CN103353749A - 基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统，包括：火焰监控摄像机、视频采集单元、RFID读卡器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器、数据传输单元、网络传输单元、工控主机，所述网络传输单元包括WIFI单元和3G通讯单元。本发明的优点是利用自动控制技术、GIS技术、RFID技术、计算机技术、网络通信技术、移动式监控技术对清蜡机实施综合监控管理，实现了对清蜡机运行数据的科学规范地监测并为安全生产提供了有力的保障，大大提高了工作效率并降低了管理成本，节能减排利于环保，具有较强的实用价值和现实意义。

Description

基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统

技术领域

本发明涉及基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统,属于物联网控制技术领域。

背景技术

目前，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，目前，传统的技术是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，其缺点是：一方面无法真正掌握采油现场清蜡设备的工作状况；在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故；另一方面这种传统落后的监控技术会造成人员工作懈怠并以各种理由拖延清蜡工作从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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统，本发明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，旨在监测清蜡设备的安全运行并实现远程控制。

本发明包括：火焰监控摄像机、视频采集单元、RFID读卡器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器、数据传输单元[DTU(Data Transfer unit)]、网络传输单元、工控主机，所述网络传输单元包括WIFI单元和3G通讯单元。

所述火焰监控摄像机、视频采集单元、网络传输单元和工控主机依次连接，所述RFID读卡器与网络传输单元连接，所述流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器分别与数据传输单元连接；所述数据传输单元与网络传输单元连接。

本发明采集数据的同时通过3G通讯单元与调度数据中心进行数据交互，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。

所述流量传感器：用于监测清蜡机的燃气流量/燃油流量、入水流量、蒸汽流量，并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；

所述温度传感器：用于监测清蜡机炉膛温度、炉膛出口温度、蒸汽温度、烟温。

所述压力传感器：用于监控蒸汽出口压力，监控蒸汽是否达到清蜡所需压力。

所述气敏传感器：用于监控油井产出气体浓度；

所述火焰监控摄像机：用于监控清蜡机火焰情况。

所述数据传输单元：集成配备传感器接口并完成数值转换；

所述视频采集单元：用于提供视频接口并完成视频数字化转化；

所述RFID读卡器采用RFID技术，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。

所述WIFI单元、3G通讯单元：通过WIFI、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。

本发明能够监控以下参数：

1、供电：用于监控清蜡机的供电情况。

2、燃烧状态：监控清蜡机的火焰情况。

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，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。

本发明的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。

由于本发明内置了网口和WiFi、3G/GPRS通讯单元，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。

本发明的3G通讯单元分内网和外网系统，分别内置于接收控制端和采集控制端。

本发明的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无线局域网技术由于带宽较大，可同时实现图像和视频的数据传输，本发明采用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和指令传输。

本发明的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。

本发明的优点是利用自动控制技术、GIS技术、RFID技术、计算机技术、网络通信技术、移动式监控技术对清蜡机实施综合监控管理，实现了对清蜡机运行数据的科学规范地监测并为安全生产提供了有力的保障，大大提高了工作效率并降低了管理成本，节能减排利于环保，具有较强的实用价值和现实意义。

附图说明

图1是本发明所述基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明包括：火焰监控摄像机、视频采集单元、RFID读卡器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器、数据传输单元[DTU(Data Transfer unit)]、网络传输单元、工控主机，所述网络传输单元包括WIFI单元和3G通讯单元。

所述火焰监控摄像机、视频采集单元、网络传输单元和工控主机依次连接，所述RFID读卡器与网络传输单元连接，所述流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器分别与数据传输单元连接；所述数据传输单元与网络传输单元连接。

本发明主要用于监控和调整各个清蜡机的运行状态，其功能包括以下内容：

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）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，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，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。

本发明运用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索的功能。

本发明能够对于如进汽流量、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，就立即报警，同时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。

本发明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的预测。另外，还能提供报警或变量记录档案库数据的运行报表。

本发明能够进行气象信息监控，具有丰富的接口特性，本发明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。本发明具有完备的冗余架构，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。

本发明由于采用了一键式全程自动控制系统，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/煤粉量等功能，实现了无须人工干预或较少人工干预的目标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统，其特征在于，包括：火焰监控摄像机、视频采集单元、RFID读卡器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器、数据传输单元、网络传输单元、工控主机；

所述火焰监控摄像机、视频采集单元、网络传输单元和工控主机依次连接，所述RFID读卡器与网络传输单元连接，所述流量传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器分别与数据传输单元连接；所述数据传输单元与网络传输单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的油田清蜡作业设备远程监控系统，其特征在于，所述网络传输单元包括WIFI单元和3G通讯单元。

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