CN106803845A - 一种气田井场供电及数据采集传输的系统及其布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气田井场供电及数据采集传输的系统，包括机柜，机柜至少布置有集线器、井场RTU、工业交换机、视频服务器、无线数传模块、上位机及电源模块，集线器输入端接有井场仪表，输出端接入井场RTU，井场RTU与视频服务器通过工业交换机与无线数传模块通信，无线数传模块通与上位机相连，电源模块为机柜内设备提供电源，该系统的布置方法为机柜的上层布置有井场RTU、直流电压变送器及电源模块，中层布置有工业交换机、无线数传模块及视频服务器；下层布置有浪涌保护器、空气开关、集线器及接线端子。该系统集数据采集、传输、控制及供电模块于一体，模块化设计、一体化集成供货，实现气田井场数据采集、控制、通信及供电功能。

Description

一种气田井场供电及数据采集传输的系统及其布置方法
技术领域：
本发明属于气田井场物联网系统建设领域，具体涉及一种气田井场供电及数据采集传输的系统及其布置方法。
背景技术：
近年来油田大力推进以标准化设计为核心，以标准化设计、模块化施工、规模化采购、市场化运作为主要内容的标准化建设体系，简化了油气田建设流程，提高了油气田地面建设效率，质量和投资全面受控。
目前，长庆气田井场数据采集、传输、供电等设备单元在设计、采购、安装以及维护等方面仍采用传统的模式：
井场RTU机柜内设备开列涉及多个专业，设备涉及多个厂家，尺寸不一，存在设计漏项、安装位置冲突、布置不美观以及安全隐患等问题。
井场RTU机柜内设备采购周期不同，影响施工周期，降低建设效率。
RTU机柜内各设备的安装及连线由其供货商负责，设备间的电缆连接在各自设备供货商技术人员的共同指导下，由施工单位负责接入。
后期维护涉及多个厂家人员，对其他设备不了解，容易造成因接线等产生的设备损坏问题。
传统的建设模式中，井场RTU机柜内的设备由多个专业负责开列，设计文件存在漏项、工作界面划分不清等问题；设备厂家不一，设备尺寸、供电负荷等差异程度较大，缺少机柜内设备布置、强弱电走向等相关资料；各设备到货设备时间不统一，设备间接线需各自设备技术人员共同指导，影响整体施工进度；后期维护中，涉及设备厂家较多，存在维护人员损坏其他设备，随意接线等问题，后期运行存在安全隐患。
发明内容
本发明目的在于提供一种将原气田井场RTU机柜中多专业负责设计、多厂家供货和维护的多个设备统一集成到一个机柜中，模块化设计、一体化集成供货，实现气田井场数据采集、控制、通信及供电功能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种气田井场供电及数据采集传输的系统，包括机柜，机柜内至少布置有集线器、井场RTU、工业交换机、视频服务器、无线数传模块、上位机及电源模块，所述的集线器的输入端连接有井场仪表，集线器的输出端接入井场RTU，井场RTU与视频服务器通过工业交换机与无线数传模块通信，无线数传模块通过无线网络与上位机相连，所述的电源模块为集线器、井场RTU、工业交换机及无线数传模块供电。
所述的机柜内还布置有浪涌保护器、空气开关，所述的浪涌保护器和空气开关连接于集线器与井场RTU之间。
所述的机柜内还布置有接线端子，接线端子用于井场设备与井场RTU连接的工作界面。
所述的电源模块的输入端连接有蓄电池，输出端连接有直流电压变送器。
所述的井场RTU通过RJ接口，以TCP/IP协议与与工业交换机通信。
所述的视频服务器通过RJ接口，以TCP/IP协议与与工业交换机通信。
所述的工业交换机通过RJ接口，以TCP/IP协议与无线数传模块通信。
所述的集线器上设置有多个独立的信号输入及输出端口，集线器内设置有控制器，井场仪表的多路数据信号通过信号输入端口接入集线器，通过内置的控制器实现单路信号输出。
所述的井场仪表包括井场压力变送器、井口高低压紧急截断阀及流量计。
所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统的布置方法，即在机柜内自上而下设置有四个导线槽将机柜内部分为上、中、下三层，所述的上层、中层、下层分别设置有一个导轨，上层的导轨上依次布置有井场RTU、直流电压变送器及电源模块；中层的导轨上依次布置有工业交换机、无线数传模块及视频服务器；下层的导轨上依次布置有浪涌保护器、空气开关、集线器及接线端子。
本发明的有益效果：
