多串口源数据远程实时同步整合处理系统的制作方法
【专利摘要】多串口源数据远程实时同步整合处理系统。利用多个串口对多个压裂车组的设备进行同时监测和控制。包括：若干压裂仪表车组；所述压裂仪表车组上连接有用于读取和采集压裂数据的工控机；所述工控机上有用于数据采集的串口、有数据并发采集模块以及连接有将数据发送至服务器的数据发送器；所述服务器用于将压裂数据通过同步整合算法把各套压裂数据进行同步整合计算并通过虚拟串口实时转发数据给监测终端机；所述监测终端机与服务器连接并把来自服务器的实时数据显示为压裂曲线。实现后线远程指挥，使用方便且实用性强。
【专利说明】多串口源数据远程实时同步整合处理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于数据处理及数据远程通信，属于工程类数据的实时传输和实时整合处理，具体涉及不同串口源的数据远程实时传输及同步整合处理。
【背景技术】
[0002]随着国内能源需求的急速攀升，国内各油田的勘探开发任务越来越重，相应的油、气、水井压裂工作量也越来越多，但是压裂施工现场主要在远离市区的野外，而且国内现有的各型压裂仪表车(包括国产和进口)均不具备远程实时传输压裂曲线的软、硬件条件，压裂指挥和技术专家需要远赴野外在压裂仪表车内才能实时监控压裂施工数据和曲线，且不能同时指挥、指导其他井场的施工，特别是大型压裂不同车型多车组配合压裂施工时，压裂指挥和技术专家只能在一台仪表车上监测本套压裂车组的数据和曲线，无法同时监测其他车组数据和曲线，对大型压裂现场指挥和技术分析带来了很大制约，给各油田的压裂生产带来了很大的困难。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提出了一种利用多个串口对多个压裂车组的设备进行同时监测和控制的整合处理系统，其具体技术方案如下:
多串口源数据远程实时同步整合处理系统，包括:若干压裂仪表车组；所述压裂仪表车组上连接有用于读取和采集压裂数据的工控机；所述工控机上有数据采集的串口以及连接有用于将数据发送至服务器的数据发送器；所述服务器用于将压裂数据通过同步整合算法把各套压裂数据进行同步整合计算并通过虚拟串口实时转发数据给监测终端机；所述监测终端机与服务器连接并把来自服务器的实时数据显示为压裂曲线。
[0004]所述压裂仪表车组上连接有用于监测压裂数据的工控机。
[0005]所述工控机上包括数据并发采集模块。
[0006]所述服务器包括数据同步整合处理模块。
[0007]本发明的有益效果:该系统利用多个串口对多个压裂车组的设备进行同时监测和控制的整合处理，可以有效的在一台仪表车上监测本套压裂车组的数据和曲线，并且可以实现后线远程指挥、指导其他井场的施工，监测其他车组数据和曲线，方便了大型压裂现场指挥和技术分析并且带来了极大的益处。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构连接示意图；
图2为数据整合同步算法示意图。
【具体实施方式】
[0009]为了便于理解，下面结合图1对本发明作进一步说明: 实施例1:多串口源数据远程实时同步整合处理系统，包括:若干压裂仪表车组；适用于陆地油气井酸化、防砂、压裂作业的全过程监测，它也能够集中控制多台泵车和混砂车，能够实时采集、显示、记录压裂作业全过程的数据，并对工作数据进行相关处理、记录保存，最后打印输出施工数据和曲线。
[0010]所述压裂仪表车组上连接有用于读取和采集压裂数据的工控机；所述工控机上有用于数据采集的串口、有数据并发采集模块以及连接有将数据发送至服务器的数据发送器；在实践过程中，RS232和RS485两种物理接口标准均可使用，对于有外接串口的压裂仪表车组可以使用便携式计算机，如笔记本等连接串口，并用3G网卡把压裂数据实时发送至服务器，对于没有外接串口的仪表车，如双S、西方、国民油井等其他车型应当通过数据并发采集模块获取数据，工控机的内部串口读取数据，并结合虚拟串口把数据并发给工控机监测软件和数据发送程序，进而达到不影响各车组对数据的实时监控的效果，并通过USB型3G网卡发送至服务器；
所述服务器用于将压裂数据通过同步整合算法把各套压裂数据进行同步整合计算并通过虚拟成串口实时转发数据给监测终端机；当多套压裂车组同时施工时，把各车组在同一刻的采集数据放在一起参看、整合才是有意义的，这就是多车组压裂数据同步整合处理。因为压裂仪表车的串口数据是毫秒级分段输出的，因此在本发明中压裂数据设置为一秒为读取间隔。
[0011]在此， 申请人:在实践中采用的方式是通过把服务器的端口 A虚拟成串口 C，把客户端的端口 B虚拟成串口 D，虚拟串口 C、D通过服务器和监测终端机端口实现双向通信。其中虚拟串口 C和D需要接预先设定的相应串口通信代码。
[0012]所述监测终端机与服务器连接并把来自服务器的实时数据显示为压裂曲线。
