CN104632190B - 一种油气井参数采集方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种油气井参数采集方法和系统，所述方法包括：为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项；属性字段用于表征采集设备的属性；测量值字段用于记载采集设备所采集的测量值；将参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与参数项所对应的采集设备适配；控制装置获取采集设备所采集的测量值，并以测量值为测量值字段内容，与属性字段组成参数数据。通过本申请，可以根据需要自由选择采集设备种类和数量；在采集设备将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据；由于无论是哪种采集设备，均可以将参数数据可以正确的解析，因此，本申请可以有效的增加配置传感器或智能仪表等采集设备的灵活性。

Description

一种油气井参数采集方法和系统

技术领域

本发明涉及油气采集领域，特别是涉及一种油气井参数采集方法和系统。

背景技术

目前，油气井(包括石油、天然气、煤层气、页岩气和致密砂岩气等)的参数采集，包括人工采集参数和通过油气井参数采集系统实现参数的自动化采集两种，其中，自动化采集的方式中，油气井参数采集系统通过需要采集的参数安装相应的传感器或智能仪表采集初级的参数数据，然后由专门的控制系统周期性读取每一个传感器或智能仪表中初级的参数数据后生成目标物理参数数据，从而达到替代人工的目的，此种方式的优点是可以大大降低人力消耗，同时可以提高参数的采集频度，并且为自动控制创造了条件。

现有技术中的油气井参数采集系统中，已经预定义了其所包括的参数项，一般的，参数项可以包括：气产量、累计气产量、气体温度、液体产量、累计产液量、液体温度、井下温度、井底流压、套压、管线压力、泵转速、电机电压、电机电流、电机频率、电机转速等，这些参数项在该油气井参数采集系统出厂时便已经确定；此外，现有技术中的油气井参数采集系统所能支持的采集设备(如传感器和智能仪表)的类型也是确定的，即，只有符合生产厂家规定的传感器和智能仪表才能与相应的油气井参数采集系统配合使用。

发明人经过研究发现，通过现有技术中油气井参数采集系统进行油气井参数的采集方式，至少存在以下缺陷：

无法根据需求的不同灵活配置不同的采集设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供油气井参数采集方法和系统，以实现可以灵活的配置采集设备的目的，具体的：

本发明实施例提供了一种油气井参数采集方法，包括步骤：

S11、为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项；所述参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，所述属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；所述属性字段用于表征所述采集设备的属性；所述测量值字段用于记载所述采集设备所采集的测量值；

S12、将所述参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与所述参数项所对应的采集设备的属性适配；

S13、所述控制装置获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据。

优选的，在本发明实施例中，所述预定义的属性字段，还包括：

参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合。

优选的，在本发明实施例中，还包括步骤：

当所述采集设备所采集的数据或信号与预设的通讯协议类型不符时，通过与所述采集设备对应的转换设备将所述采集数据或信号转换为预设协议的测量值。

优选的，在本发明实施例中，所述预设的通讯协议包括：

Modbus协议。

优选的，在本发明实施例中，所述控制装置获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据，包括：

S21、根据所述参数项中的所述属性字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备的参数数据的Modbus读寄存器指令；

S22、将所述Modbus读寄存器指令发送至与所述采集设备对应的端口；

S23、接收所述采集设备返回的测量值；

S24、将所述测量值记载至所述参数数据中的所述测量值字段；

S25、将所述测量值字段与所述属性字段共同组成为所述参数数据并保存。

优选的，在本发明实施例中，当所述控制装置包括下位机和上位机时，还包括步骤：

所述下位机组成所述参数数据后，将所述参数数据传输至所述上位机；

所述上位机根据所述参数数据所包括的测量值字段和多个预定义的属性字段解析所述参数数据，将所述测量值字段中的测量值与对应的采集设备关联。

在本申请的另一面，还提供了一种油气井参数采集系统，包括控制装置，和，与所述控制装置连接通讯的多个采集设备；

所述控制装置包括：

参数项配置单元，用于为每个所述采集设备建立对应的参数项；所述参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，所述属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；所述属性字段用于表征所述采集设备的属性；所述测量值字段用于记载所述采集设备所采集的测量值；

