CN201141297Y - 一种注水井数据采集分析系统和数据采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种注水井数据采集分析系统和数据采集终端。该系统至少包括：数据采集终端，用于采集注水井的工况数据，并通过无线通信网络传输该工况数据；服务器，接收数据采集终端采集的工况数据，并根据该工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；用户终端，该用户终端至少包括参数配置单元，用于对数据采集终端的采集、传输工况数据的配置参数进行配置，并将该参数通过服务器、无线通信网络传送至数据采集终端；数据采集终端接收配置参数，并根据配置参数来采集、传输工况数据。通过本实用新型，实现远程注水井注水资料数据的自动化采集和传输、在无人值守情况下及时掌握注水井的注水动态变化。

Description

一种注水井数据采集分析系统和数据采集终端

技术领域

本实用新型涉及注水井的数据采集分析技术，特别涉及一种微功耗的注水井数据采集分析系统和数据采集终端。

背景技术

目前，油田的注水计量系统通常采用电子水表、压力表进行注水资料数据录取，虽然采用电子水表、压力表在资料数据录取准确性上有了明显的提高，但是，大多数油田采用的工作方式都是人工抄表、人工控制。这样，人工录取和管理数据资料会存在很多问题：

采用人工巡查方式，不能随时随地发现和解决现场问题；采用人工抄表，没有实现数据的自动化采集和传输；采用人工控制，无法实时或及时控制注水的平稳性；巡井人员在野外工作，工作环境差、劳动强度大；数据上报、汇总、统计工作繁琐，缺乏快速的、准确的分析和处理；绝大多数的注水井井场无供电，常规的自动化采集系统不能适应注水井数据采集。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种注水井数据采集分析系统和数据采集终端。通过本实用新型，可在注水井无外部供电的情况下，实现远程注水井注水资料数据的自动化采集和传输、在无人值守情况下及时掌握注水井的注水动态变化。

本实用新型的一个目的在于提供一种注水井数据采集分析系统，该系统包括：

至少一个数据采集终端，该数据采集终端用于采集注水井的工况数据，并通过无线通信网络传输该工况数据；其中，所述工况数据至少包括压力和流量数据；

服务器，通过无线通信网络接收所述工况数据，并根据该工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；

至少一个用户终端，与所述服务器连接，该用户终端至少包括参数配置单元，用于对所述数据采集终端的采集、传输工况数据的配置参数进行配置，并将该配置参数通过所述服务器、无线通信网络传送至所述数据采集终端；

所述数据采集终端接收所述配置参数，并根据配置参数来采集、传输所述工况数据。

本实用新型的另一个目的在于提供一种数据采集终端，该数据采集终端至少包括：

压力传感器，用于采集注水井的压力数据；

流量检测单元，用于检测注水井的流量数据；

微控制器，用于接收所述压力传感器和流量检测单元传送的压力和流量数据，并对该压力和流量数据进行处理；

无线收发单元，与所述微控制器连接，用于接收所述微控制器传送的处理后的压力和流量数据，并通过无线通信网络传送至所述服务器；并通过无线通信网络接收所述服务器传送的配置参数并传送至微控制器；

并且所述微控制器根据所述配置参数对所述工况数据的采集和传输进行控制。

本实用新型实施例的有益效果在于：在注水井无外部供电的情况下，实现远程注水井注水资料数据的自动录取；在无人值守情况下及时掌握注水井的注水动态变化；实现数据的自动化采集和传输，采集数据准确及时，数据采集、工况分析、统一发布完全自动进行；应用情况稳定、可靠，满足了用户在水井管理工作上的需求；采用无线数据传输方式，不受地域限制，适用于具有“用户多，分布分散”特点的注水井、站的数据采集应用；采集终端(RTU)使用的主芯片是MSP430系列，它的最大优势在于低功耗，适用于注水井无外部供电、采用高能电池长期供电的应用要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型注水井数据采集分析系统构成示意图；

图2为数据采集终端结构示意图；

图3为本实用新型实施方式注水井数据采集分析系统构成示意图；

图4为本实用新型实施方式采集数据和分析结果WEB发布图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施方式做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供一种注水井数据采集分析系统。以下结合附图1至附图3对本实用新型进行详细说明。

