【正文】 短消息的數(shù)據(jù)傳輸、基于 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞?。殼體采用質(zhì)地堅(jiān)固且聲學(xué)特性好的合成材料，其外形精巧美觀，防水、防塵，可適應(yīng)大多數(shù)工況現(xiàn)場(chǎng)。監(jiān)控中心通過固定的 IP 地址接入 Inter 網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)上接收 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端傳輸來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由于采油現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)油罐數(shù)量眾多，各個(gè)井場(chǎng)分布也很分散，整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)用 GPRS無(wú)線通信 網(wǎng)絡(luò) ，將計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心和各個(gè) 遠(yuǎn)程 監(jiān)控終端聯(lián)系起來。 （ 3） 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 模塊化結(jié)構(gòu)的硬件產(chǎn)品使系統(tǒng)配置靈活，緊湊簡(jiǎn)便，易于升級(jí) 和 維護(hù)。 （ 2） 外部 開關(guān)量 電平輸入 ： 高電平 16V~24V，低電平 0V~8V。 （ 5）打印功能。 計(jì)算機(jī) 監(jiān)控中心軟件功能分析 根據(jù)項(xiàng)目需求 ， 計(jì)算機(jī) 監(jiān)測(cè) 中心軟件 應(yīng)具備通信 、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及數(shù)據(jù)處理、各種顯示、報(bào)表打印和參數(shù)設(shè)置等功能， 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心 軟件的功能分述如下： （ 1）通信功能。 （ 3） 具有 通信功能。 （ 4） 下達(dá)各種測(cè)控指令 。 （ 5）采用 無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸方式 上傳檢測(cè)的各類數(shù)據(jù)。集 中后的原油計(jì)量與保管非常標(biāo)準(zhǔn)正規(guī) ， 本 系統(tǒng) 主要 針對(duì)的是 分散過 程的 原油 計(jì)量 與 丟盜油 問題 ， 主要包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容： （ 1） 研發(fā)原油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)。 第 6 章 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心的軟件開發(fā)。 基于 GPRS 的分布式油田原油計(jì)量和防盜系統(tǒng)設(shè) 4 第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)。 同時(shí)還需要研究在無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)偶然出現(xiàn)信號(hào)受阻問題的時(shí)候，如何保障測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，數(shù)據(jù)不丟失。 縱覽國(guó)內(nèi)外關(guān)于油田原油計(jì)量和防盜的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為油田原油計(jì)量 與 防盜 遠(yuǎn)程監(jiān)控方面的研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。 近年來 國(guó)內(nèi)對(duì)原油計(jì)量的研究主要有： 李昌嶺工程師用流量計(jì) 對(duì)原油進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，用標(biāo)量體積管來完成對(duì)流量 計(jì) 的在線標(biāo)定 [5]；劉曉良工程師采用三相工藝流程對(duì)原油進(jìn)行測(cè)量，用油氣分離器和壓力平衡器對(duì)液位進(jìn)行標(biāo)定 [6]；侯鵬倩工程師應(yīng)用靶式流量計(jì)的原理，對(duì)原油計(jì)量中的密度進(jìn)行了修正，解決了含有泥沙雜質(zhì)的原油計(jì)量問題 [7]。 以上存在的問題對(duì)油田的管理帶來 很大 影響，并嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān) 鍵 詞 ： GPRS ， 分 布 式 油 田 ， 計(jì) 量 和 防 盜 ， CortexM3 內(nèi)核，STM32F103C6T6 IV THE SYSTEM DESIGN OF MEASUREMENT AND ANTITHEFT FOR CRUDE OIL OF DISTRIBUTED OILFIELD BASED ON GPRS NETWORKS ABSTRACT To solve problems of crude oil measurement and loss in distributed oilfield, a crude oil measuring and antitheft system is designed based on GPRS wireless work in the paper. In the system, a lot of problems existing in distributed oilfield for a long time can be solved, such as rough measuring method, poor realtime performance and high manmade errors. With the help of alarming system, oiltheft criminals will be reduced. The aim of the whole system is to improve the informatization management level of distributed oilfield. The system contains two parts: remotemonitoring terminal and putermonitoring center. Remotemonitoring terminal collects data of crude oil level in oil tank, valve’s