属性设置单元，用于将所述参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与所述参数项所对应的采集设备的属性适配；

数据生成单元，用于获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据。

优选的，在本发明实施例中，所述预定义的属性字段，还包括：

参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合。

优选的，在本发明实施例中，还包括：

协议转换单元，用于当所述采集设备所的采集数据与预设的通讯协议类型不符时，通过与所述采集设备对应的转换设备将所述采集数据转换为预设协议的测量值。

优选的，在本发明实施例中，所述预设的通讯协议包括：

Modbus协议。

优选的，在本发明实施例中，所述数据生成单元包括，包括：

指令生成模块，用于根据所述参数项中的所述属性字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备的参数数据的Modbus读寄存器指令；

指令发送模块，用于将所述Modbus读寄存器指令发送至与所述采集设备对应的端口；

测量值接收模块，用于接收所述采集设备返回的测量值；

测量值记载模块，用于将所述测量值记载至所述参数数据中的所述测量值字段；

数据合成模块，用于将所述测量值字段与所述属性字段共同组成为所述参数数据并保存。

优选的，在本发明实施例中，所述控制装置包括下位机和上位机：

所述下位机用于组成所述参数数据，并将将所述参数数据传输至所述上位机；

所述上位机用于根据所述参数数据所包括的测量值字段和多个预定义的属性字段解析所述参数数据，将所述测量值字段中的测量值与对应的采集设备关联。

从上述技术方案可以看出，在本申请中，通过预先设定参数项中的参数数据的格式，使得在为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项后，可以根据每个采集设备的自身属性的不同，设置其参数项中的预定义的属性字段，这样，在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据，由于组合形成的参数数据中包括了该采集设备对应参数标识、端口标识、数据类型、信号量范围、量程字段、设备标识和存储地址等数据，从而获得了该参数数据中的数据分析处理设备可以正确的解析出该参数数据中测量值所对应采集设备，获取端口，以及，该测量值的数值含义等信息。

由上述油气井参数采集方法可以得知，通过本发明实施例，可以根据需要自由选择采集设备种类和数量，然后为选择的采集设备按照预定的格式建立对应的参数项后，根据每个采集设备的自身属性的不同，在其参数项中的预定义的属性字段，输入对应的字段值；这样在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据；由于无论是哪种采集设备，均可以通过本发明实施例中的方式，使通过该采集设备所采集的测量值而组成的参数数据可以正确的解析，因此，本发明实施例可以有效的增加配置传感器或智能仪表等采集设备的灵活性。

本发明实施例的有益效果还可以具体描述为：

根据每个油气井中采集设备的配置数量，本申请中的参数项的数量可按照使用者的需求自行进行参数项的增减和设置，不需要油气井参数采集系统的生产厂家来修改系统设计，从而解除了油气井参数采集系统与油气井本身的耦合关系，从而节省了使用者时间和安装费用。

此外，当油气井改变设备配置或井型配置时，使用者可以方便的通过调整参数项来改系统设计，而不必等待生产厂家来修改系统设计从而节省了使用者的维护成本。

进一步的，由于通过本发明实施例，对传感器或者智能仪表这些采集设备的具体种类和型号无选择性，即，任何类型的传感器或智能仪表均可以与油气井参数采集系统组网使用，所以解除了油气井参数采集系统与特定的设备的绑定关系；从而对于使用者而言，扩大了传感器或智能仪表等采集设备的选择范围，从而有利于优化系统设计和降低成本；对于油气井参数采集系统的生产厂家而言则节省了工作量，可做到一次设计适应所有采集设备。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述油气井参数采集方法的步骤示意图；

图2为本申请中所述油气井参数采集方法的又一步骤示意图；

图3为本申请中所述油气井参数采集系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现可以灵活的配置采集设备的目的，本发明实施例提供了一种油气井参数采集方法，如图1所示，包括步骤：

S11、为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项；参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；属性字段用于表征采集设备的属性；测量值字段用于记载采集设备所采集的测量值；

