油气生产数据监控系统及方法与流程

本发明涉及石油天然气生产领域，尤其涉及一种油气生产数据监控系统及方法。

背景技术：

随着自动化水平的提高，目前大部分油气田井站均为无人值守，通过scada(数据采集与监控)系统实现对单井和集气站的统一监控，同时，在紧急情况下需要完成远程关井操作。因此，可靠的数据传输对气田的平稳运行尤为重要。

油气生产区域由多口油气井、计量间、管汇阀组、油气处理装置、油气外输系统及油气的其它辅助设施组成，整个作业区的各种设施的工作状态及采出油气品的数据(主要有温度、压力、流量、液位等)直接关系到油田生产及原油和天然气的质量。由于油气站场人员少，工作量大，单井和集气站多位于山区内，高低起伏，落差较大，地形复杂，地域跨度大，井口与集气站及集气站与控制中心处理厂之间非视距情况严重，维护人员无法一次跑遍所有检测点，因此采用电子检测替代人工检测。

随着通信技术、通信网络的快速发展，气田scada系统采用光传输通信系统为主要通信链路，光缆线路与集气管道同沟敷设。采用光纤通信虽然带宽大，速率快，但容易受外界干扰，易受外力破坏，影响正常通信传输，带来极大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明提供一种油气生产数据监控系统及方法，解决了现有技术中有线链路在传输过程中出现故障导致的数据无法及时传输的问题，保证了油气田远程监控的可靠性。

本发明的第一方面提供一种油气生产数据监控系统，包括：单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置；所述单井数据检测传输装置、所述集气站数据采集传输装置、所述控制中心数据采集传输装置和所述控制中心网络管理装置依次连接；所述单井数据检测传输装置、所述集气站数据采集传输装置和所述控制中心数据采集传输装置上分别设置无线通信设备；

所述单井数据检测传输装置用于采集单井的仪表数据，并将所述仪表数据发送给所述集气站数据采集传输装置；

所述集气站数据采集传输装置用于将多个所述单井数据检测传输装置发送的仪表数据进行数据整合，并将整合后的仪表数据发送给所述控制中心数据采集传输装置；

所述控制中心数据采集传输装置用于将接收到的所述整合后的仪表数据转发给所述控制中心网络管理装置；

所述控制中心网络管理装置用于根据所述整合后的仪表数据向所述单井数据检测传输装置发送相应的控制信息。

可选的，所述单井数据检测传输装置包括检测终端、单井交换机、单井光传输设备和单井无线通信设备；

所述检测终端、所述单井光传输设备、所述单井无线通信设备分别与所述单井交换机连接，所述单井光传输设备通过光纤与所述集气站数据采集传输装置连接。

可选的，所述单井交换机与所述单井光传输设备连接的第一端口的优先级高于所述单井交换机与所述单井无线通信设备连接的第二端口的优先级。

可选的，所述集气站数据采集传输装置包括集气站光传输设备、集气站交换机和集气站无线通信设备；

所述集气站光传输设备与所述多个单井数据检测传输装置连接，所述集气站交换机分别与所述集气站光传输设备、所述集气站无线通信设备连接，所述集气站交换机通过光纤与所述控制中心数据采集传输装置连接。

可选的，所述集气站交换机与所述集气站光传输设备连接的第三端口的优先级高于所述集气站交换机与所述集气站无线通信设备连接的第四端口的优先级。

可选的，所述控制中心数据采集传输装置包括控制中心光传输设备、控制中心交换机、控制中心路由器和控制中心无线通信设备；

所述控制中心光传输设备与所述集气站数据采集传输装置连接，所述控制中心交换机分别与所述控制中心光传输设备、所述控制中心无线通信设备、所述控制中心路由器连接，所述控制中心路由器与所述控制中心网络管理装置连接。

