一种油田RTU监控系统的制作方法

本实用新型涉及油田监测技术领域，具体涉及一种油田RTU监控系统。

背景技术：

在我国的诸多油田大多位于远离城市的区域，地广人稀，交通通信等设施较为落后，而且油田油井分布零散、范围广。由于地质条件的限制和开发时间的延长，在我国大部分油田油井多数采用抽油机采油方式。抽油机作为重要的石油开采设备之一，日常维护和相关参数的监控十分重要，日常生产管理中大多采用人工巡井方式，由人工每日定时检查设备运行情况并记录采油数据。这种方式必然增加工人劳动强度，并且影响了设备监控与采油数据采集的实时性和准确性。当抽油机、电泵、井下管杆和井下抽油泵等出现故障时不能及时发现，得不到有效监控，严重影响抽油机井的开井时率和安全生产。

每一个油田都拥有众多的油气井，并且分布在山川旷野里，油气井的管理方式多为人工每日值守，定时检查设备运行情况，记录相关数据。这种方式增加了用工人数，加大了护井工劳动强度，最重要的是影响对设备的监控。当抽油机、电泵出现微小故障时，往往很难被人工及时发现，从而得不到有效地防护与控制。

目前油田井场RTU装置多数只是通过LED灯来判定运行是否正常，很难观测到数据是否采集到，没有图形显示，采集的数据只有发到后台服务器上，通过计算机来查看图形，往往造成现场人员两头跑增加了工作量。另外，现有油田井场RTU数据接受装置多数是有线采集，也有少数的采用无线采集，一般使用433通讯或ZigBee通讯，往往下端发送数据由433通讯变成ZigBee通讯时，就面临着要换RTU装置，这样就牵扯到其它设备也要更换，造成设备安装复杂混乱。

技术实现要素：

为了克服了上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种油田RTU监控系统，使得井场得到全面有效的监控。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种油田RTU监控系统，包括设置在作业区的多个井场仪表、主井场RTU装置、工业交换机、视频服务器、井场视频监控器、电源模块及上位机；

主井场RTU装置与井场仪表连接，用于汇总井场仪表采集到的数据；

井场视频监控器与视频服务器连接；

主井场RTU装置与视频服务器通过工业交换机将数据传送给油田服务器，油田服务器与上位机通讯。

其中，还包括多个子井口RTU装置，每个子井口RTU装置对应连接若干个井场仪表，用于采集井场仪表的数据；

主井场RTU装置与多个子井口RTU装置连接，用于汇总多个子井口RTU装置采集到的数据。

其中，井场仪表包括位移传感器、载荷传感器、温度传感器或压力传感器。

其中，子井口RTU装置包括壳体，壳体内部设有中央处理器，中央处理器连接有GPS模块、无线通讯模块、存储模块及显示器。

其中，无线通讯模块包括433无线组网模块、ZIGBEE通讯模块、GPRS通讯模块、LoRa无线模块及WiFi网络模块。

其中，子井口RTU装置通过433无线组网模块与井场仪表通讯。

其中，在壳体外部对应连接有433模块接口开关、ZigBee模块接口开关、WiFi模块接口开关、GPRS模块接口开关。

其中，壳体外部设有与中央处理器连接的485串口、232串口、CAN接口、SPI接口、GPIO接口、有线网络接口。

其中，壳体内部设有与485串口引脚相连的485接口模块、与232串口引脚相连的232接口模块、与CAN接口引脚相连的CAN接口模块、与SPI接口引脚相连的AI接口模块、与GPIO接口引脚相连的DI接口模块和DO接口模块、与有线网络接口引脚相连的网络模块。

其中，中央处理器采用TM32F767型处理器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

通过设置于油井井口的井口仪表设备采集现场设备实时数据，传输给井口RTU装置，配合现场的视频监控器，将现场测量的井场数据和视频通过工业交换机传输给油田服务器，实现了井场的全面监控。

进一步，通过设置多个多个子井口RTU装置，再将多个子井口RTU装置的数据发送给主井口RTU装置，这样主井口RTU装置处理的数据就会简单很多，出错率小，传输速率也会高。

进一步，通过在油井工作区设置位移传感器、载荷传感器、温度传感器或压力传感器等多个井场仪表，可监测各种数据，及时发现问题。

进一步，通讯模块采用有线无线通讯均可以，无线通讯的方式多样化。

进一步，本RTU装置设有无线通讯模块，无线通讯模块接收来的井场设备数据通过中央处理器处理后，发送给显示器，现场人员用彩色显示屏上的按键即可人机对话界面，使用更加方便快捷，人机对话界面清楚，通过存储模块储存历史数据，工作人员可观看实时图形及历史图形，不用到后台查看服务器，解决了现场服务人员两头跑的问题，缩短了维护时间，减少了工作量。