在本申请中，所述控制装置可以为具有数据处理能力的计算机，或者，还可以是由上位机和下位机联合构成，其中，下位机是指设于油气井现场、用于根据各采集设备生成参数数据采集，和，对油气井设备进行控制的控制器，具体可以是可编程逻辑控制器(PLC)或工控计算机；上位机是指与下位机通过某种方式实现数据通信的计算机系统，可以与多个下位机通信，通过与分别处于多个油气井中的多个下位机之间的数据通讯，从而可以对接收到的数据进行相应的处理，或是通过向下位机发送控制指令，以实现对于相应采集设备的控制。此外，本申请中的采集设备具体可以是各种用于采集参数的传感器和智能仪表。

在本申请中，每个与控制装置连接的采集设备，均要在控制装置中建立对应参数项，比如气体温度传感器的气温参数项，或是，液体温度传感器的液温参数项等；油气井中的每个采集设备均有对应的参数项，本申请中的参数项具有统一的格式，即，参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，其中测量值字段用于记载与该参数项所对应的采集设备所采集的测量值；而多个预定义的属性字段则用于表征该采集设备的多种属性。

属性字段具体可以包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段等。其中，

参数标识字段，用于区别标识该采集设备的参数数据，其字段值具体可以是一个编号数值；

端口标识字段，用于标识与参数数据对应的采集设备在与控制装置连接时，所使用的控制装置的端口，其字段值具体可以是该端口的端口编号；

数据类型字段用于表明采集设备所采集的测量值所使用的数据类型，具体可以包括单精度浮点、双精度浮点、16位整数、无符号16位整数、32位整数、无符号32位整数等；

信号量范围字段，用于当采集设备为模拟信号的传感器时，为该传感器指定的信号量的范围；

量程字段，用于当采集设备为模拟信号的传感器时，对于为模拟信号的参数项，需要指定参数数据实际值的范围；其字段值具体可以参数数据的最小值和参数数据的最大值；其中，参数数据的最小值对应信号量的范围内的最小值，参数数据的最大值对应信号量的范围内的最大值，控制装置通过测量值、量程和信号量范围可以计算实际的采集值；

存储地址字段，用于记载采集设备所采集的测量值的存储地址。

S12、将参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与参数项所对应的采集设备适配；

在建立的与采集设备对应的参数项后，就可以通过该采集设备的属性来设置该参数项中的各个预定义的属性字段了，具体的可以包括：

可以按照参数项的建立先后顺序，将编号值作为参数标识字段的字段值；然后，根据该采集设备占用的端口号，来设置标识字段的字段值；然后，根据采集设备的所采集测量值的数据类型设置数据类型字段中的字段值；当采集设备为模拟信号的传感器时，还需要设置该采集设备的信号量范围字段和量程字段，最后，为了可以获取到采集设备的测量值，还需要在存储地址字段设置该采集设备采集测量值的存储地址；在本申请中，设置参数项中的各个预定义的属性字段的具体顺序可以根据本领域人员的需要自行排列，在此并不做具体的限定。

由于采集设备的种类具有多样化，不但其采集的信号有数字数据和模拟量信号之分，各采集设备所能支持的通讯协议也是可能不同的，为此，为了可以使控制装置可以同时与多种各采集设备进行通讯，可以预设通讯协议类型，然后通过为每个与预设的通讯协议类型不符的采集设备设置转换设备，来统一各个采集设备与控制装置的通讯协议，从而可以将采集设备所采集的采集数据或信号转换为预设协议的测量值。

由于Modbus协议是应用最广泛的工业现场总线协议之一，所以很多的智能仪表支持Modbus协议；为了减少协议的转换，在本申请中，优选的将各采集设备与控制装置的通讯协议预设为Modbus协议，即，将预设的通讯协议设置为Modbus协议；这样，在本申请中，采集设备的种类具体可以包括有：支持Modbus协议的智能仪表、不支持Modbus协议的智能仪表，以及，采集模拟信号的传感器；为了统一通讯协议，转换设备可以设置为：每个不支持Modbus协议的智能仪表通过一个对应的多路Modbus协议转换模块，将该智能仪表所采集的初始数据转换为符合Modbus协议的测量值，对于采集模拟信号的传感器，则需要模数转换模块将该传感器所采集的模拟信号转换成符合Modbus协议的数字信号(即，测量值)；在实际应用中，一个模数转换模块可以支持多个采集模拟信号的传感器，以节约成本。经过上述设置，可以从物理上确保控制装置能与所有的传感器和智能仪表以Modbus协议进行通信。