可选的，所述控制中心交换机与所述控制中心光传输设备连接的第五端口的优先级高于所述控制中心交换机与所述控制中心无线通信设备连接的第六端口的优先级。

本发明的第二方面提供一种油气生产数据监控方法，采用本发明第一方面中任一项所述的油气生产数据监控系统，所述方法包括：

通过所述单井数据检测传输装置采集单井的仪表数据，并将所述仪表数据发送给所述集气站数据采集传输装置；

所述集气站数据采集传输装置将多个所述单井数据检测传输装置发送的仪表数据进行数据整合，并将整合后的仪表数据发送给所述控制中心数据采集传输装置；

所述控制中心数据采集传输装置将接收到的所述整合后的仪表数据转发给所述控制中心网络管理装置；

所述控制中心网络管理装置根据所述整合后的仪表数据向所述单井数据检测传输装置发送相应的控制信息。

可选的，所述控制中心网络管理装置根据所述整合后的仪表数据向所述单井数据检测传输装置发送相应的控制信息，包括：

所述控制中心网络管理装置根据所述整合后的仪表数据和预设仪表数据的阈值表，确定所述整合后的仪表数据是否存在数据异常，若存在，则向所述单井数据检测传输装置发送关井的控制信息。

可选的，所述系统包括有线链路和无线链路，所述方法还包括：

所述控制中心网络管理装置实时监测所述有线链路，在所述有线链路出现线路故障时，所述控制中心网络管理装置向所述单井数据检测传输装置，和/或，所述集气站数据采集传输装置，和/或，所述控制中心数据采集传输装置发送链路切换指令，以使所述系统切换至所述无线链路。

本发明实施例提供的油气生产数据监控系统及方法，系统包括单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置；单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置依次连接；单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置和控制中心数据采集传输装置上分别设置无线通信设备。由于上述系统中设置了无线通信设备，解决了现有技术中有线链路在传输过程中出现故障导致的数据无法及时传输的问题，保证了油气田远程监控的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的结构示意图；

图2为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的信号传输图；

图3为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的信号传输图；

图5为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的连接示意图；

图6为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的连接示意图；

图7为本发明一实施例提供的油气生产数据监控方法的流程图；

图8为本发明另一实施例提供的油气生产数据监控方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的结构示意图一，如图1所示，现有的油气生产数据监控系统包括单井数据检测传输装置、集气站数据采集装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置。

其中，单井数据检测传输装置与集气站数据采集传输装置通过光纤连接，集气站数据采集传输装置与控制中心数据采集传输装置通过光纤连接，控制中心数据采集传输装置与控制中心网络管理装置通过网线连接。

需要指出的是，图1仅示出了由一个单井数据检测传输装置、一个集气站数据采集装置和控制中心数据采集传输装置、控制中心网络管理装置组成的系统结构示意，在实际应用中，一个集气站管理多个单井，一个控制中心管理多个集气站，因此，完整的油气生产数据监控系统系统应包括多个单井数据检测传输装置、多个集气站数据采集装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置。

图2为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的信号传输图，如图2所示，系统数据传输过程为：单井数据检测传输装置通过系统的有线链路(光传输链路)将采集到的单井井口的仪表数据发送给集气站数据采集传输装置，经控制中心数据采集传输装置到达控制中心网络管理装置；

系统控制信号传输过程为：控制中心网络管理装置通过系统的有线链路将相应的控制信息依次经控制中心数据采集传输装置、集气站数据采集传输装置发送至单井数据检测传输装置。

通过上述交互过程，实现了系统对单井的仪表数据的实时监测和控制。

由上述现有技术方案可知，系统主要采用光纤传输，光纤线路通常与集气管道同沟敷设，采用光纤通信虽然带宽大、传输速率高，但容易受外界干扰，易受外力破坏，从而影响线路的正常通信，无法保证系统数据传输的安全性和可靠性。

基于上述技术问题，本发明实施例提供一种油气生产数据监控系统，采用冗余无线通信系统作为备用通信链路，大大提高了系统数据传输的安全性和稳定性。

下面通过具体的实施例对本发明提供的油气生产数据监控系统进行详细说明。

图3为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的油气生产数据监控系统包括：

单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置。

其中，单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置依次连接；

具体的，单井数据检测传输装置与集气站数据采集传输装置通过光纤连接，集气站数据采集传输装置与控制中心数据采集传输装置通过光纤连接，控制中心数据采集传输装置与控制中心网络管理装置通过网线连接。以上构成系统的有线链路。

在本实施例中，单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置和控制中心数据采集传输装置上分别设置通信设备；不同装置处设置的通信设备构成了系统的无线通信链路。

图4为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的信号传输图，如图4所示，系统数据传输过程为：单井数据检测传输装置通过系统的有线链路(光传输链路)将采集到的单井井口的仪表数据发送给集气站数据采集传输装置，经控制中心数据采集传输装置到达控制中心网络管理装置；或者，

