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     活動鏈接：2012年控制網技術專題---實現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施造成的重大經濟損失和實現對氣井生產數據的監控與管理，提供設計方案如下

   ［關鍵詞］：數據采集器、門磁傳感器、電壓傳感器、可燃氣體檢測儀

   一、設計準則：

   采用高科技低工耗產品保障現場設備供電及環境條件的特殊要求。組成具有安全可靠、經濟實用、快速反應預警能力的網絡監控系統。同時降低投資成本、提高工程質量、優化系統性能，達到確保氣井安全生產順利進行和監控數據穩定可靠的目的。

   二、現場設備標準：

   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”防爆標準要求。

    (2) 蓄電池與采集通訊儀表的安裝方式采用防爆箱,達到“隔離”防爆標準。

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

    (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壁接觸產生火花，以及在搬運過程中正、負兩線接頭相連產生放電對蓄電池造成的損壞。

    (6) 在蓄電池正、負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、斷產生不安全性火花。

    (7) 在蓄電池正極輸出線纜后端，接入相應容量的總保險（熔斷）絲。

    (8) 在采集器對每路傳感器的供電輸出端，加置微型“自恢復限流保護開關”。2、節能性
節能是產品符合環境供電條件的特征，現場所有儀表的正常工耗需要達到一臺100Ah蓄電池供電量為70%時的基本運行時間標準為30天以上。

   3、擴充性

   采集儀表的輸入輸出通道為8路開關量、6路模擬量，其中6路開關量用于門狀態、振動、壁、地環斷路防盜及兩段燃氣報警，3路模擬量用于蓄電池的電壓檢測和氣井套壓及油壓生產數據的采集外，預留2路開關量3模擬量為備用通道。

   4、可靠性

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

   (2)對開關量輸入與模擬量通道的性能分別進行測試記錄，達到驗收標準要求。

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

   5、氣井采集設備YGY型結構示意圖：
    
                    
 
   性能簡介：

   YGY型設備為一臺蓄電池供電，當用電量設定為70%、數據采集周期定時為30分鐘時，正常使用時間為30天以上。設有低壓報警輸出和下限自動斷電保 護功能，避免深度放電造成蓄電池損壞。適應于矩離較近、路面條件較好的井場使用。具有結構緊奏變動靈活的特點，當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加長電源接線即可。如下圖所示：

   6、氣井采集設備YGYP型結構示意圖：
  
                          

   性能簡介：

    YGYP型設備為兩臺蓄電池一用一備式供電，當用電量設定為70%、數據采集周期定時為30分鐘時，正常使用時間為60天以上。設有低壓報警輸出和主 備電源自動轉換及低壓斷電保護功能，避免深度放電造成蓄電池損壞。適應于矩離較遠、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、設備成套組裝與防爆標準：

    (1)產品配套組裝符合相應低壓配電 “中國國家強制性CCC認證”標準。

    (2)防爆安裝符合國家GB3836-2000標準要求。

   8、生產資制認證：

   (1)配套生產提供低壓電器“生產許可證”及國家強制性CCC認證證書。

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

   本系統由監控計算機、工控組態軟件，現場數據采集儀表及各種防盜防爆傳感器等組成。系統性能以防盜報警為主，同時具備生產數據采集和智能化管理的能力。

   監控室設在計量站，為基層值班人員及時了解井場狀況，對發生告警事件盡快采取外處理措施提供了有利條件。整體結構如下圖所示：
  
                       

   四、數據采集過程：

   1、如上圖所示，正常狀態下由采集器對各種報警傳感器的數據進行實時性采集，通過GPRS模塊周期性定時向監控計算機上報采集數據或由計算機通過UDP協議向GPRS所連接的采集器周期性下發命請求令獲取數據。

   2、報警狀態下：各種報警數據由采集器主動上報計算機進行報警顯示和記錄。

   五、報警數據的處理過程：

   1、門狀態報警。

   門狀態由門磁傳感器與采集器的一路開關量輸入通道連接采集數據。當門狀態為開時，報警信號由采集器主動上傳監控計算機通過動態畫面顯示和輸出聲響告警，并在報警報表中記錄報警內容及報警時間。

   2、巡井登入開關。

   為保證門狀態報警信號的可靠性，在防爆箱右上角后部設置內嵌式磁性推拉開關與采集器一路專用通道連接采集處理登入后的報警數據：

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

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

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

   3、震動報警。

  采集器通過一路開關量通道與震動傳感器連接采集數據。當現場發生破壞性撞擊時，震動報警信號由采集器主動上報監控計算機進行動畫閃爍顯示和輸出聲響告警，提示值班人員對報警現場進行處理，并對報警時間與內容進行記錄。

