一、 需求概述
遼河三角洲上，到處都能看到正在工作的采油鉆井，油區(qū)地理位置分散，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性大，野外施工環(huán)境惡劣。如何能更好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)每一個(gè)鉆井平臺(tái)的工作狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，一直是油田管理層思考的大事。

遼河油田地跨遼寧、內(nèi)蒙兩省區(qū)的13個(gè)地市，下設(shè)采油、科研、集輸、銷售等20個(gè)二級(jí)單位，油區(qū)地理位置分散，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性大，野外施工環(huán)境惡劣。同時(shí)，遼河油田擁有生產(chǎn)油井近3萬口，分布零散，如何能及時(shí)掌握油井的生產(chǎn)狀態(tài)信息，成為提高遼河油田生產(chǎn)率的關(guān)鍵。以往單純依靠手工現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)的方式不僅不能滿足遼河油田的生產(chǎn)需要，而且成為制約企業(yè)快速發(fā)展的瓶徑。利用基礎(chǔ)的專線、GPRS、短信業(yè)務(wù)成功開發(fā)了集“現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、移動(dòng)信息化辦公、油井場(chǎng)所視頻監(jiān)控”于一體的獨(dú)具特色的石油行業(yè)信息化解決方案，采用無線方案的應(yīng)用，可以大大地提高遼河油田的生產(chǎn)作業(yè)效率和信息化管理水平。

二、解決方案

數(shù)九寒天的東北平原上，滴水成冰。當(dāng)所有的采油鉆井都在工作的時(shí)候，在油田基地，技術(shù)人員可以通過屏幕實(shí)時(shí)檢測(cè)到每一口鉆井的工作狀況與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過公司無線傳輸設(shè)備把石油行業(yè)信息傳送到到基地服務(wù)器。
借助“油井?dāng)?shù)據(jù)無線監(jiān)控系統(tǒng)”，管理人員足不出戶就可以通過該系統(tǒng)隨時(shí)觀測(cè)到油井的生產(chǎn)狀況。油井工作的相關(guān)數(shù)據(jù)每隔兩小時(shí)傳輸一次，機(jī)井一旦出現(xiàn)故障，示意圖就會(huì)標(biāo)示感嘆號(hào)，維護(hù)人員就能夠在最短的時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)排除故障。以前，采油測(cè)試工要到每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，對(duì)每口井的工作狀態(tài)也很難把握，有時(shí)一口井發(fā)生故障，往往許多天后才發(fā)現(xiàn)。

下面具體了解整套信息化方案的實(shí)施：以下分三個(gè)不同的應(yīng)用方案，數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、短信通知及告警。

方案一 、數(shù)據(jù)采集：油田的一個(gè)采油廠由多口油井、計(jì)量站、管匯閥組，轉(zhuǎn)油站，聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施組成，那么整個(gè)采油廠的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出油品的數(shù)據(jù)（主要有溫度、壓力、流量等）就直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定及原油質(zhì)量。目前大多由人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并測(cè)量、統(tǒng)計(jì)采油數(shù)據(jù)，這樣浪費(fèi)人力、時(shí)間。引入了GPRS鉆井?dāng)?shù)據(jù)上報(bào)系統(tǒng)之后，通過固定在機(jī)架上的傳感器，管理人員可以及時(shí)了解各個(gè)機(jī)井的工作壓力、采油時(shí)電壓、蒸汽溫度等數(shù)據(jù)，從而確保了油井的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。利用無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)傳入數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，這樣完全就解決了遼河油田人工采集數(shù)據(jù)的問題。此外，通過該技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了油田電力遠(yuǎn)程無線抄表、油田熱注爐數(shù)據(jù)監(jiān)控等應(yīng)用。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
A、終端設(shè)備傳感器、采集器或PLC設(shè)備：采集油田礦井各儀器儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持RS232/RS485接口，自動(dòng)采集終端設(shè)備的各種數(shù)據(jù)。
B、GPRS DTU：先通過配置軟件設(shè)置好數(shù)據(jù)中心提供有效的IP地址及端口及其它關(guān)鍵性的功能設(shè)置，再與采集器串口相連。

技術(shù)特點(diǎn)

1、 無線參數(shù)
1) 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)
2) GPRS multi-slot class 10
3) 編碼方案：CS1~CS4
4) 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5) Compliant to GSM phase 2/2+
6) 支持?jǐn)?shù)據(jù)和短信功能

2、 硬件系統(tǒng)
1) 高性能RISC 嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。
2) 接口：
同時(shí)支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。

3) 供電：
外接電源：DC 12V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<250mA (12V)

4) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GPRS無線模塊
5) 尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）
6) 其他參數(shù): 工作環(huán)境溫度 -25~+65oC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85oC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))

3、 軟件功能
1) 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線
2) 支持RSA，RC4加密算法
3) 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
4) 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
5) 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問
6) 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
7) 支持多數(shù)據(jù)中心
8) 支持短信、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷
9) 支持短消息備份及告警。
10) 多重軟硬件看門狗
11) 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
12) 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
13) 可以用做普通撥號(hào)MODEM
14) 支持telnet功能。
15) 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
16) 通過串口軟件升級(jí)
17) 同時(shí)支持 LINUX和 WINDOWS 操作系統(tǒng)

C、數(shù)據(jù)中心：本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用固定IPF地址、動(dòng)態(tài)IP+域名解析、APN專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)接入， GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程，當(dāng)油田信息采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。

數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)功能
1、數(shù)據(jù)檢測(cè)功能：自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄采油設(shè)備上的電壓、電流、電度、溫度、壓力、流量、液位、界面、含水、示功圖、紅外報(bào)警等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)的格式為模擬、數(shù)字和串行通信口。還能完成流量和電度的積算。

2、數(shù)據(jù)共享功能：所測(cè)數(shù)據(jù)以及采油設(shè)備的工作狀態(tài)可以傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)多方遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享。
3、顯示功能：總流程顯示、分組流程顯示、全部數(shù)據(jù)列表、分組數(shù)據(jù)列表、單個(gè)儀表歷史數(shù)據(jù)列表，對(duì)于日、月、年顯示、故障列表顯示。
4、輔助分析功能：及時(shí)發(fā)現(xiàn)停電、缺相、油管堵塞、盜油、液面過低、配重不平衡等異常情況。
5、報(bào)警功能：如果檢測(cè)值超過設(shè)定范圍，即聲光告警，并能在屏幕上顯示出現(xiàn)問題的儀表名稱以及參數(shù)超出的范圍，若有多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)警，將按順序顯示超值列表。
6、權(quán)限設(shè)置功能：權(quán)限設(shè)置分一般操作員、管理員、超級(jí)系統(tǒng)管理三種。利用輸入用戶名和密碼加以限制

組網(wǎng)實(shí)施：終端通過采集設(shè)備與GPRS DTU串口對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端數(shù)據(jù)（溫度、壓力、流量等）進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，數(shù)據(jù)中心通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控在野外礦井的工作狀態(tài)，以達(dá)到無人值守，無人抄表的目的。



方案二 、油田無線視頻監(jiān)控：

通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為授權(quán)用戶提供直觀、快捷、高效、穩(wěn)定的井場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻圖像跟蹤服務(wù)。做到現(xiàn)場(chǎng)與基地的“零距離”調(diào)度指揮，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，快速做出科學(xué)、合理的整改要求，有效減少跑現(xiàn)場(chǎng)次數(shù)，更加安全、高效地實(shí)施采油作業(yè)。

A、終端視頻服務(wù)器：支持可設(shè)置IP地址及網(wǎng)關(guān)，支持以太網(wǎng)口，對(duì)視頻流進(jìn)行壓縮、編碼，可對(duì)相關(guān)視頻參數(shù)進(jìn)行配置、調(diào)整。

B、 TD-SCDMA Route：通過現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)TD-SCDMA，網(wǎng)絡(luò)帶寬大，數(shù)據(jù)流暢等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可通過網(wǎng)絡(luò)需要選擇不同的應(yīng)用協(xié)議，支持DHCP功能、支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由協(xié)議、支持VPN協(xié)議，APN專網(wǎng)等。通過建立VPN安全隧道實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問視頻監(jiān)控。更多設(shè)置請(qǐng)參照本站產(chǎn)品的資料。

TD-SCDMA ROUTER 技術(shù)特點(diǎn)

1、 無線參數(shù)
1) TD-SCDMA：2010~2025MHz
2) GSM：850/900/1800/1900
3) UPLINK：128Kbps，DOWNLINK：384Kbps
2、 硬件系統(tǒng)
1) 工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，主頻200M
2) FLASH：4MB（可擴(kuò)展至16MB）
3) SDRAM：16MB（可擴(kuò)展至64MB）
4) E2PROM：64KB

5) 接口：
1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口
1個(gè)RS232串口。（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485），串口速率 110~230400bit
指示燈：具有“Power”、“Online”、“Alarm”、“System”、“Link/ACT”五個(gè)指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM/UIM卡接口：標(biāo)準(zhǔn)的抽屜式用戶卡接口（3V/5V）。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
“Reset”復(fù)位按鈕，通過此按鈕，可將ROUTER的參數(shù)配置恢復(fù)為出廠值。
6) 供電：
外接電源：DC 12V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<400mA (12V)

