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     活動鏈接：2012年控制網(wǎng)技術(shù)專題---實現(xiàn)石油與化工的信息化

   ［編輯簡介］：為了有效避免人為破壞輸氣井口設(shè)施造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和實現(xiàn)對氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與管理，提供設(shè)計方案如下

   ［關(guān)鍵詞］：數(shù)據(jù)采集器、門磁傳感器、電壓傳感器、可燃?xì)怏w檢測儀

   一、設(shè)計準(zhǔn)則：

   采用高科技低工耗產(chǎn)品保障現(xiàn)場設(shè)備供電及環(huán)境條件的特殊要求。組成具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實用、快速反應(yīng)預(yù)警能力的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。同時降低投資成本、提高工程質(zhì)量、優(yōu)化系統(tǒng)性能，達(dá)到確保氣井安全生產(chǎn)順利進(jìn)行和監(jiān)控數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的目的。

   二、現(xiàn)場設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)：

   1、安全性

    (1) 采集儀表的供電電壓符合DC12V±20%、正常工作電流小于100mA，符合“本安”防爆標(biāo)準(zhǔn)要求。

    (2) 蓄電池與采集通訊儀表的安裝方式采用防爆箱,達(dá)到“隔離”防爆標(biāo)準(zhǔn)。

    (3) 外接傳感器的接線包括“壁環(huán)和地環(huán)斷路的引出接線端”進(jìn)防爆盒連接。

    (4) 所有與采集器連接的傳感器走線，全部采用金屬鍍鋅管，接頭絲扣處采用704硅橡膠或生膠帶等密封處理。

    (5) 在蓄電池“正、負(fù)兩極輸出線纜之間”，采用“絕緣插接件”以便于更換蓄電池時的電路連接、避免在蓄電池移出或裝入時線纜接頭與箱體內(nèi)壁接觸產(chǎn)生火花，以及在搬運過程中正、負(fù)兩線接頭相連產(chǎn)生放電對蓄電池造成的損壞。

    (6) 在蓄電池正、負(fù)兩極輸出接線端子之間安裝火花吸收電器，以避免在更換蓄電池時插接件通、斷產(chǎn)生不安全性火花。

    (7) 在蓄電池正極輸出線纜后端，接入相應(yīng)容量的總保險（熔斷）絲。

    (8) 在采集器對每路傳感器的供電輸出端，加置微型“自恢復(fù)限流保護(hù)開關(guān)”。2、節(jié)能性
節(jié)能是產(chǎn)品符合環(huán)境供電條件的特征，現(xiàn)場所有儀表的正常工耗需要達(dá)到一臺100Ah蓄電池供電量為70%時的基本運行時間標(biāo)準(zhǔn)為30天以上。

   3、擴(kuò)充性

   采集儀表的輸入輸出通道為8路開關(guān)量、6路模擬量，其中6路開關(guān)量用于門狀態(tài)、振動、壁、地環(huán)斷路防盜及兩段燃?xì)鈭缶?路模擬量用于蓄電池的電壓檢測和氣井套壓及油壓生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集外，預(yù)留2路開關(guān)量3模擬量為備用通道。

   4、可靠性

   (1)采集儀表進(jìn)入整機組裝后的全部性能嚴(yán)格進(jìn)行測試確保所有接點準(zhǔn)確可靠。

   (2)對開關(guān)量輸入與模擬量通道的性能分別進(jìn)行測試記錄，達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)要求。

   (3)防爆箱主體與外部連接密封部位進(jìn)行氣壓檢驗，達(dá)到“隔離” 防爆要求 。

   5、氣井采集設(shè)備YGY型結(jié)構(gòu)示意圖：
    
                    
 
   性能簡介：

   YGY型設(shè)備為一臺蓄電池供電，當(dāng)用電量設(shè)定為70%、數(shù)據(jù)采集周期定時為30分鐘時，正常使用時間為30天以上。設(shè)有低壓報警輸出和下限自動斷電保 護(hù)功能，避免深度放電造成蓄電池?fù)p壞。適應(yīng)于矩離較近、路面條件較好的井場使用。具有結(jié)構(gòu)緊奏變動靈活的特點，當(dāng)需要增加蓄電池延長供電時間時，在連接管 上部加裝防爆箱并將采集器與底板移入箱內(nèi)加長電源接線即可。如下圖所示：

