[发明专利]基于无线网络的抽油机井数据采集控制系统及其方法

说明书

本发明涉及基于无线网络的抽油机井数据采集控制系统，包括组态计算机、工业以太网、WIA无线网关、井口控制单元和数据采集终端；组态计算机通过工业以太网与WIA无线网关连接；井口控制单元设置于抽油机井口，与数据采集终端、WIA无线网关进行无线通信。方法包括以下步骤：各仪表将定时采集的抽油机数据发送至与其在同一抽油机井内的井口控制单元，该井口控制单元将抽油机实时数据发送至WIA无线网关；组态计算机通过工业以太网收到WIA无线网关发来的网络状态信息和各抽油机的实时数据，发送控制命令经WIA无线网关下发至相应的井口控制单元；本发明的井口控制单元RTU均有无线路由功能，有障碍物遮挡或无线信号不佳时可以通过多跳网络实现数据通信，保证数据可靠性。

技术领域

本发明涉及一种抽油机井数据采集控制系统及其方法，具体地说是一种基于WIA-PA工业无线网络的抽油机井数据采集控制系统及其方法。

背景技术

近年来，基于井场、站、库等油气田生产现场的数据采集、过程控制、参数优化、管理决策等凸现重要，将自动化技术、通信技术、信息技术融合的油气生产物联网系统在智能识别、数据融合、数据应用等方面发挥越来越大的作用，油气生产物联网是油气田信息化建设发展的必然趋势。

油气生产物联网系统就是通过传感、射频、通讯等技术，对油气水井、计量间、油气站库及相关集输管网等生产对象进行全面的感知，实现生产数据自动采集和控制、油气田生产运行监控和管理，进而提高生产操作单元的自动化水平，进一步提高油气田生产决策的及时性和准确性。

目前油气田均已不同程度的实施了油气生产自动化、数字化建设。针对生产数据采集与控制系统有有线和无线两种方向，有线的采集与控制系统在施工、维护等方面均不便利，而目前的无线系统多是基于Zigbee系统设计，无线通信成功率低，无法保证全天监测数据的及时和准确性。

发明内容

本发明目的是提供一种用于WIA-PA工业无线网络中能够完全实现无线通信的抽油机井数据采集控制系统和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于无线网络的抽油机井数据采集控制系统，包括组态计算机、工业以太网、WIA无线网关、井口控制单元和数据采集终端；组态计算机通过工业以太网与WIA无线网关连接；井口控制单元设置于抽油机井口，与数据采集终端、WIA无线网关进行无线通信。

所述井口控制单元为多个，每个井口控制单元设置在一个抽油机井井口内；每个井口控制单元与仪表构成星形网络，还与WIA无线网关构成MESH网络。

所述井口控制单元包括处理器模块以及与其连接的I/O输入输出模块、三相电采集模块、本地通信模块、液晶显示模块、电源管理模块、数据远传接口模块和WIA无线通信模块。

所述三相电采集模块采用电阻、电流互感器、功率计量IC和信号隔离芯片；三相交流电的每相串联多个电阻后、通过滤波器与功率计量IC的电压输入通道连接，每相还通过压敏电阻接地；三个电流互感器分别穿过三相交流电线，每个电流互感器的正负输出端之间连有一个电阻与串联的两个电阻的并联电路，并联电路的两端之间连有限幅电路，限幅电路的两端通过滤波电路与功率计量IC的电流输入通道连接；功率计量IC的输出端经信号隔离芯片与处理器模块连接。

所述滤波器的输入端与地之间连有电阻、两个串联的电容和一个电容的并联电路；电容的两端分别与功率计量IC的电压输入通道连接；电阻接地的一端与两个串联的电容接地的一端之间还连有另一电阻，两个串联的电容之间的结点接地。

所述滤波电路包括电阻和电容；滤波电路的两个输入端分别通过电阻与功率计量IC的输入端连接，功率计量IC的两个输入端之间连有串联的两个电容和一个电容的并联电路；串联的两个电容之间的结点接地。

基于无线网络的抽油机井数据采集控制方法，包括以下步骤：