在长庆气田井场物联网系统建设应用中，本发明所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，具有以下特点：①机柜采用一体化柜式密封设计，机柜的体积小，结构紧凑；②机柜内集成多个厂家设备，设备成套供货，出厂前完成机柜内各设备的接线和调试，外部设备与RTU机柜线缆连接工作界面为机柜内的接线端子，减少了工程量，缩短后期施工周期，提高施工质量；③机柜内部设备标准化布局，设备安装和线缆布设标准化设计；④设备可由单一专业设计开列，简化前期设计，提高设计效率和质量；⑤RS485信号均由集线器接入，节省井场RTU的I/O接口，降低建设费用；⑥具有自身扩展功能，集线器最大化满足井场数据的扩展，避免后期扩展中RTU点数不足问题；⑦后期维护规范化，避免人为因素导致的设备损坏，降低安全风险；⑧每座丛式井场降低投资0.05％，缩短建设周期0.1％，提高设计效率20％。
附图说明
图1气田井场供电及数据采集传输系统的系统框图；
图2气田井场供电及数据采集传输系统的设备布置图。
附图标记说明：
1、集线器，2、井场RTU，3、工业交换机，4、视频服务器，5、摄像机，6、无线数传模块，7、上位机，8、电源模块，9、蓄电池，10、井场压力变送器，11、井口高低压紧急截断阀，12、流量计，13、机柜，14、直流电压变送器，15、浪涌保护器，16、空气开关，17、风光互补控制器，18、接线端子，19、导线槽，20、导轨。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种气田井场供电及数据采集传输的系统，包括机柜13，机柜13内至少布置有集线器1、井场RTU2、工业交换机3、视频服务器4、无线数传模块6、上位机7及电源模块8，所述的集线器1用以采集井场仪表数据，集线器1的信号输出端接入井场RTU2，井场RTU2与视频服务器4通过工业交换机3与无线数传模块6通信，无线数传模块6通过无线网络与上位机7相连，所述的电源模块8为集线器1、井场RTU2、工业交换机3及无线数传模块6供电。
所述的RTU是REMOTE TERMINAL UNIT的简称，井场RTU2即井场远程测控终端，用于监视、控制与数据采集的应用。
该系统所述的井场仪表数据通过集线器1接入井场RTU2，摄像机5数据接入视频服务器4，视频服务器4和井场RTU2通过工业交换机3传送给无线数传模块6，无线数传模块6将数据打包加密后通过无线网络传输到站内数传电台，上位机接收并实时监控。该系统将原气田井场RTU机柜中多专业负责设计、多厂家供货和维护的多个设备统一集成到一个机柜中，模块化设计、一体化集成供货，简化设计过程，提高设计效率，缩短施工周期，降低建设投资和后期维护费用，实现气田井场数据采集、控制、通信及供电功能。
实施例2：
在实施例1的基础上，井场RTU通过集线器采集井场仪表数据，所述的井场仪表包括井场压力变送器10、井口高低压紧急截断阀11及流量计12等，井场RTU2通过RJ45接口，以TCP/IP协议与与工业交换机3通信，通过工业交换机3和无线数传模块6实现与上位机7的通信，实现数据采集控制、存储、转发、管理及控制现场电气或电子设备，并具备防雷击、浪涌保护的功能。
所述的所述的工业交换机3接收井场RTU和视频服务器传输的数据，并将数据通过RJ45接口，以TCP/IP协议与数传电台通信，实现信息的交换。
本发明所述的集线器1采用RS485集线器，RS485集线器上设置有多个独立的信号输入及输出端口，RS485集线器内设置有控制器，井场仪表的多路RS485数据信号通过信号输入端口接入RS485集线器，通过内置的控制器实现单路RS485信号输出。每个端口都独立具有光隔、短路、开路保护功能，在系统发生故障的时候，内置的控制器能够及时的切断有故障的端口，使RS485集线器保证每一端口都起到独立工作，达到互不干扰的效果。RS485信号均由RS485集线器接入，节省井场RTU的I/O接口，降低建设费用。
所述的无线数传模块6是一种采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。
所述的电源模块8的输入端连接有蓄电池9，输出端连接有直流电压变送器14，电源模块8为机柜内部设备、井场现场仪表等设备提供12VDC和24VDC直流电源。
实施例3：
在上述实施例的基础上，所述的机柜13内还布置有浪涌保护器15、空气开关16、风光互补控制器17、接线端子18及集线器预留位置，所述的浪涌保护器15和空气开关16连接于RS485集线器1与井场RTU2之间；所述的接线端子18用于井场设备与井场RTU连接的工作界面；所述的风光互补控制器具17有太阳能电池防反、太阳能电池防反接、蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电池防反接、负载过载、短路保护、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车等保护功能；设置集线器预留位置使得机柜13具有自身扩展功能，集线器最大化满足井场数据的扩展，避免后期扩展中RTU点数不足问题。
实施例4：