status and images surrounding the oil tank when the burglar alarm equipment is triggered. Finally data are sent and received via GPRS wireless work. Computermonitoring center achieves logging on Inter website through fixed IP to plete some functions such as data receiving, saving and analysis, the realtime display of crude oil level in oil tank, current valve’s status and report forms printing. In order to ensure flexible configurations of the whole hardware and make it debug easily and maintenance simply, modularization design method is adopted in hardware design of remotemonitoring terminals. According to system function， hardware is divided into such five modules as data acquisitions module, GPRS munication module, image acquisition module, keyboard and display and power supply modules. The core of data acquisition module is ARM39。 監(jiān)測(cè)終端 完成儲(chǔ)油罐中原油 油位 、 儲(chǔ)油 罐 閥門狀態(tài) 、 以及 當(dāng)防盜報(bào)警設(shè)備被觸發(fā)時(shí)井場(chǎng)周邊圖片數(shù)據(jù) 的采集 ， 實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù) 通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的 發(fā)送和接收 ； 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心通過固定的 IP 地址登陸 Inter 網(wǎng)絡(luò) ，完成數(shù)據(jù) 接收 、保存和分析， 實(shí)時(shí) 顯示 各 儲(chǔ)油罐 油位 高度、當(dāng)前閥門狀態(tài)，并提供報(bào)表 打印等功能。 整個(gè)系統(tǒng) 包括兩個(gè)部分： 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心。 論文 最后對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心的軟件開發(fā)作了簡(jiǎn)要說明。 管理方面 當(dāng)前多采用看井工人工管理和統(tǒng)計(jì)每日原油灌的儲(chǔ)存量，缺少必要的監(jiān)控手段，所以錯(cuò)報(bào)漏報(bào)甚至瞞報(bào)現(xiàn)象時(shí)有發(fā) 生 ，并且由于缺乏監(jiān)管機(jī)制，使不法分子有機(jī)可乘，偷盜油現(xiàn)象很嚴(yán)重 ， 據(jù)有關(guān)資料，目前陜北共有分布式油井 3 萬(wàn)多口，以產(chǎn)油 100 萬(wàn)噸為生產(chǎn)計(jì)劃，歷年來丟油的數(shù)量十分驚人，被偷盜原油占總產(chǎn)量的 10％ ~15％之間 [ 3]。隨著國(guó)內(nèi)大部分油田開發(fā)都進(jìn)入到后期 ， 產(chǎn)能遞減 ， 產(chǎn)液量增加 ，油井 、 計(jì)量站規(guī)模加大 ， 原三級(jí)計(jì)量管理模式在某種程度上不能滿足 當(dāng)前 油田開發(fā)生產(chǎn) 的 需要?？琢?波工程師在勝利油田應(yīng)用流量預(yù)警器，開發(fā)了單井防盜報(bào)警系統(tǒng) [13]。利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，建立無(wú)線通信通道，把所采集的數(shù)據(jù)上傳到 計(jì)算機(jī) 監(jiān)控中心。根據(jù)系統(tǒng)需要解決的問題，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析，確定了系統(tǒng)各個(gè)部分的功能，最后給出了系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。文中先介紹了軟件編程的思想，在此基礎(chǔ)上對(duì) 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端的底層驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用層程序進(jìn)行了 介紹 。 分布式油田的特點(diǎn)是 ： 井場(chǎng)井群分散布局在各個(gè)山頭或山溝之間，每個(gè)井場(chǎng)由 3~10 口井組成，每口油井獨(dú)立對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)油罐，待標(biāo)準(zhǔn)油罐儲(chǔ)存滿后，由 20~50 噸 的油罐車運(yùn)到統(tǒng)一的集油站， 完成由分散到集中的過程。 （ 4） 油罐有 油位 上限報(bào) 警功能及現(xiàn)場(chǎng) 油位 顯示功能。 （ 3） 統(tǒng)計(jì)分析功能，可以查詢?nèi)我?油罐中原油 的現(xiàn)存量，歷史存量 。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端 對(duì)模擬量可分別設(shè)置報(bào)警上、下限，有效上、下限，當(dāng)數(shù)據(jù)越限值時(shí)可生成報(bào)警記錄。 本課題中以分布式油田采油現(xiàn)場(chǎng)的儲(chǔ)油罐為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)原油的計(jì)量和防盜，整個(gè)系統(tǒng)可以稍加修改應(yīng)用到其它設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控上，另外遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端的硬件設(shè)計(jì)也為系統(tǒng)的功能擴(kuò)展留有余地，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)采油現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)等設(shè)備 的監(jiān)控。