当将各采集设备与控制装置的通讯协议预设为Modbus协议时，优选的，预定义的属性字段，还可以包括参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合，其中：

参数名称字段可以作为用于在人机交互界面中，用于标识参数项的友好名称，以使用户可以方便直观的识别该参数项；

设备标识字段，对于支持Modbus协议的智能仪表来说，是指该智能仪表的Modbus设备地址，对于不支持Modbus协议的智能仪表，是指该智能仪表对应的多路Modbus协议转换模块的设备地址，对于模拟信号传感器，是指与该模拟信号传感器对应的模数转换模块的Modbus设备地址。

设备数据类型字段，由于不同的Modbus设备内部采用的数据类型与所述预定义属性字段中的数据类型字段的数据类型可能不一致，为此，通过设备数据类型字段可以指定Modbus内部数据类型，从而可以实现上述两种数据类型的转换；具体的，设备数据类型字段的取值可以包括单精度浮点、双精度浮点、16位整数、无符号16位整数、32位整数、无符号32位整数和字节型等。

指令类型字段，虽然目前市场上绝大多数Modbus设备使用0x03指令读取保持寄存器，但是，个别的Modbus设备会使用0x04指令读取输入寄存器来获得数据，为了灵活性考虑，设置了指令类型字段，从而可以标识该Modbus设备使用的指令读取类型。

Endian方式类型字段，通过设有Endian方式类型字段，从而可以标识参数项对应的Modbus设备内部的数据Endian方式，以便控制装置正确解读参数数据。

S13、控制装置获取所述采集设备所采集的测量值，以测量值为测量值字段内容，与属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据。

在本申请中，当控制装置获取了采集设备采集的测量值后，将该测量值作为与该采集设备对应的参数项中测量值字段的内容，记载至参数数据中，由于该参数项中的其他预定义字段已经在步骤S12中设置完成，因此，就可以组合成为完整的参数数据。

在实际应用中，控制装置获取采集设备所采集的测量值，以测量值为测量值字段内容，与属性字段组成采集设备所对应的参数项中的参数数据，具体可以如图2所示，包括：

S21、根据参数项中的属性字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备的参数数据的Modbus读寄存器指令；

在参数项中的属性字段中，包括有指令类型字段，所以可以根据其中的内容采用正确的读取指令类型来读取不同的采集设备中的数据。

S22、将Modbus读寄存器指令发送至与采集设备对应的端口；

由于在参数项中的属性字段中，还包括有端口标识字段，所以可以根据其中的内容将读取指令下发至对应的端口。

S23、接收采集设备返回的测量值；

通过与采集设备的连接端口，控制装置可以正确的接收采集设备返回的测量值。

S24、将测量值记载至参数数据中的测量值字段；

在与采集设备对应的参数项中，已经设定了该参数数据中的其他属性字段，在获取测量值后，还需要将测量值记载至参数数据中的测量值字段。

S25、将测量值字段与属性字段共同组成为参数数据并保存。

在将测量值记载至参数项中的测量值字段，就组成了参数数据，在保存了该参数数据后，由于该参数数据记载有多个属性字段，所以，该参数数据可以正确的解析。

综上所述，在本申请中，通过预先设定参数项中的参数数据的格式，使得在为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项后，可以根据每个采集设备的自身属性的不同，设置其参数项中的预定义的属性字段，这样，在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据，由于组合形成的参数数据中包括了该采集设备对应参数标识、端口标识、数据类型、信号量范围、量程字段、设备标识和存储地址等数据，从而获得了该参数数据中的数据分析处理设备可以正确的解析出该参数数据中测量值所对应采集设备，获取端口，以及，该测量值的数值含义等信息。