   4、壁環、地環斷路報警：

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

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

   (3)“壁環”和“地環”導線分別與采集器的兩路開關量通道連接采集數據。當其中一路連線斷路時，報警信號由采集器主動上傳監控計算機通過相應動態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場進行處理。

   5、可燃氣檢測報警：

   現場防盜房內天燃氣體濃度的檢測，通過檢測器的兩路開關量信號分別與采集器的兩路通道連接采集報警數據。周期性定時通過GPRS模塊上傳監控計算機進 行記錄。當可燃氣濃度LEL測量值達到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 值班人員對報警現場進行處理，并對報警時間與內容進行記錄。

   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據，周期性上報監控計算機對蓄電池電壓按百分比進行模似量顯示和數字顯示。當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據，周期性上報監控計算機顯示套壓與油壓數據并以工圖形式的曲線反應工況運行狀態，設定上、下限報警，提示值班人員對突發性變化事件及時查明原因進行處理。

   8、報警認知： 

   (1)產生報警后值班人員按“認知”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“認知”時間。無人按“認知”鍵時，報警狀態不要自動解除，同時對報警的時間與內容在報表中按30秒一次保持記錄。

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

   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容進入試驗記錄報表。

   (3)退出登入信號上報后解除報警畫面顯示、進入報警檢測狀態。

   六、軟件的數據處理過程

   1、根據采集的數據判斷是否有報警發生，報警通過動畫閃爍顯示或不同聲響提示當班人員及時處理。

   2、對報警后的處理過程進行記錄。

   3、周期性地保存采集數據，正常時需要2小時保存一次。

   4、對報警數據和歷史數據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據。

   6、工程組態界面統一風格。操作簡單、顯示直觀的了解每個氣井的詳細狀況。

   七、主窗口顯示模式與內容：

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

   1、 選擇某個氣井的圖型時，進入該氣井詳細數據的顯示。包括選定不同時段、不同內容的數據記錄。

   2、 電池電壓模似量顯示為0～100%與0～16V量程之內的數顯，當供電電壓在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、數據存儲要求： 

   (1)周期性保存采集數據的間隔時間為2小時。

   (2)歷史數據保存至少為1年。

   (3)保存報警數據的間隔時間為20秒。

   九、對性能的規定：

   (1)要求提供統一的操作風格。

   (2)統一的界面風格。

   (3)統一的數據顯示風格。

   (4)數據采集過程中產生的錯誤能及時恢復并保持正常工作。

   十、時間特性要求：

    (1)數據采集時間，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)實時報警發生后60秒內發生反映。(計算機畫面顯示與輸出聲響)

   十一、輸入通道信號：

   (1)門狀態-------------------------------開關量，1路；

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

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

   (4)壁環斷路報警-------------------------開關量，2路

   (5)可燃氣檢測報警-----------------------開關量，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。包括正常和報警狀態。通過點擊井圖查看詳細數據及各種報表的詳細記錄。

   (1)日報顯示各個氣井當日8～4點、4～8點兩班的詳細數據、報警數據記錄

   (2)月報顯示當月每日兩班的詳細數據記錄、報警詳細數據記錄。

   (3)年報顯示保存每個氣井的歷史數據。

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

   (5)現場登入記錄內容：井號：入場與退場時間  

   十三、現有主要采集儀表性能說明：  

   1、GPRS數據采集器 型號KL-R5110 

   1.1主要性能特點

   •八路模擬量、八路開關量輸入、輸出；

   •內嵌GPRS傳輸單元提供完備的GPRS登陸和傳輸機制，穩定可靠；

   •天線內置，安裝及使用方便，配有外接天線接口；功圖數據快速采集和支持4000組數據存儲記錄；

   •配套MODBUS協議和登陸參數支持，數據流管理穩定

   •支持兩路數據串口，可配接多種擴展串口設備

   a)主要參數

   1、模擬量輸入：八路4～20mA或5V電流或電壓信號

   2、開關量輸入：八路純觸點開關量

   3、供電電壓： DC12V

   4、采樣分辨率：16位

   5、調試串口： RS-232/485 波特率：9600

   6、準確度：0.1%

   7、整機功耗：70mA 

   b)部分構件

   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為調試串口，串口D為預留串口。

   c、db25針插座