以表格的形式，記錄、顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，可代替人工抄表填寫工作運(yùn)行報(bào)表。 （ 1） 油位 變化范圍： 0~8 米； 測(cè)量精度： ≤ 30 毫米 。由于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游， 本 系統(tǒng)通訊方式構(gòu)架于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，無(wú)需進(jìn)行重新投資建設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò)，降低了系統(tǒng)投資。 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端主要完成 數(shù)據(jù)采集 、數(shù)據(jù)傳輸、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警、顯示和設(shè)置等 功能，計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心主要完成對(duì) 遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)終端采集數(shù)據(jù)的分析 和存儲(chǔ) 、實(shí)時(shí)顯示、報(bào)表打印 等功能。 計(jì)算機(jī) 監(jiān)控中心的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī) 監(jiān) 控 中心系統(tǒng)由 接入 Inter 網(wǎng)絡(luò)的通用計(jì)算機(jī) 、打印機(jī)等組成。 本系統(tǒng)中采用的是超聲波非接觸測(cè)量 方 法，選用的是重慶兆易公司的 RISENBS1KA0 型號(hào)超聲液位變送器，該變送器集超聲波傳感器、溫度傳感器、超聲伺服電路、變送電路為一體，內(nèi)部電磁屏蔽及出廠 四十八 小時(shí)高低溫老化，使其具有很高的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠性。一類稱為有線通信，它是利用導(dǎo)線來完成信息傳遞 的；另一類稱為無(wú)線通 信 ， 它是利用電波在空氣中的傳播實(shí)現(xiàn)信息傳遞的。其缺點(diǎn)是需申請(qǐng)頻點(diǎn)使用權(quán)，受地形、氣候的影響較大，系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差。 基于 GPRS 的分布式油田原油計(jì)量和防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 ? 傳輸數(shù)據(jù)速率高 。 系統(tǒng)具有糾錯(cuò)、重發(fā)機(jī)制，從而確保資料的完整性和正確性。鑒于 GPRS 已在工業(yè)上應(yīng)用比較成熟及其本身通信方式 的優(yōu)點(diǎn)，我們選用 GPRS 作為本系統(tǒng) 中 數(shù)據(jù)傳輸 的 網(wǎng)絡(luò)。 GPRS 服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)和 移動(dòng)交換中心 MSC（ Mobile service switching center） 在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè) MSC 的存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制，并通過幀中繼連接到基站系統(tǒng)。 2）數(shù)據(jù)中心申請(qǐng)固定的公網(wǎng) IP 該方案和 ADSL 撥號(hào)方式類似，只是使用該方案時(shí)，用戶需要向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（比如電信、網(wǎng)通）申請(qǐng)一個(gè)固定的公網(wǎng) IP 地址。 在分布式油田原油 計(jì)量 與 防盜 系統(tǒng)的開發(fā)中，綜合考慮以上幾種 GPRS 組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)， 以及 為 便于整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)和后期維護(hù)， 我們使用了 數(shù)據(jù)中心申請(qǐng)固定的公網(wǎng) IP 的組網(wǎng)方式。此類模塊的代表為 Siemens 公司的 MC3 SonyEricsson 公司的 GR4 Motorola 公司的 G1 Wave 公司的Q2403 系列等。 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 02 12 24 44 34 24 14 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 3V B A T T BG N DG N DG N DG N DL E D AR O W 4T X D 2I O 1 2 / D C DG N DS I M C L KS I M I OS I M R S TN CM I C B I A SM I C I PM I C I NA U X IG N DE A R PE A R NA U X O PV R S I MG N DV B A T R FV B A T R FV B A T R FG N DI O 1 0P W O NR X D 2B UG N DT X DR X DR T SC T SD S RI O 8I O 1 3I O 1 1G N DI O 6I O 1 / R 1 圖 37 M23A 模塊引腳編號(hào)及位置 Fig37 M23A module pins’ number and location M23A GSM/GPRS 模塊的各個(gè)引腳的功能如表 32 所示。 表 33 GPRS 相關(guān)的 AT 命令 Tab 33 Correlative AT mand of GPRS AT指令 指令功能 使用舉例 （指令意義） AT+IRP 設(shè)置模塊串口通信速率 AT+IRP=0(模塊自適應(yīng)串口通信速率 ) AT+COPS 設(shè)置是否自動(dòng)登陸網(wǎng)絡(luò) AT+COPS=1（ 選擇 自動(dòng)登陸網(wǎng)絡(luò)） AT+CREG 當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)情況 AT+CREG=1（查詢是否登陸上網(wǎng)絡(luò)） 基于 GPRS 的分布式油田原油計(jì)量和防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 AT%CGPCO PCO字符串激活指令 AT%CGPCO=1,PAP,1 （激活 PCO字符串） AT+CGDCONT 定義 PD