[0013]实施例2:所述服务器有数据残片处理模块。其主要目的是为了满足高实时性；当数据传来时，开始接收数据以备数据整合处理，然后线程挂起等待下次串口数据的到来。值得一提的是部分工控机每次传来的数据不一定是完整的，往往是分片的，为了方便整合，可以采用以下两种方式:一是利用工控机每次采集的数据长度是固定的，通过检查数据个数来判断是否需要拼接；二是工控机数据长度不固定，需要以数据实际结束符作为判断标准。
[0014]实施例3:所述服务器包括数据同步整合处理模块。为了便于理解， 申请人:在此展开说明本发明的整合过程:
实践证明工控机每次发出的数据个数是不一致的，而且发出的数据个数也是无规律性的，随机性很强。数据同步处理模块就是要把从多台工控机采集的串口数据在秒级时间上统一同步为一个数据组。这样经后方机的拆分就可还原出同步的两个数据源，也可以进一步的数据叠加整合处理。
[0015]以两台工控机需要数据同步处理为例。本模块的核心设计就是使用两个循环队列作为两个数据容器，每个循环队列对应于一台工控机。当该工控机的数据经过残片处理拼接完整后，按时间先后顺序把数据拷贝到循环队列中。循环队列保存数据的编号从O到MAX，其中MAX可调，实践中设置MAX为1024;因为是多线程并行接收多台工控机的数据，几乎在同一时间，各个循环队列都会存有各台工控机传来的完整压裂数据，通过比较各个循环队列已存有数据的编号，以最小的编号为准，把各个循环队列的数据组队整合再发送出去，举例说明:如图2，假设有两台工控机配合监测，那么就用两个循环队列，在某一刻，循环队列I中存放数据的编号为2，循环队列2中存放数据的编号为I。那么我们把循环队列I中的O号数据与2中的O号数据做组队整合处理，再发送出去；然后把I中的I号数据和2中的I号数据组队发送。循环队列I比2多一个编号是2的数据，是因为第一台工控机在那一刻发来的数据比第二台工控机多，工控机每次发送数据可能是随机的，那么算法等待下一刻第二台工控机的完整数据再组队发送，因为工控机输出数据是毫秒级的，所以等待只是针对CPU来说，我们在监测终端是感觉不到，最后需要强调的是，为了保证多台工控机数据同步处理的高实时性，可以设计模块如下:
1、在服务器端开辟两个线程专门监听两个工控机的数据源；
2、对两个数据源实时传来的数据分别做分析处理即残片处理；
3、把“2”中分析的完整数据存入各自的循环队列；
4、开辟一个新线程检查两个队列的同步情况，把已经同步的数据编组发送出去。
[0016]其中需要注意三个子线程和主线程的耦合关系，各线程的开关变量设计。对第“2”步中的数据处理，需要分析数据是否完整，把完整的数据要保存好的同时，残片的数据也要保存好等待下次残片数据传来时的拼接处理。此外还要维护好两个循环队列的指针移动，特别是进，出队列时需要判断队列的空与满，并做相应的处理。
[0017]此外，为了适应施工现场可能出现的某台工控机停止监测的实际情况，我们在数据同步处理的时候加入了一个key，在实践过程中key设为3，用于比较两个循环队列的数据个数差，当到达key时，我们判断多台工控机其中一台已经停机，系统随即转入单工控机数据传输模式，即向终端只发送已有的工控机数据；当监测到两个循环队列都有数据时，系统马上转入多台工控机数据传输模式。
[0018]在数据同步整合基础上，可以根据实际需要提取各台工控机分项数据做运算，计算出累计或综合的监测数据。
[0019]有益效果:利用多个串口对多个压裂车组的设备进行同时监测和控制，可以达到后线远程指挥；有效的解决了压裂指挥和技术专家只能在一台仪表车上监测本套压裂车组的数据和曲线，无法同时监测其他车组数据和曲线，对大型压裂现场指挥和技术分析带来了很大制约以及为压裂生产带来了困难等相应问题。
[0020]本发明具有远程传输不同压裂仪表车组数据的效果，经过多次的现场实验及数据对比结果，得出远程实时传输的压裂数据准确率达到了 100%，且数据达到秒级同步，即以秒级计算，在同一秒，压裂仪表车组采集的数据与后线监测终端机收到的数据是一致的。
【权利要求】
1.多串口源数据远程实时同步整合处理系统，包括:若干压裂仪表车组； 其特征在于:所述压裂仪表车组上连接有用于读取和采集压裂数据的工控机； 所述工控机上有用于数据采集的串口、有数据并发采集模块以及连接有将数据发送至服务器的数据发送器； 所述服务器用于将压裂数据通过同步整合算法把各套压裂数据进行同步整合计算并通过虚拟成串口实时转发数据给监测终端机； 所述监测终端机与服务器连接并把来自服务器的实时数据显示为压裂曲线。
2.如权利要求1所述的多串口源数据远程实时同步整合处理系统，其特征在于:所述工控机上有数据并发采集模块。
3.如权利要求1所述的多串口源数据远程实时同步整合处理系统，其特征在于:所述服务器包括数据同步整合处理模块。
【文档编号】G05B19/418GK104200640SQ201410418634
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】周英, 李柄新, 白宇, 李虹霖 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 大庆油田有限责任公司