳輸的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。
關鍵詞：GPRS；DDN；環保；輸油；在線；遠程；監控；油井
一、背景介紹
由you於yu油you田tian所suo在zai地di理li位wei置zhi往wang往wang具ju有you特te殊shu的de環huan境jing，因yin而er實shi現xian油you田tian之zhi間jian的de通tong信xin首shou要yao問wen題ti就jiu是shi要yao克ke服fu地di理li環huan境jing所suo帶dai來lai的de限xian製zhi，架jia設she一yi個ge龐pang大da的de通tong信xin係xi統tong是shi一yi個ge費fei時shi耗hao資zi金jin的de過guo程cheng，也ye給gei係xi統tong維wei護hu帶dai來lai很hen大da的de困kun難nan，地di形xing的de起qi伏fu不bu平ping導dao致zhi鋪pu設she電dian纜lan後hou不bu宜yi傳chuan導dao，同tong時shi電dian纜lan穿chuan過guo煉lian油you廠chang可ke能neng是shi潛qian在zai的de危wei險xian。GPRS無線網絡在油井監控係統中的應用充分發揮了它的優勢，以上所描述的問題迎刃而解。目前，全國許多大油田都已經在使用GPRS無線技術，為油田的生產和管理提供了很大的便利，大大提高了生產效率，降低了生產成本。
二、係統特點
GPRS無線網絡具備如下特點：
1、良好的實時響應與處理能力：與短消息服務比較，由於GPRS具有實時在線特性，係統無時延，係統能夠同時實時收取、處理多個監測點的各種數據，無需輪巡就可以同步監測點的時鍾可很好的滿足係統對數據采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程儀器設備控製：由於采用GPRS雙向傳輸係統，監控中心可以反向實現對儀器設備的時間校正、狀態報告、開關以及其他監測、控製等功能；
3、建設成本低：可充分利用現有GPRS網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通信時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。
4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟GPRS網wang絡luo，係xi統tong投tou入ru運yun行xing時shi基ji本ben不bu需xu要yao調tiao試shi，安an裝zhuang簡jian捷jie。采cai用yong超chao短duan波bo通tong信xin時shi安an裝zhuang調tiao試shi工gong作zuo量liang大da，要yao先xian進jin行xing現xian場chang信xin號hao測ce試shi，天tian線xian鐵tie架jia架jia設she，天tian線xian方fang向xiang角jiao度du調tiao試shi等deng工gong作zuo。
5、覆蓋範圍廣：goujianyoujingyuanchengjiankongxitongyaoqiushujutongxinfugaifanweiguang，kuorongwuxianzhi，jierudidianwuxianzhi，nengmanzushanqu，xiangzhenhekuadiqudejieruxuqiu。youyujiankongdianshuliangzhongduo，bufenjiankongdianweiyupianpidiqu，erqiediliweizhifensan。caiyongchaoduanbotongxunfangshi，fugaifanweizhiyou30多公裏；而用GPRS方式，理論上在無線GPRS網絡的覆蓋範圍之內，都可以實現監控。
6、數據傳輸速率高：GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2Kbps，實際應用時數據傳輸速率在40 Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電台傳送速率多為2.4kbit/s或更低。
7、係統的傳輸容量大：監控中心站要和每一個管網監控點實現實時連接。由於監控點數量眾多，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。
8、通信費用低，可按時間和流量進行收費。
9、係統易於擴展和維護。
三、係統組成
（圖）油井遠程監控係統示意圖
GPRS油井遠程監控係統采用集散式監控結構主要由監控中心，GPRS DTU（GPRS數傳），油井數據采集終端三部分組成。
1、油井數據采集終端
油井數據終端可檢測抽油機的載荷，電潛泵井電機電流，功率因數，井口溫度，井口壓力，井底流量等數據。數據采集終端設備通過RS232/RS485/RS422串口把采集到的數據傳送給GPRS DTU。通過GPRS DTU接入移動公司為油田中心站提供的專用的GPRS網絡,網絡對油田信息采集點的接入地點，時間，數量沒有限製可以隨時增減。可以滿足山區，偏遠地區和跨地區接入的需求。
采集終端主要功能：自(zi)動(dong)監(jian)測(ce)，記(ji)錄(lu)采(cai)油(you)設(she)備(bei)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)，電(dian)流(liu)，電(dian)度(du)，溫(wen)度(du)，壓(ya)力(li)，流(liu)量(liang)，液(ye)位(wei)，界(jie)麵(mian)，含(han)水(shui)，示(shi)功(gong)圖(tu)，紅(hong)外(wai)報(bao)警(jing)等(deng)數(shu)據(ju)。采(cai)集(ji)數(shu)據(ju)的(de)格(ge)式(shi)為(wei)模(mo)擬(ni)，數(shu)字(zi)和(he)串(chuan)行(xing)通(tong)信(xin)口(kou)。還(hai)能(neng)完(wan)成(cheng)流(liu)量(liang)和(he)電(dian)度(du)的(de)積(ji)算(suan)。還(hai)有(you)輔(fu)助(zhu)分(fen)析(xi)功(gong)能(neng)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)停(ting)電(dian)，缺(que)相(xiang)，油(you)管(guan)堵(du)塞(sai)，盜(dao)油(you)，液(ye)麵(mian)過(guo)低(di)，配(pei)重(zhong)不(bu)平(ping)衡(heng)等(deng)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)。