由上述油气井参数采集方法可以得知，通过本发明实施例，可以根据需要自由选择采集设备种类和数量，然后为选择的采集设备按照预定的格式建立对应的参数项后，根据每个采集设备的自身属性的不同，在其参数项中的预定义的属性字段，输入对应的字段值；这样在在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据；由于无论是哪种采集设备，均可以通过本发明实施例中的方式，使通过该采集设备所采集的测量值而组成的参数数据可以正确的解析，因此，本发明实施例可以有效的增加配置传感器或智能仪表等采集设备的灵活性。

本发明实施例的有益效果还可以具体描述为：

根据每个油气井中采集设备的配置数量，本申请中的参数项的数量可按照使用者的需求自行进行参数项的增减和设置，不需要油气井参数采集系统的生产厂家来修改系统设计，从而解除了油气井参数采集系统与油气井本身的耦合关系，从而节省了使用者时间和安装费用。

此外，当油气井改变设备配置或井型配置时，使用者可以方便的通过调整参数项来改系统设计，而不必等待生产厂家来修改系统设计从而节省了使用者的维护成本。

进一步的，由于通过本发明实施例，对传感器或者智能仪表这些采集设备的具体种类和型号无选择性，即，任何类型的传感器或智能仪表均可以与油气井参数采集系统组网使用，所以解除了油气井参数采集系统与特定的设备的绑定关系；从而对于使用者而言，扩大了传感器或智能仪表等采集设备的选择范围，从而有利于优化系统设计和降低成本；对于油气井参数采集系统的生产厂家而言则节省了工作量，可做到一次设计适应所有采集设备。

在本申请的另一面，还提供了一种油气井参数采集系统，如图3所示，包括控制装置01和与控制装置01连接通讯的多个采集设备02；

控制装置01包括参数项配置单元11、属性设置单元12和数据生成单元13，其中：

参数项配置单元11用于为每个采集设备02建立对应的参数项；参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；属性字段用于表征采集设备02的属性；测量值字段用于记载采集设备02所采集的测量值；属性设置单元12用于将参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与参数项所对应的采集设备02的属性适配；数据生成单元13用于获取采集设备02所采集的测量值，以测量值为测量值字段内容，与属性字段组成采集设备02所对应的参数项中的参数数据。

在本申请中，控制装置01可以为具有数据处理能力的计算机，或者，还可以是由上位机和下位机联合构成，其中，下位机是指设于油气井现场、用于根据各采集设备02生成参数数据采集，和，对油气井设备进行控制的控制器，具体可以是可编程逻辑控制器(PLC)或工控计算机；上位机是指与下位机通过某种方式实现数据通信的计算机系统，可以与多个下位机通信，通过与分别处于多个油气井中的多个下位机之间的数据通讯，从而可以对接收到的数据进行相应的处理，或是通过向下位机发送控制指令，以实现对于相应采集设备02的控制。此外，本申请中的采集设备02具体可以是各种用于采集参数的传感器和智能仪表。

在本申请中，每个与控制装置01连接的采集设备02，均要在控制装置01中建立对应参数项，比如气体温度传感器的气温参数项，或是，液体温度传感器的液温参数项等；参数项配置单元11为油气井中的每个采集设备02均设有对应的参数项，本申请中的参数项具有统一的格式，即，参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，其中测量值字段用于记载与该参数项所对应的采集设备02所采集的测量值；而多个预定义的属性字段则用于表征该采集设备02的多种属性。

属性字段具体可以包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段等。其中，

参数标识字段，用于区别标识该采集设备的参数数据，其字段值具体可以是一个编号数值；

端口标识字段，用于标识与参数数据对应的采集设备在与控制装置连接时，所使用的控制装置的端口，其字段值具体可以是该端口的端口编号；

数据类型字段用于表明采集设备所采集的测量值所使用的数据类型，具体可以包括单精度浮点、双精度浮点、16位整数、无符号16位整数、32位整数、无符号32位整数等；

信号量范围字段，用于当采集设备为模拟信号的传感器时，为该传感器指定的信号量的范围；

量程字段，用于当采集设备为模拟信号的传感器时，对于为模拟信号的参数项，需要指定参数数据实际值的范围；其字段值具体可以参数数据的最小值和参数数据的最大值；其中，参数数据的最小值对应信号量的范围内的最小值，参数数据的最大值对应信号量的范围内的最大值，控制装置通过测量值、量程和信号量范围可以计算实际的采集值；