图1为本实用新型的注水井数据采集分析系统结构示意图。如图1所示，该系统至少包括：

至少一个数据采集终端RTU101，该数据采集终端101用于采集注水井的工况数据，并通过无线通信网络传输该工况数据；其中，工况数据至少包括压力和流量数据；

服务器，通过无线通信网络接收数据采集终端101采集的工况数据，并根据该工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；

至少一个用户终端107，与服务器连接，至少包括参数配置单元(图中未示出)，用于对数据采集终端101的采集、传输工况数据的配置参数进行配置，并将该参数通过服务器、无线通信网络传送至数据采集终端101；

数据采集终端101接收配置参数，并根据配置参数采集、传输工况数据。

由上述实施方式可知，数据采集终端101可根据用户终端107预先设置的参数自动实时采集工况数据，无需人工干预；采用无线数据传输方式，将采集到的数据传输到服务器自动进行分析，这样，可不受地域限制，适用于具有“用户多，分布分散”特点的注水井、站的数据采集应用。

如图1所示，在本实施方式中，服务器至少包括：

数据接收单元102，用于接收工况数据；

数据分析单元103，用于根据工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；

存储单元105，用于储存基础数据、工况数据、数据分析结果；

发送单元106，用于接收用户终端传送的配置参数，并通过无线通信网络将该配置参数传送至数据采集终端101。

上述实施方式中，基础数据可包括注水井号、管径和嘴径等；相关数据可为压力损耗、注水单耗、吸水能力、注水流量、超限报警等数据，数据分析结果可生成各种分析报表，例如水井数据采集报表、注水量报表等。

在工况数据中，压力数据可包括油压、套压、回压(干线压力)；流量数据可包括套管流量、油管流量等。

配置参数至少包括传输工况数据的时间间隔，此外，还可包括采集参数种类、采集时间、采集间隔等参数。

上述实施方式中，无线通信网络可以为CDMA或GPRS，但不限于此。

此外，在本实用新型的实施方式中，服务器还包括工况分析单元104，与数据接收单元102、数据分析单元103和存储单元105连接，用于根据工况数据、数据分析结果、预先存储的基础数据进行工况分析，并将工况分析结果进行储存；这样，存储单元105，还用于储存工况分析结果。

其中，工况分析可以为工况诊断、注水井管柱力学分析、系统节点系统分析、系统效率及注水单耗实时分析等。

如图1所示，用户终端107还包括管理单元(图中未示出)，用于对用户的权限和管理范围进行设置，并对注水井进行分类管理和监控。

例如，可以根据用户角色来设置权限和管理范围，如可按照普通员工、技术人员、负责人不同的角色设置权限和管理范围，以保证系统的运行安全。

对注水井进行分类管理和监控，即按照厂、工区等行政管理机构分类或按照管网等地理结构分类，分类可以进行管理，可以按照分类形成不同视图，对所属的全部注水井的流量、油压、套压进行监控。

此外，用户终端107还包括发布单元(图中未示出)，与管理单元连接，使得用户根据设置的权限和管理范围利用浏览器实时对采集到的工况数据、以及分析结果进行浏览或查询。这样，使用Web发布功能，实现相关人员利用浏览器了解注水井的工况和各种报表数据的浏览，如图4所示，Web发布界面示意图；利用用户、权限的合理分配，让使用人员了解权限范围内的信息。

在本实施方式中，用户终端107可利用客户端管理软件对整个系统的功能和参数进行配置，例如功能可包括采集、分析、计量、统计、传输和发布功能；参数可包括上述配置参数、用户参数、注水井分类参数等进行配置，使整个系统按照最合理的方式运行。同时可以分配用户、角色、权限等，保证系统的运行安全。

图2为本实用新型实施方式的数据采集终端101结构示意图。如图2所示，数据采集终端101至少包括：

压力传感器202，用于采集注水井的压力数据；

流量检测单元201，用于检测注水井的流量数据；

微控制器203，用于接收压力传感器202和流量检测单元201传送的压力和流量数据，并对该压力和流量数据进行处理；本实施方式中，是将压力和流量的模拟信号进行数字化转换，然后将转换后的数字数据传送至无线收发单元204；