2、GPRS DTU介紹
DTU是指數據終端設備（Data Terminal unit),可以理解為下位GPRS發射終端，在進行通信時，傳輸數據的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對所傳信息進行格式轉換和數據整理校驗。
GPRS通信網絡的優點之一就是支持GPRS終端設備持續在線，因此GPRS DTU在設計上都支持持續在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持持續在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開），支持斷線自動重連，自動重撥號等特點。
3、數據監控中心
本係統中網絡代理服務器可采用ADSL，LAN等INTELNET公網連接或移動提供DDN專線接入方式連接，GPRS數據傳輸終端上電後，它會根據預先設定在其內部的IP地址來主動訪問網絡代理服務器，通過代理服務器和監控中心建立TCP/IP鏈路。監控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當主站要向某個監控終端提出數據請求時，它會根據IP地址和ID號來找到對應的終端，將命令下發到該終端，終端響應後通過GRPS數shu據ju傳chuan輸shu終zhong端duan把ba數shu據ju發fa到dao網wang絡luo代dai理li服fu務wu器qi端duan口kou，通tong過guo端duan口kou影ying射she轉zhuan發fa到dao監jian控kong中zhong心xin主zhu站zhan，即ji完wan成cheng了le一yi個ge應ying答da式shi的de通tong訊xun流liu程cheng，當dang油you田tian信xin息xi采cai集ji點dian數shu量liang增zeng加jia，中zhong心xin不bu用yong擴kuo容rong即ji可ke滿man足zu需xu求qiu。
在(zai)數(shu)據(ju)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)監(jian)控(kong)室(shi)能(neng)迅(xun)速(su)準(zhun)確(que)掌(zhang)握(wo)油(you)田(tian)管(guan)理(li)局(ju)轄(xia)區(qu)內(nei)各(ge)種(zhong)油(you)井(jing)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)隱(yin)患(huan)，遙(yao)控(kong)啟(qi)停(ting)抽(chou)油(you)設(she)備(bei)。可(ke)以(yi)采(cai)集(ji)存(cun)儲(chu)所(suo)有(you)檢(jian)測(ce)數(shu)據(ju)，如(ru)采(cai)油(you)設(she)備(bei)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)，溫(wen)度(du)，壓(ya)力(li)，流(liu)量(liang)，液(ye)位(wei)，界(jie)麵(mian)，含(han)水(shui)等(deng)參(can)數(shu)。 同時也具有係統報警功能，係統綜述功能。
四、係統安全性
係統需要很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壞，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使用VPN接入到移動GPRS網，采用VPN方式成本比較低，企業不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，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。另外，數據中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高，穩定可靠。
對於安全性要求非常高的係統，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高係統的安全性。
1、VPN虛擬專網模式：企業內部網絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對 整個數據傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。
2、利用SIM卡的號碼，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、對於特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數據中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入係統，係統的安全性進一步增強。
五、總結
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實shi際ji應ying用yong中zhong，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。
采用GPRS無線傳輸數據通訊方法解決了遠程監測係統的通訊問題，比起其它有線通訊方式有著不可比擬的優越性。隨著GPRS網絡的逐漸完善和應用技術的不斷成熟，GPRS的應用領域也會越來越廣闊。
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