   6、氣井采集設(shè)備YGYP型結(jié)構(gòu)示意圖：
  
                          

   性能簡介：

    YGYP型設(shè)備為兩臺蓄電池一用一備式供電，當(dāng)用電量設(shè)定為70%、數(shù)據(jù)采集周期定時為30分鐘時，正常使用時間為60天以上。設(shè)有低壓報警輸出和主 備電源自動轉(zhuǎn)換及低壓斷電保護(hù)功能，避免深度放電造成蓄電池?fù)p壞。適應(yīng)于矩離較遠(yuǎn)、路面條件較差的井場使用。具有供電時間長蓄電池更換時間靈活等特點。

    7、設(shè)備成套組裝與防爆標(biāo)準(zhǔn)：

    (1)產(chǎn)品配套組裝符合相應(yīng)低壓配電 “中國國家強制性CCC認(rèn)證”標(biāo)準(zhǔn)。

    (2)防爆安裝符合國家GB3836-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。

   8、生產(chǎn)資制認(rèn)證：

   (1)配套生產(chǎn)提供低壓電器“生產(chǎn)許可證”及國家強制性CCC認(rèn)證證書。

   (2)配套安裝提供防爆電器設(shè)備安裝資格證書。
 
   三 、系統(tǒng)概述： 

   本系統(tǒng)由監(jiān)控計算機、工控組態(tài)軟件，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀表及各種防盜防爆傳感器等組成。系統(tǒng)性能以防盜報警為主，同時具備生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和智能化管理的能力。

   監(jiān)控室設(shè)在計量站，為基層值班人員及時了解井場狀況，對發(fā)生告警事件盡快采取外處理措施提供了有利條件。整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
  
                       

   四、數(shù)據(jù)采集過程：

   1、如上圖所示，正常狀態(tài)下由采集器對各種報警傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時性采集，通過GPRS模塊周期性定時向監(jiān)控計算機上報采集數(shù)據(jù)或由計算機通過UDP協(xié)議向GPRS所連接的采集器周期性下發(fā)命請求令獲取數(shù)據(jù)。

   2、報警狀態(tài)下：各種報警數(shù)據(jù)由采集器主動上報計算機進(jìn)行報警顯示和記錄。

   五、報警數(shù)據(jù)的處理過程：

   1、門狀態(tài)報警。

   門狀態(tài)由門磁傳感器與采集器的一路開關(guān)量輸入通道連接采集數(shù)據(jù)。當(dāng)門狀態(tài)為開時，報警信號由采集器主動上傳監(jiān)控計算機通過動態(tài)畫面顯示和輸出聲響告警，并在報警報表中記錄報警內(nèi)容及報警時間。

   2、巡井登入開關(guān)。

   為保證門狀態(tài)報警信號的可靠性，在防爆箱右上角后部設(shè)置內(nèi)嵌式磁性推拉開關(guān)與采集器一路專用通道連接采集處理登入后的報警數(shù)據(jù)：

   (1)通過登入開關(guān)輸出的信號，解除門狀態(tài)及現(xiàn)場所有報警、記錄入場時間。

   (2)在關(guān)門前通過退出“登入”開關(guān)輸出的關(guān)閉信號，恢復(fù)采集器進(jìn)入報警檢測狀態(tài)，并上傳記錄“退場”時間。

   (3)在退出“登入”信號輸出后，門狀態(tài)在15秒后無關(guān)門信號輸入時，由采集器上傳計算機輸出“開門離場”報警，提示值班人員與現(xiàn)場人員聯(lián)系檢查房門是否關(guān)好。

   3、震動報警。

  采集器通過一路開關(guān)量通道與震動傳感器連接采集數(shù)據(jù)。當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生破壞性撞擊時，震動報警信號由采集器主動上報監(jiān)控計算機進(jìn)行動畫閃爍顯示和輸出聲響告警，提示值班人員對報警現(xiàn)場進(jìn)行處理，并對報警時間與內(nèi)容進(jìn)行記錄。

   4、壁環(huán)、地環(huán)斷路報警：

    (1)壁環(huán)斷路采用高溫導(dǎo)線布于房屋的4周和頂部墻壁組塊內(nèi)，墻壁組塊內(nèi)部導(dǎo)線的輸出端分別由組塊的頂部經(jīng)接線盒連接進(jìn)入走線管。