进一步，本RTU装置无线通讯模块包括433模块、ZigBee模块、WiFi模块和GPRS模块，无线通讯方式多样化，可满足井场的各种环境需要，多种通信协议可相互组合使用，灵活、方便灵活、自由切换。

进一步，现场只要知道有哪些无线装置，将相应的通讯模块开关按键设置打开即可进行相应数据接受发送，不需要更换RTU装置，方便了现场的使用维护。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的原理框图；

图2为子井口RTU装置的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

一种油田RTU监控系统，包括设置在作业区的多个井场仪表、主井场RTU装置、工业交换机、视频服务器、井场视频监控器、电源模块、多个子井口RTU装置及上位机；主井场RTU装置与井场仪表连接，用于汇总井场仪表采集到的数据；井场视频监控器与视频服务器连接；主井场RTU装置与视频服务器通过工业交换机将数据传送给油田服务器，油田服务器与上位机通讯；

每个子井口RTU装置对应连接若干个井场仪表，用于采集井场仪表的数据；主井场RTU装置与多个子井口RTU装置连接，用于汇总多个子井口RTU装置采集到的数据，子井口RTU装置通过433无线组网模块与井场仪表通讯，井场仪表上装设有433模块。

井场仪表包括位移传感器、载荷传感器、温度传感器或压力传感器等等。

子井口RTU装置包括壳体，壳体内部设有中央处理器和为中央处理器供电的电源模块，中央处理器连接有数据显示模块、无线通讯模块、存储模块，壳体外部设有与显示模块连通的显示屏接口。主井场RTU装置可采用以前的结构，也可采用改进后的子井口RTU装置的结构。

所述无线通讯模块包括433模块、ZigBee模块、WiFi模块、GPRS模块，利用多样化的无线通讯技术，灵活地实现数据的传递。

在壳体外部对应连接有433模块接口开关、ZigBee模块接口开关、WiFi模块接口开关、GPRS模块接口开关。现场只要知道有哪些无线装置，将相应的模块按键设置打开即可进行相应数据接受，无论上游设备还是下游设备采用何种通讯方式，均可以进行数据的接收或发送，不需要更换RTU装置，及其方便了现场使用维护。

壳体外部设有与中央处理器连接的485串口、232串口、CAN接口、SPI接口、GPIO接口、有线网络接口。

壳体内部设有与485串口引脚相连的485接口模块、与232串口引脚相连的232接口模块、与CAN接口引脚相连的CAN接口模块、与SPI接口引脚相连的AI接口模块、与GPIO接口引脚相连的DI接口模块和DO接口模块、与有线网络接口引脚相连的网络模块。

中央处理器还连接有报警模块，当监测到数据越限、现场设备故障，立刻报警。

中央处理器采用32位ARM主处理芯片，型号为TM32F767型。

井场设备包括温度传感器、载荷位移传感器、压力传感器、电量参数传感器等等，井场设备上装设有433模块，RTU装置通过433模快接收井场设备传递的信号，经中央处理器处理后，将电流、电压、载荷位移等电信号转换为数字信号，于显示屏上放大显示获得的数据，方便现场工作人员第一时间就能观测到实时数据。

通过在RTU装置上设置可支持现场可观测的彩色显示屏接口，用按键即可人机对话界面，使用更加方便快捷，解决了以往RTU装置只能看运行灯观测是否正常，人机对话界面更加清楚，可观看实时图形，及历史图形，方便了不用到后台查看服务器，解决了现场服务人员两头跑的问题，缩短了维护时间。

GPS模块采用ATK-S1216F8-BD北斗芯片，能接受北斗地理位置参数。通过在中央微处理器上连接GPS模块，实现在有上千台RTU装置时，可直接获得RTU装置安装的地理位置信息，可实时将及地理位置信息在显示器上显示，同时将数据通过光纤或GPRS上传到后台服务器上，当数据记录错误时可以快速找到准确的对应RTU装置，减少了现场工作人员的工作量。

本实用新型还添加设计了WiFi通讯模块，利用WiFi通讯模块解决装置安装在高处，需要人工爬杆维护等问题。利用WiFi网络不用爬杆，在地面就可链接电脑软件进行维护，大大的解决了爬杆造成的危险，及缩短了维护时间，解约了人力物力。

油田井场多分再山区、山沟里，很多井场光纤有线很难布置到现场，利用GPRS模块解决了装置安装在山沟，偏远地区，光纤网线无法拉到等问题，利用GPRS模块功能可实现数据远程传输，数据相互访问等功能。

现有油田井场一直使用有线网络链接，无WIFI功能，维护人员在维护时需要人员插拔网线和自己的维护笔记本链接，查看数据很不方便，开发出带LoRa无线模块的功能，该功能联网方式丰富多样，支持透传云服务，可结合现场烟感报警，压力温湿度，等传感器组成星型拓扑网络可自助组网，不用维护人员插拔网线，和笔记本链接只需配置即可。