存储地址字段，用于记载采集设备所采集的测量值的存储地址。

在建立的与采集设备02对应的参数项后，属性设置单元12就可以通过该采集设备02的属性来设置该参数项中的各个预定义的属性字段了，具体的可以包括：

可以按照参数项的建立先后顺序，将编号值作为参数标识字段的字段值；然后，根据该采集设备占用的端口号，来设置标识字段的字段值；然后，根据采集设备02的所采集测量值的数据类型设置数据类型字段中的字段值；当采集设备02为模拟信号的传感器时，还需要设置该采集设备02的信号量范围字段和量程字段，最后，为了可以获取到采集设备02的测量值，还需要在存储地址字段设置该采集设备02采集测量值的存储地址；在本申请中，设置参数项中的各个预定义的属性字段的具体顺序可以根据本领域人员的需要自行排列，在此并不做具体的限定。

由于采集设备02的种类具有多样化，不但其采集的信号有数字数据和模拟量信号之分，各采集设备02所能支持的通讯协议也是可能不同的，为此，为了可以使控制装置01可以同时与多种各采集设备02进行通讯，可以预设通讯协议类型，然后通过为每个与预设的通讯协议类型不符的采集设备02设置转换设备03，来统一各个采集设备02与控制装置01的通讯协议，从而可以将采集设备02所采集的采集数据或信号转换为预设协议的测量值。

由于Modbus协议是应用最广泛的工业现场总线协议之一，所以很多的智能仪表支持Modbus协议；为了减少协议的转换，在本申请中，优选的将各采集设备与控制装置的通讯协议预设为Modbus协议，即，将预设的通讯协议设置为Modbus协议；这样，在本申请中，采集设备的种类具体可以包括有：支持Modbus协议的智能仪表、不支持Modbus协议的智能仪表，以及，采集模拟信号的传感器；为了统一通讯协议，转换设备03的设置可以如图2所示，每个不支持Modbus协议的智能仪表通过一个对应的多路Modbus协议转换模块，将该智能仪表所采集的初始数据转换为符合Modbus协议的测量值，对于采集模拟信号的传感器，则需要模数转换模块将该传感器所采集的模拟信号转换成符合Modbus协议的数字信号(即，测量值)；在实际应用中，一个模数转换模块可以支持多个采集模拟信号的传感器，以节约成本。经过上述设置，可以从物理上确保控制装置能与所有的传感器和智能仪表以Modbus协议进行通信。

当将各采集设备02与控制装置01的通讯协议预设为Modbus协议时，优选的，预定义的属性字段，还可以包括参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合，其中：

参数名称字段可以作为用于在人机交互界面中，用于标识参数项的友好名称，以使用户可以方便直观的识别该参数项；

设备标识字段，对于支持Modbus协议的智能仪表来说，是指该智能仪表的Modbus设备地址，对于不支持Modbus协议的智能仪表，是指该智能仪表对应的多路Modbus协议转换模块的设备地址，对于模拟信号传感器，是指与该模拟信号传感器对应的模数转换模块的Modbus设备地址。

设备数据类型字段，由于不同的Modbus设备内部采用的数据类型与所述预定义属性字段中的数据类型字段的数据类型可能不一致，为此，通过设备数据类型字段可以指定Modbus内部数据类型，从而可以实现上述两种数据类型的转换；具体的，设备数据类型字段的取值可以包括单精度浮点、双精度浮点、16位整数、无符号16位整数、32位整数、无符号32位整数和字节型等。

指令类型字段，虽然目前市场上绝大多数Modbus设备使用0x03指令读取保持寄存器，但是，个别的Modbus设备会使用0x04指令读取输入寄存器来获得数据，为了灵活性考虑，设置了指令类型字段，从而可以标识该Modbus设备使用的指令读取类型。