   (2)地環(huán)斷路通過底座與房體組塊內(nèi)壁連接部位的點狀固定，由接近防爆箱體的墻角經(jīng)走線管進(jìn)入采集器。

   (3)“壁環(huán)”和“地環(huán)”導(dǎo)線分別與采集器的兩路開關(guān)量通道連接采集數(shù)據(jù)。當(dāng)其中一路連線斷路時，報警信號由采集器主動上傳監(jiān)控計算機通過相應(yīng)動態(tài)畫面閃爍顯示和輸出聲響報警和記錄。提示值班人員對報警現(xiàn)場進(jìn)行處理。

   5、可燃?xì)鈾z測報警：

   現(xiàn)場防盜房內(nèi)天燃?xì)怏w濃度的檢測，通過檢測器的兩路開關(guān)量信號分別與采集器的兩路通道連接采集報警數(shù)據(jù)。周期性定時通過GPRS模塊上傳監(jiān)控計算機進(jìn) 行記錄。當(dāng)可燃?xì)鉂舛萀EL測量值達(dá)到20%和50%以上時，分別輸出上限和上上限報警信號，由采集器主動上報監(jiān)控計算機輸出聲響和指示燈顯示報警，提示 值班人員對報警現(xiàn)場進(jìn)行處理，并對報警時間與內(nèi)容進(jìn)行記錄。

   6、電壓檢測控制器：

   蓄電池的電壓檢測通過一路電壓傳感器與采集器的一路模似量通道連接采集電壓數(shù)據(jù)，周期性上報監(jiān)控計算機對蓄電池電壓按百分比進(jìn)行模似量顯示和數(shù)字顯示。當(dāng)蓄電池電壓顯示值下降到12V以下時輸出報警和記錄，提示值班人員盡快更換儲備電池。

   7、套壓與油壓檢測：

   氣井套壓與油壓的檢測通過兩路防爆壓力傳感器與采集器的一路模似量通道連接采集壓力數(shù)據(jù)，周期性上報監(jiān)控計算機顯示套壓與油壓數(shù)據(jù)并以工圖形式的曲線反應(yīng)工況運行狀態(tài)，設(shè)定上、下限報警，提示值班人員對突發(fā)性變化事件及時查明原因進(jìn)行處理。

   8、報警認(rèn)知： 

   (1)產(chǎn)生報警后值班人員按“認(rèn)知”鍵，解除報警聲響、停止報警畫面閃爍，在報警報表中同時記錄“認(rèn)知”時間。無人按“認(rèn)知”鍵時，報警狀態(tài)不要自動解除，同時對報警的時間與內(nèi)容在報表中按30秒一次保持記錄。

   (2)得到報警后值班人員在登入現(xiàn)場時，通過操作“登入”開、關(guān)記錄入場和退出時間、解除或恢復(fù)現(xiàn)場采集器的報警狀態(tài)。

   9、登入過程中的報警信號與畫面處理：

   (1)“登入”信號上報后各種報警畫面顯示、無閃爍和報警聲響。

   (2)各種報警的時間與內(nèi)容進(jìn)入試驗記錄報表。

   (3)退出登入信號上報后解除報警畫面顯示、進(jìn)入報警檢測狀態(tài)。

   六、軟件的數(shù)據(jù)處理過程

   1、根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷是否有報警發(fā)生，報警通過動畫閃爍顯示或不同聲響提示當(dāng)班人員及時處理。

   2、對報警后的處理過程進(jìn)行記錄。

   3、周期性地保存采集數(shù)據(jù)，正常時需要2小時保存一次。

   4、對報警數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)生成報表以供瀏覽和打印輸出。

   5、歷史報表。按選定單位井號、分時段顯示和打印歷史數(shù)據(jù)。

   6、工程組態(tài)界面統(tǒng)一風(fēng)格。操作簡單、顯示直觀的了解每個氣井的詳細(xì)狀況。

   七、主窗口顯示模式與內(nèi)容：

   主窗口顯示氣井的分布地圖模式，同時顯示氣井的狀態(tài)，包括：正常工作、停(修)井和報警。

   1、 選擇某個氣井的圖型時，進(jìn)入該氣井詳細(xì)數(shù)據(jù)的顯示。包括選定不同時段、不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)記錄。