在上述实施例的基础上，如图2所示，所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统的布置方法，机柜13内自上而下设置有四个导线槽19将机柜13内部分为上、中、下三层，所述的上层、中层、下层分别设置有一个导轨20，上层的导轨20上依次设置有井场RTU2、直流电压变送器14及电源模块8；中层的导轨20上依次设置有工业交换机3、无线数传模块6、视频服务器4及风光互补控制器17；下层的导轨20上依次设置有浪涌保护器15、空气开关16、RS485集线器1、集线器预留位置及接线端子18。
在长庆气田井场物联网系统建设应用中，本发明具有以下优点：①机柜采用一体化柜式密封设计，机柜的体积小，结构紧凑；②机柜内集成多个厂家设备，设备成套供货，出厂前完成机柜内各设备的接线和调试，外部设备与RTU机柜线缆连接工作界面为机柜内的接线端子，减少了工程量，缩短后期施工周期，提高施工质量；③机柜内部设备标准化布局，设备安装和线缆布设标准化设计；④设备可由单一专业设计开列，简化前期设计，提高设计效率和质量；⑤RS485信号均由RS485集线器接入，节省井场RTU的I/O接口，降低建设费用；⑥具有自身扩展功能，集线器最大化满足井场数据的扩展，避免后期扩展中RTU点数不足问题；⑦后期维护规范化，避免人为因素导致的设备损坏，降低安全风险；⑧每座丛式井场降低投资0.05％，缩短建设周期0.1％，提高设计效率20％。

Claims (10)

1.一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：包括机柜(13)，机柜(13)内至少布置有集线器(1)、井场RTU(2)、工业交换机(3)、视频服务器(4)、无线数传模块(6)、上位机(7)及电源模块(8)，所述的集线器(1)的输入端连接有井场仪表，集线器(1)的输出端接入井场RTU(2)，井场RTU(2)与视频服务器(4)通过工业交换机(3)与无线数传模块(6)通信，无线数传模块(6)通过无线网络与上位机(7)相连，所述的电源模块(8)为集线器(1)、井场RTU(2)、工业交换机(3)及无线数传模块(6)供电。
2.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的机柜(13)内还布置有浪涌保护器(15)、空气开关(16)，所述的浪涌保护器(15)和空气开关(16)连接于集线器(1)与井场RTU(2)之间。
3.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的机柜(13)内还布置有接线端子(18)，接线端子(18)用于井场设备与井场RTU(2)连接的工作界面。
4.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的电源模块(8)的输入端连接有蓄电池(9)，输出端连接有直流电压变送器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的井场RTU(2)通过RJ45接口，以TCP/IP协议与与工业交换机(3)通信。
6.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的视频服务器(4)通过RJ45接口，以TCP/IP协议与与工业交换机(3)通信。
7.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的工业交换机(3)通过RJ45接口，以TCP/IP协议与无线数传模块(6)通信。
8.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的集线器(1)上设置有多个独立的信号输入及输出端口，集线器(1)内设置有控制器，井场仪表的多路数据信号通过信号输入端口接入集线器(1)，通过内置的控制器实现单路信号输出。
9.根据权利要求1所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统，其特征在于：所述的井场仪表包括井场压力变送器(10)、井口高低压紧急截断阀(11)及流量计(12)。
10.基于权利要求1-4任一项所述的一种气田井场供电及数据采集传输的系统的布置方法，其特征在于：机柜(13)内自上而下设置有四个导线槽(19)将机柜(13)内部分为上、中、下三层，所述的上层、中层、下层分别设置有一个导轨(20)，上层的导轨(20)上依次布置有井场RTU(2)、直流电压变送器(14)及电源模块(8)；中层的导轨(20)上依次布置有工业交换机(3)、无线数传模块(6)及视频服务器(4)；下层的导轨(20)上依次布置有浪涌保护器(15)、空气开关(16)、集线器(1)及接线端子(18)。
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