Endian方式类型字段，通过设有Endian方式类型字段，从而可以标识参数项对应的Modbus设备内部的数据Endian方式，以便控制装置正确解读参数数据。

在本申请中，当控制装置01获取了采集设备02采集的测量值后，数据生成单元13将该测量值作为与该采集设备02对应的参数项中测量值字段的内容，记载至参数数据中，由于该参数项中的其他预定义字段已经由属性设置单元12设置完成，因此，就可以组合成为完整的参数数据。

在实际应用中，数据生成单元13具体可以包括：指令生成模块、指令发送模块、测量值接收模块、测量值记载模块和数据合成模块，其中：

指令生成模块用于根据参数项中的属性字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备02的参数数据的Modbus读寄存器指令；

在参数项中的属性字段中，包括有指令类型字段，所以可以根据其中的内容采用正确的读取指令类型来读取不同的采集设备02中的数据。

指令发送模块用于将Modbus读寄存器指令发送至与采集设备02对应的端口；

由于在参数项中的属性字段中，还包括有端口标识字段，所以可以根据其中的内容将读取指令下发至对应的端口。

测量值接收模块用于接收采集设备02返回的测量值；

通过与采集设备02的连接端口，测量值接收模块可以正确的接收采集设备02返回的测量值。

测量值记载模块用于将测量值记载至参数数据中的测量值字段；

在与采集设备对应的参数项中，已经设定了该参数数据中的其他属性字段，在获取测量值后，还需要通过测量值记载模块，将测量值记载至参数数据中的测量值字段。

数据合成模块用于将测量值字段与属性字段共同组成为参数数据并保存。

在将测量值记载至参数项中的测量值字段，就组成了参数数据，在数据合成模块保存了该参数数据后，由于该参数数据记载有多个属性字段，所以，该参数数据可以正确的解析。

综上所述，在本申请中，通过预先设定参数项中的参数数据的格式，使得在为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项后，可以根据每个采集设备的自身属性的不同，设置其参数项中的预定义的属性字段，这样，在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据，由于组合形成的参数数据中包括了该采集设备对应参数标识、端口标识、数据类型、信号量范围、量程字段、设备标识和存储地址等数据，从而获得了该参数数据中的数据分析处理设备可以正确的解析出该参数数据中测量值所对应采集设备，获取端口，以及，该测量值的数值含义等信息。

由上述油气井参数采集系统可以得知，通过本发明实施例，可以根据需要自由选择采集设备种类和数量，然后为选择的采集设备按照预定的格式建立对应的参数项后，根据每个采集设备的自身属性的不同，在其参数项中的预定义的属性字段，输入对应的字段值；这样在在将采集到的该采集设备的测量值与属性字段组合后，就可以形成完整的参数数据；由于无论是哪种采集设备，均可以通过本发明实施例中的方式，使通过该采集设备所采集的测量值而组成的参数数据可以正确的解析，因此，本发明实施例可以有效的增加配置传感器或智能仪表等采集设备的灵活性。

本发明实施例的有益效果还可以具体描述为：

根据每个油气井中采集设备的配置数量，本申请中的参数项的数量可按照使用者的需求自行进行参数项的增减和设置，不需要油气井参数采集系统的生产厂家来修改系统设计，从而解除了油气井参数采集系统与油气井本身的耦合关系，从而节省了使用者时间和安装费用。

此外，当油气井改变设备配置或井型配置时，使用者可以方便的通过调整参数项来改系统设计，而不必等待生产厂家来修改系统设计从而节省了使用者的维护成本。

进一步的，由于通过本发明实施例，对传感器或者智能仪表这些采集设备的具体种类和型号无选择性，即，任何类型的传感器或智能仪表均可以与油气井参数采集系统组网使用，所以解除了油气井参数采集系统与特定的设备的绑定关系；从而对于使用者而言，扩大了传感器或智能仪表等采集设备的选择范围，从而有利于优化系统设计和降低成本；对于油气井参数采集系统的生产厂家而言则节省了工作量，可做到一次设计适应所有采集设备。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种油气井参数采集方法，其特征在于，包括步骤：

S11、为每个与控制装置连接的采集设备建立对应的参数项；所述参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，所述属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；所述属性字段用于表征所述采集设备的属性；所述测量值字段用于记载所述采集设备所采集的测量值；