   2、 電池電壓模似量顯示為0～100%與0～16V量程之內(nèi)的數(shù)顯，當(dāng)供電電壓在12V以下時閃爍報警和輸出聲響報警。

   3、 通訊信號故障報警。當(dāng)GPRS與計算機的通訊連接失敗后重連時顯示“通訊信號故障”在連通后自動去消。

   八、數(shù)據(jù)存儲要求： 

   (1)周期性保存采集數(shù)據(jù)的間隔時間為2小時。

   (2)歷史數(shù)據(jù)保存至少為1年。

   (3)保存報警數(shù)據(jù)的間隔時間為20秒。

   九、對性能的規(guī)定：

   (1)要求提供統(tǒng)一的操作風(fēng)格。

   (2)統(tǒng)一的界面風(fēng)格。

   (3)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)顯示風(fēng)格。

   (4)數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的錯誤能及時恢復(fù)并保持正常工作。

   十、時間特性要求：

    (1)數(shù)據(jù)采集時間，分周期性定時采集和實時采集。

   (2)周期性采集30分完成一次。

   (3)實時報警發(fā)生后60秒內(nèi)發(fā)生反映。(計算機畫面顯示與輸出聲響)

   十一、輸入通道信號：

   (1)門狀態(tài)-------------------------------開關(guān)量，1路；

   (2)巡井登入---------------------------- 開關(guān)量，1路； 

   (3)振動報警-----------------------------開關(guān)量，1路；

   (4)壁環(huán)斷路報警-------------------------開關(guān)量，2路

   (5)可燃?xì)鈾z測報警-----------------------開關(guān)量，2路

   (6)電池電壓檢測傳感器-------------------模擬量，1路

   (7)套壓檢測傳感器------------------(備用)模擬量，1路

   十二、主窗口顯示： 

   通過地圖模式動畫顯示各個氣井的外觀狀態(tài)。包括正常和報警狀態(tài)。通過點擊井圖查看詳細(xì)數(shù)據(jù)及各種報表的詳細(xì)記錄。

   (1)日報顯示各個氣井當(dāng)日8～4點、4～8點兩班的詳細(xì)數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)記錄

   (2)月報顯示當(dāng)月每日兩班的詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄、報警詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄。

   (3)年報顯示保存每個氣井的歷史數(shù)據(jù)。

   (4)報表類型主要有當(dāng)日巡井與試驗記錄報表、報警記錄報表、(修井)停產(chǎn)記錄報表、蓄電池的更換次數(shù)與供電時間記錄報表。

   (5)現(xiàn)場登入記錄內(nèi)容：井號：入場與退場時間  

   十三、現(xiàn)有主要采集儀表性能說明：  

   1、GPRS數(shù)據(jù)采集器 型號KL-R5110 

   1.1主要性能特點

   •八路模擬量、八路開關(guān)量輸入、輸出；

   •內(nèi)嵌GPRS傳輸單元提供完備的GPRS登陸和傳輸機制，穩(wěn)定可靠；

   •天線內(nèi)置，安裝及使用方便，配有外接天線接口；功圖數(shù)據(jù)快速采集和支持4000組數(shù)據(jù)存儲記錄；

   •配套MODBUS協(xié)議和登陸參數(shù)支持，數(shù)據(jù)流管理穩(wěn)定

   •支持兩路數(shù)據(jù)串口，可配接多種擴(kuò)展串口設(shè)備

   a)主要參數(shù)

   1、模擬量輸入：八路4～20mA或5V電流或電壓信號

   2、開關(guān)量輸入：八路純觸點開關(guān)量

   3、供電電壓： DC12V

   4、采樣分辨率：16位

   5、調(diào)試串口： RS-232/485 波特率：9600

   6、準(zhǔn)確度：0.1%

   7、整機功耗：70mA 

   b)部分構(gòu)件

   a、指示燈說明：

   Power ：電源指示燈，正常供電時該燈點亮；

   b、通訊指示燈

   共有4個通訊指示燈，分別為串口C與串口D的RX、TX指示燈，

   串口C為調(diào)試串口，串口D為預(yù)留串口。

   c、db25針插座