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一、項(xiàng)目背景

        某油田集團(tuán)公司下屬采油廠，有近3000口抽油機(jī)，合計(jì)約為50000口井，包括低產(chǎn)中產(chǎn)高產(chǎn)井。目前面臨由于供電能力與采油的不匹配，低產(chǎn)井的效率無法被監(jiān)控，從而造成電能的浪費(fèi)。為了能夠隨時(shí)監(jiān)控各個(gè)磕頭機(jī)的工作狀況，并根據(jù)電力系統(tǒng)的供電狀況，有計(jì)劃有步驟地關(guān)閉低產(chǎn)井或者中產(chǎn)井，集團(tuán)公司計(jì)劃投入資金立項(xiàng)，開發(fā)能夠?qū)δ壳八?0000口抽油機(jī)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。

二、項(xiàng)目架構(gòu)

先以單個(gè)采油廠作為試點(diǎn)，成功后向全集團(tuán)推廣。
樣點(diǎn)采油廠共有約3500口采油井，其中約2000口為單井；1500口為叢式井，叢式井一般由3~19臺抽油機(jī)組成。其中每臺抽油機(jī)需要一個(gè)TesysU。每口單井或叢式井需要連接一臺Twido和一臺無線路由器產(chǎn)品。
工作方式為：
1) Twido連接TesysU，通過modbus讀取其相關(guān)參數(shù)；作為通訊的中轉(zhuǎn)站
2) Twido通過內(nèi)置以太網(wǎng)口連接無線路由器產(chǎn)品；連接到公網(wǎng)
3) 所有無線路由器產(chǎn)品通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到中控室的路由器上，且在任意時(shí)間保證全部在線
4) 服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)讀取Twido數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量約為2500*6=15000

三、客戶需求

1、硬件需求
1) 模塊化設(shè)計(jì)，任意擴(kuò)充，成本高效
2) 遠(yuǎn)程/就地控制
3) 大面積停電時(shí)，具有間隔上線功能
4) 自動間抽、定時(shí)控制；來電叢式井間隔自起、降低功耗
5) 工業(yè)設(shè)計(jì)，適合野外環(huán)境，穩(wěn)定可靠
6) 抽油機(jī)平衡狀態(tài)檢測
7) 內(nèi)嵌與上位軟件雙層電機(jī)保護(hù)功能，避免設(shè)備損壞
8) 設(shè)備自動故障報(bào)警
9) 抽油機(jī)抽油桿張力檢測，具有示功圖功能
10) 油井小型儲油罐液位檢測，具有單井產(chǎn)量檢測功能
2、軟件需求
1) 實(shí)時(shí)監(jiān)控
2) 各種報(bào)警信息
3) 數(shù)據(jù)記錄顯示
4) 雙機(jī)冗余
5) Internet訪問功能
a) 支持任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何位置訪問
b) 支持遠(yuǎn)程故障診斷與報(bào)警
c) 支持Pocket PC
6) 事件記錄
a) 運(yùn)行記錄
b) 報(bào)警記錄
7) 權(quán)限設(shè)定
8) 與上層管理系統(tǒng)的集成
9) 遠(yuǎn)程控制
10) 用電總功率統(tǒng)計(jì)
11) 可以根據(jù)用電情況隨時(shí)停掉分類低產(chǎn)油井，調(diào)整用電負(fù)荷
12) 油井產(chǎn)量匯總圖
13) 油井示功圖

四、方案介紹
方案一：
1、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：

1) 下端PLC通過內(nèi)置以太網(wǎng)口與InRouter無線路由器連接
2) 由移動為中心端鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房，并為每個(gè)InRouter中的SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù)（即可獲得固定私網(wǎng)IP地址）
3) 由移動完成設(shè)置從中心到下端每張SIM卡獲得的私網(wǎng)IP的指定路由
4) 中心端運(yùn)行組態(tài)軟件，即可與下端PLC進(jìn)行通訊，并實(shí)施監(jiān)控和編程等

2、方案必備條件：
中心端：
1) 移動鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房[1]
2) 或者移動負(fù)責(zé)：由移動網(wǎng)絡(luò)與中心端建立VPN隧道連接

客戶端：
1) 移動為每張SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù),每次撥號到移動網(wǎng)絡(luò)能夠獲得固定私網(wǎng)IP地址

2) 為每張卡申請?zhí)厥釧PN業(yè)務(wù)，即設(shè)備撥號聯(lián)網(wǎng)能夠獲得固定的內(nèi)網(wǎng)IP地址
3) InRouter配置見用戶手冊和快速安裝文檔

注：無線DDN專線或VPN隧道連接都需要移動配合實(shí)施，可與移動大客戶部聯(lián)系

方案二：
1、 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：

1) 下端PLC通過內(nèi)置以太網(wǎng)口與InRouter無線路由器連接
2) 由移動為中心端鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房，并為每個(gè)InRouter中的SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù)（即可獲得固定私網(wǎng)ip地址）
3) 由移動完成設(shè)置從中心到下端每張SIM卡獲得的私網(wǎng)ip的指定路由
4) 中心端運(yùn)行管理軟件，定義與組態(tài)軟件的接口，管理軟件用于激活下端無線設(shè)備
5) 中心端組態(tài)軟件，當(dāng)需要采集數(shù)據(jù)時(shí)，向管理軟件發(fā)送信息，由管理軟件激活下端無線路由器，待無線設(shè)備與中心建立連接后，組態(tài)軟件直接訪問下端PLC，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制維護(hù)等。