S12、将所述参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与所述参数项所对应的采集设备的属性适配；

S13、所述控制装置获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据。

2.根据权利要求1所述的油气井参数采集方法，其特征在于，所述预定义的属性字段，还包括：

参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合。

3.根据权利要求2所述的油气井参数采集方法，其特征在于，还包括步骤：

当所述采集设备所采集的数据或信号与预设的通讯协议类型不符时，通过与所述采集设备对应的转换设备将所述采集数据或信号转换为预设协议的测量值。

4.根据权利要求3所述的油气井参数采集方法，其特征在于，所述预设的通讯协议包括：

Modbus协议。

5.根据权利要求4所述的油气井参数采集方法，其特征在于，所述控制装置获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据，包括：

S21、根据所述参数项中的所述属性字段中的指令类型字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备的参数数据的Modbus读寄存器指令；

S22、将所述Modbus读寄存器指令发送至与所述采集设备对应的端口；

S23、接收所述采集设备返回的测量值；

S24、将所述测量值记载至所述参数数据中的所述测量值字段；

S25、将所述测量值字段与所述属性字段共同组成为所述参数数据并保存。

6.根据权利要求5所述的油气井参数采集方法，其特征在于，当所述控制装置包括下位机和上位机时，还包括步骤：

所述下位机组成所述参数数据后，将所述参数数据传输至所述上位机；

所述上位机根据所述参数数据所包括的测量值字段和多个预定义的属性字段解析所述参数数据，将所述测量值字段中的测量值与对应的采集设备关联。

7.一种油气井参数采集系统，其特征在于，包括：控制装置，和，与所述控制装置连接通讯的多个采集设备；

所述控制装置包括：

参数项配置单元，用于为每个所述采集设备建立对应的参数项；所述参数项中的参数数据包括测量值字段和多个预定义的属性字段，所述属性字段包括：参数标识字段、端口标识字段、数据类型字段、信号量范围字段、量程字段和存储地址字段；所述属性字段用于表征所述采集设备的属性；所述测量值字段用于记载所述采集设备所采集的测量值；

属性设置单元，用于将所述参数项中参数数据的属性字段的字段值设置为与所述参数项所对应的采集设备的属性适配；

数据生成单元，用于获取所述采集设备所采集的测量值，以所述测量值为测量值字段内容，与所述属性字段组成所述采集设备所对应的参数项中的参数数据。

8.根据权利要求7所述的油气井参数采集系统，其特征在于，所述预定义的属性字段，还包括：

参数名称字段、设备标识字段、设备数据类型字段、指令类型字段和Endian方式类型字段中的一种或任意种的组合。

9.根据权利要求8所述的油气井参数采集系统，其特征在于，还包括：

协议转换单元，用于当所述采集设备所采集的数据与预设的通讯协议类型不符时，通过与所述采集设备对应的转换设备将所述采集数据转换为预设协议的测量值。

10.根据权利要求9所述的油气井参数采集系统，其特征在于，所述预设的通讯协议包括：

Modbus协议。

11.根据权利要求10所述的油气井参数采集系统，其特征在于，所述数据生成单元包括，包括：

指令生成模块，用于根据所述参数项中的所述属性字段中的指令类型字段，生成用于获取与该参数项对应采集设备的参数数据的Modbus读寄存器指令；

指令发送模块，用于将所述Modbus读寄存器指令发送至与所述采集设备对应的端口；

测量值接收模块，用于接收所述采集设备返回的测量值；

测量值记载模块，用于将所述测量值记载至所述参数数据中的所述测量值字段；

数据合成模块，用于将所述测量值字段与所述属性字段共同组成为所述参数数据并保存。

12.根据权利要求11所述的油气井参数采集系统，其特征在于，所述控制装置包括下位机和上位机：

所述下位机用于组成所述参数数据，并将所述参数数据传输至所述上位机；

所述上位机用于根据所述参数数据所包括的测量值字段和多个预定义的属性字段解析所述参数数据，将所述测量值字段中的测量值与对应的采集设备关联。