无线收发单元204，与微控制器203连接，用于接收微控制器203传送的处理后的压力和流量数据，并通过无线通信网络传送至服务器；并通过无线通信网络接收服务器传送的配置参数并传送至微控制器203；并且微处理器203根据配置参数对工况数据的采集和传输进行控制。

在本实施方式中，数据采集终端101还包括显示单元205，在微控制器203的控制下，显示工况数据，即压力和流量数据。该显示单元205可为液晶显示器，液晶显示器平时一直处于断电状态，当用户需要在现场读取当前实时压力和流量数据时，可通过设置的按键开启液晶显示器，将实时压力和流量数据显示到液晶显示屏上。

此外，本实施方式中，数据采集终端101还包括存储单元206，与微控制器203连接，用于储存工况数据压力和流量数据。这样，可在微控制器203的控制下，还可根据配置参数将工况数据实时传送到服务器或将储存的工况数据传输到服务器中。

上述微控制器203采用TI公司的超低功耗MSP430系列微控制器，系统充分利用休眠机制，最大限度地降低系统耗电，保证了系统长期平稳运行。

本实施例中，数据采集终端101还包括电源管理单元207，与微控制器203连接，用于为数据采集终端101供电。该电源管理单元207为内置于数据采集终端101中，且可方便更换的高能电池，若在每天上传两次数据的情况下，系统可连续工作时间不小于6个月。

微功耗功能设计：微功耗数据采集装置101已经成为工业生产中的重要组成部分，在数据采集系统中，如何节电以使系统工作时间更长，已成为系统开发工程中必须加以考虑的问题，尤其在系统无法使用外部供电的时候，微功耗设计将显得尤为重要。

如图3所示，为本实用新型实施方式的数据采集分析系统构成示意图。其中，数据采集终端301可采用如图2所示的构成。

本实施方式中，其中，服务器可采用油田Internet主机302和分析服务器303实现。

如图3所示，该系统包括数据采集终端301、油田Internet主机302、服务器303和用户端304。其中，

图1所示的数据接收单元102、发送单元106可采用油田Internet主机302执行，用于接收数据、发送配置参数，可采用该主机302储存基础数据和接收的工况数据。

图1所示的数据分析单元103、工况分析单元104可采用分析服务器303实现。此外，也可采用该分析服务器303储存基础数据、工况数据、数据分析结果、工况分析结果。

油田Internet主机302通过GPRS或CDMA网络实现数据采集终端301与服务器303之间的双向通信，一方面数据采集终端301将采集的数据发送到油田Internet主机302，另一方面，油田Internet主机302还可将数据采集和数据传输指示命令，如数据采集终端的数据读取、参数设置如校时等发送到数据采集终端301。

油田Internet主机303接收数据采集终端301传上来的数据后存到存储单元中。此外，油田Internet主机302整个数据传输、存储过程都有统一的协议和规范，来保证系统的一致性、兼容性和扩展性。

本实用新型的注水井数据采集分析系统在大港油田采油五厂西40-12、西41-18、西41-23等注水井进行了安装，现场试验表明，该系统安装简洁规范，采集数据精确，应用情况稳定、可靠。

通过本实用新型的系统，可完成的功能为：

1)实现水井工况数据的自动实时采集、解析、入库，无需人工干预；

2)系统自动完成对数据的分析，生成各种分析报表；

3)通过用户终端实现对水井运行参数、采集制度的设置；

4)使用Web发布功能，实现相关人员利用浏览器了解注水井的工况和各种报表数据的浏览；

5)利用用户、权限的合理分配，让使用人员了解权限范围内的信息。

6)本系统采用超低功耗MSP430系列微控制器，充分利用休眠机制，最大限度地降低系统耗电，保证了长期平稳运行。

在本实施例中，数据采集终端101、301的功能：

1)注水流量检测功能。能检测到水井的瞬时流量和累计注水量；

2)注水压力检测功能；

3)现场液晶显示功能；

4)集成GPRS/CDMA数据发送功能；

5)内置可方便更换的高能电池，每天上传两次数据的情况下，系统连续工作时间不小于6个月。

通过本实用新型，采用GPRS/CDMA数据传输方式，不受地域限制，适用于具有“用户多，分布分散”特点的注水井、站的数据采集应用；数据采集终端(RTU)使用的主芯片205是MSP430系列，它的最大优势在于低功耗，适用于注水井无外部供电、采用高能电池202长期供电的应用要求；系统采集数据准确及时，数据采集、工况分析、统一发布完全自动进行，系统管理保证系统的运行安全和数据安全。该系统在大港油田安装了多套，应用情况稳定、可靠，满足了用户在水井管理工作上的需求。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述系统至少包括：