2、方案必備條件：
中心端：
1) 移動鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房[1]
2) 或者移動負(fù)責(zé)：由移動網(wǎng)絡(luò)與中心端建立VPN隧道連接
3) 需要組態(tài)軟件進(jìn)行相應(yīng)開發(fā)，與管理軟件配合
4) 需要運(yùn)行管理軟件，用于激活下端無線設(shè)備

客戶端：
移動為每張SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù),每次撥號到移動網(wǎng)絡(luò)能夠獲得固定私網(wǎng)IP地址


方案三：
1、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：

1) 下端PLC通過內(nèi)置以太網(wǎng)口與InRouter無線路由器連接
2) 由移動為中心端鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房，并為每個(gè)InRouter中的SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù)（即可獲得固定私網(wǎng)IP地址）
3) 由移動完成設(shè)置從中心到下端每張SIM卡獲得的私網(wǎng)IP的指定路由
4) 在下端無線InRouter中添加激活機(jī)制，定時(shí)激活、并采集下端PLC中的數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳至中心端
5) 中心端運(yùn)行組態(tài)軟件，接收并讀取下端上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

2、方案必備條件：
中心端：
1) 移動鋪設(shè)無線DDN專線到移動機(jī)房[1]
2) 或者移動負(fù)責(zé)：由移動網(wǎng)絡(luò)與中心端建立VPN隧道連接
3) 需要在下端無線InRouter中添加激活機(jī)制，定時(shí)激活、采集下端PLC中的數(shù)據(jù)并上傳至中心端
4) 中心端運(yùn)行組態(tài)軟件，接收并讀取下端上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)
客戶端：
移動為每張SIM卡開辦特殊APN業(yè)務(wù),每次撥號到移動網(wǎng)絡(luò)能夠獲得固定私網(wǎng)IP地址
五、應(yīng)用小結(jié)

       施耐德提供的無線控制解決方案利用了移動強(qiáng)大的無線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢和先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，充分保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)傳輸通道不會因阻塞而導(dǎo)致信息延遲，保障了油井控制和信息反饋的實(shí)時(shí)性。
1) 系統(tǒng)快速實(shí)施。由于利用了移動現(xiàn)有的完善網(wǎng)絡(luò)，無需單獨(dú)為此鋪設(shè)有線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，控制模塊即裝即用，施工周期短，也降低了施工成本。
2) 控制中心系統(tǒng)遙測
3) 設(shè)備自動故障報(bào)警
4) 遠(yuǎn)程Internet訪問等
        無線控制解決方案的成功實(shí)施，可以有效的解決在供電能力與采油的不匹配時(shí)，低產(chǎn)井的效率無法監(jiān)控所造成電能的浪費(fèi)。并根據(jù)電力系統(tǒng)的供電狀況，隨時(shí)監(jiān)控各個(gè)磕頭機(jī)的工作狀況，有計(jì)劃有步驟地關(guān)閉低產(chǎn)井或者中產(chǎn)井。
由于本方案核心產(chǎn)品全部采用于施耐德電氣公司的產(chǎn)品，因此產(chǎn)品配合性較好，系統(tǒng)調(diào)試簡單容易，并且運(yùn)行穩(wěn)定。



注釋：
[1]：移動無線DDN介紹
無線DDN業(yè)務(wù)是指以中國移動的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為平臺，采用GPRS等方式，通過特種行業(yè)終端，為行業(yè)客戶服務(wù)的、機(jī)器到機(jī)器（Machine To Machine，M2M）的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。目前無線DDN業(yè)務(wù)包括短信接入方式和GPRS接入方式。
1、專網(wǎng)VPN接入
GGSN通過輸入的公司名或主被叫號碼從Radius服務(wù)器獲取建立隧道的相關(guān)信息，然后啟動到企業(yè)網(wǎng)關(guān)的L2TP隧道協(xié)議，建立起GGSN和企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間的隧道連接。此時(shí)用戶的PPP包可以直達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)，由企業(yè)網(wǎng)關(guān)通過公司的Radius服務(wù)器完成對用戶級的認(rèn)證，通過后，就建立起GRPS手機(jī)到達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)的PPP鏈路，從而真正實(shí)現(xiàn)移動辦公業(yè)務(wù)。
2、專線業(yè)務(wù)接入
（1）專線接入業(yè)務(wù)時(shí)，GGSN（無須參與認(rèn)證，采用透明接入方式）、GPRS網(wǎng)絡(luò)僅僅作為承載通道，將數(shù)據(jù)包透明發(fā)往業(yè)務(wù)處理中心，用戶接入業(yè)務(wù)中心權(quán)限的認(rèn)證由MS與業(yè)務(wù)中心進(jìn)行。該業(yè)務(wù)需用特定的APN進(jìn)行區(qū)分，以決定是否認(rèn)證及連接方式。
（2）GSN通過專用線路（DDN專線等）不經(jīng)過ISP直接接入業(yè)務(wù)中心；或者通過ISP接連接業(yè)務(wù)中心，不采用VPN方式；也可以通過ISP連接，采用VPN方式接入業(yè)務(wù)中心。