7) 無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)TD-SCDMA無線模塊
8) 尺寸
外形尺寸：157x97x25 mm (不包括天線和安裝件)
9) 其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65oC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85oC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))
3、 軟件功能
1) 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、L2TP和IPSEC
2) 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
3) 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
4) 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP 等。
5) 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
6) 支持DHCP 功能
7) 支持NAT功能，如SNAT，DNAT
8) 支持動(dòng)態(tài)DDNS
9) 支持DMZ主機(jī)
10) 支持路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理
11) 支持VPDN網(wǎng)絡(luò)
12) 方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
13) 支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境

14) 支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15) 支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
16) 支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
17) 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
18) 支持串口本地軟件升級(jí)
19) 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
20) 同時(shí)支持 LINUX和 WINDOWS 操作系統(tǒng)

C、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器：支持互聯(lián)網(wǎng)接入，在辦公室或監(jiān)控室用某一臺(tái)PC建立VPN服務(wù)器，通過和終端TD-ROUTER 3G路由器建立VPN隧道鏈路后，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)訪問終端的視頻流。

組網(wǎng)實(shí)施： TD Router 在撥入互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上和數(shù)據(jù)中心建立 VPN 隧道，數(shù)據(jù)中心可通過安全隧道訪問不同終端的視頻畫面，以達(dá)到實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控功能。

關(guān)于如何建立VPN隧道說明文檔可電聯(lián)索取《關(guān)于VPN服務(wù)器及客戶端建立說明》

方案三 、短信通知、告警系統(tǒng)：

終端儀器儀表可設(shè)置數(shù)據(jù)告警，達(dá)到一定的設(shè)定值就會(huì)從串口輸出告警信息，通過 GSM DTU自動(dòng)發(fā)送給相關(guān)負(fù)責(zé)人及管理層，以達(dá)到第一時(shí)間把告警信息通知到位。

A、數(shù)據(jù)中心配置短信接收裝置，短信 MODEM 以及管理者手機(jī)也可，能隨時(shí)接收野外終端的告警信息。

B、終端為礦井儀器儀表，設(shè)置告警值之后與GSM DTU 串口連接，當(dāng)儀器儀表工作時(shí)達(dá)到設(shè)定的告警值時(shí)就會(huì)自動(dòng)把告警值從串口輸出。

C、 GSM DTU：首先通過配套軟件設(shè)置對(duì)端接收短信的手機(jī)號(hào)，最多可同時(shí)向五個(gè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送告警信息（可拓展），當(dāng)告警信息從儀器儀表串口輸出到達(dá) GSM DTU時(shí)，DTU 就會(huì)自動(dòng)按短信方式發(fā)送到事先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼。

GSM DTU 技術(shù)特點(diǎn)

1、 無線參數(shù)
4) 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)
5) Compliant to GSM phase 2/2+
6) 支持DTMF
7) 支持短信和CSD數(shù)據(jù)功能
8) 標(biāo)準(zhǔn)AT命令集
2、 硬件系統(tǒng)
9) 高性能RISC 嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。
10)接口：
同時(shí)支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。

11)供電：
外接電源：DC 12V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：<250mA (12V)

12)無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GSM無線模塊

13)尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）
14)其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65oC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85oC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))

3、 軟件功能


1) 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
2) 支持 RS232/RS485 透明短信傳輸功能，可同時(shí)向 5 個(gè)電話號(hào)碼發(fā)送短信（根據(jù)客戶需要，增加電話號(hào)碼數(shù)）
3) 支持電路交換（CSD）功能，適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信
4) 多重軟硬件看門狗
5) 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
6) 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
7) 可以用做普通GSM MODEM
8) 通過串口軟件升級(jí)
9) 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

三、安全措施

本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前，要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動(dòng)公司的GGSN 設(shè)備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。對(duì)于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。

1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術(shù)，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)，有效避免非法入侵。

2、利用SIM卡的唯一性，對(duì)用戶SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪問專用APN，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無法呼叫專門的APN。

3、對(duì)于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。

4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。

5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

根據(jù)以上方案總結(jié)了現(xiàn)有工業(yè)級(jí)大型數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的應(yīng)用，在油田礦井的應(yīng)用中，除了數(shù)據(jù)采集外，還要對(duì)礦井場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控；另外利用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短信告警及短信通知的應(yīng)用，這樣，通過三個(gè)不同應(yīng)用方案的整合體現(xiàn)了整個(gè)方案完善性。