至少一个数据采集终端，该数据采集终端用于采集注水井的工况数据，并通过无线通信网络传输该工况数据；其中，所述工况数据至少包括压力和流量数据；

服务器，通过无线通信网络接收所述工况数据，并根据该工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；

至少一个用户终端，与所述服务器连接，该用户终端至少包括参数配置单元，用于对所述数据采集终端的采集、传输工况数据的配置参数进行配置，并将该配置参数通过所述服务器、无线通信网络传送至所述数据采集终端；

所述数据采集终端接收所述配置参数，并根据配置参数来采集、传输所述工况数据。

2.根据权利要求1所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述服务器至少包括：

数据接收单元，用于接收所述工况数据；

数据分析单元，用于根据工况数据、预先存储的基础数据对相关数据进行分析并将数据分析结果进行储存；

存储单元，用于储存所述基础数据、工况数据和数据分析结果；

发送单元，用于接收所述用户终端传送的配置参数，并通过无线通信网络将该配置参数传送至所述数据采集终端。

3.根据权利要求2所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述服务器还包括工况分析单元，与所述数据分析单元、存储单元连接，用于根据工况数据、数据分析结果、预先存储的基础数据进行工况分析，并将工况分析结果进行储存；

所述存储单元，还用于储存工况分析结果。

4.根据权利要求1所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述数据采集终端至少包括：

压力传感器，用于采集注水井的压力数据；

流量检测单元，用于检测注水井的流量数据；

微控制器，用于接收所述压力传感器和流量检测单元传送的压力和流量数据，并对该压力和流量数据进行处理；

无线收发单元，与所述微控制器连接，用于接收所述微控制器传送的处理后的压力和流量数据，并通过无线通信网络传送至所述服务器；并通过无线通信网络接收所述服务器传送的配置参数并传送至微控制器；

并且所述微控制器根据所述配置参数对所述工况数据的采集和传输进行控制。

5.根据权利要求4所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括显示单元，在所述微控制器的控制下，显示所述工况数据。

6.根据权利要求4所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括存储单元，与所述微控制器连接，用于储存所述工况数据。

7.根据权利要求4所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括电源管理单元，与所述微控制器连接，用于为该数据采集终端供电。

8.根据权利要求1所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述用户终端还包括管理单元，用于对用户的权限和管理范围进行设置，并对注水井进行分类管理和监控。

9.根据权利要求8所述的注水井数据采集分析系统，其特征在于，所述用户终端还包括发布单元，与所述管理单元连接，根据设置的所述权限和管理范围利用浏览器实时对采集到的工况数据、以及分析结果进行浏览或查询。

10.一种数据采集终端，其特征在于，该数据采集终端至少包括：

压力传感器，用于采集注水井的压力数据；

流量检测单元，用于检测注水井的流量数据；

微控制器，用于接收所述压力传感器和流量检测单元传送的压力和流量数据，并对该压力和流量数据进行处理；

无线收发单元，与所述微控制器连接，用于接收所述微控制器传送的处理后的压力和流量数据，并通过无线通信网络传送至所述服务器；并通过无线通信网络接收所述服务器传送的配置参数并传送至微控制器；

并且所述微控制器根据所述配置参数对所述工况数据的传输进行控制。

11.根据权利要求10所述的数据采集终端，其特征在于，所述数据采集终端还包括显示单元，在所述微控制器的控制下，显示所述工况数据。

12.根据权利要求10所述的数据采集终端，其特征在于，所述数据采集终端还包括存储单元，与所述微控制器连接，用于储存所述工况数据。

13.根据权利要求10所述的数据采集终端，其特征在于，所述数据采集终端还包括电源管理单元，与所述微控制器连接，用于为数据采集终端供电。

14.根据权利要求10所述的数据采集终端，其特征在于，所述微控制器采用MSP430系列微控制器。

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