单井数据检测传输装置通过系统的无线通信链路将采集到的单井井口的仪表数据发送给集气站数据采集传输装置上的通信设备，经控制中心数据采集传输装置上的通信设备到达控制中心网络管理装置。

系统控制信号传输过程为：控制中心网络管理装置通过系统的有线链路(光传输链路)将相应的控制信息依次经控制中心数据采集传输装置、集气站数据采集传输装置发送至单井数据检测传输装置；或者，

控制中心网络管理装置通过系统的无线通信链路直接将相应的控制信息发送至单井数据检测传输装置的通信设备，和/或，集气站数据采集传输装置的通信设备。

通过上述交互过程，实现了系统对单井的仪表数据的实时监测和控制，同时，由于系统包括有线链路和无线链路，无线链路作为备用通信链路，当光传输链路出现故障时，系统立即切换至备用通信链路，保证了系统数据传输的安全性和稳定性。

本发明实施例提供的油气生产数据监控系统，包括：单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置；单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置、控制中心数据采集传输装置和控制中心网络管理装置依次连接；单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置和控制中心数据采集传输装置上分别设置无线通信设备。由于上述系统中设置了无线通信设备，解决了现有技术中有线链路在传输过程中出现故障导致的数据无法及时传输的问题，保证了油气田远程监控的可靠性。

在上述实施例的基础上，本实施例对油气生产数据监控系统的具体结构进行说明，同时，对系统各装置内设备的端口配置进行说明，以实现主备用链路的传输功能。下面结合附图对本实施例提供的油气生产数据监控系统进行详细说明。

图5为本发明提供的现有的油气生产数据监控系统的连接示意图，图6为本发明一实施例提供的油气生产数据监控系统的连接示意图。

如图5所示，现有技术方案中，单井数据检测传输装置包括依次连接的检测终端、单井交换机和单井光传输设备；集气站数据采集传输装置包括集气站光传输设备和集气站交换机；控制中心数据采集传输装置包括依次连接的控制中心光传输设备、控制中心交换机和控制中心路由器。

其中，单井光传输设备与集气站光传输设备通过光纤连接，集气站交换机与控制中心光传输设备通过光纤连接，控制中心路由器与控制中心网络管理装置连接。

在实际应用中，一旦系统中光传输线路出现故障，系统将无法正常执行监测任务，例如单井1与集气站之间的光传输线路断裂，系统将无法监测单井1的仪表数据，但其他单井线路上的仪表数据仍能正常接收。若光传输线路的断裂位置在集气站与控制中心站之间，则将影响该集气站下的所有单井的仪表数据的正常获取。

在现有的油气生产数据监控系统的连接示意图的基础上，如图6所示，本发明本实施例提供的油气生产数据监控系统在单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置以及控制中心数据采集传输装置内设置对应的无线通信设备，建立系统的无线备用链路。

具体的，单井数据检测传输装置包括检测终端、单井交换机、单井光传输设备和单井无线通信设备；检测终端、单井光传输设备、单井无线通信设备分别与单井交换机连接。其中，

具体的，集气站数据采集传输装置包括集气站光传输设备、集气站交换机和集气站无线通信设备；集气站交换机分别与集气站光传输设备、集气站无线通信设备连接。

具体的，控制中心数据采集传输装置包括控制中心光传输设备、控制中心交换机、控制中心路由器和控制中心无线通信设备；控制中心交换机分别与控制中心光传输设备、控制中心无线通信设备、控制中心路由器连接。

上述各装置之间的连接关系如下：

单井数据检测传输装置中的单井光传输设备通过光纤与集气站数据采集传输装置中的集气站光传输设备连接；集气站数据采集传输装置中的集气站交换机通过光纤与控制中心数据采集传输装置中的控制中心光传输设备连接；控制中心数据采集传输装置中的控制中心路由器通过网线与控制中心网络管理装置连接。

在上述连接关系的基础上，设置各装置中交换机的端口优先级，以实现系统的主备用链路协同传输的功能。

具体的，设置单井交换机与单井光传输设备连接的第一端口的优先级高于单井交换机与单井无线通信设备连接的第二端口的优先级，以实现单井数据检测传输装置与集气站数据采集传输装置之间的有线链路故障时，单井数据检测传输装置通过连接在单井交换机第二端口上的单井无线通信设备发送仪表数据。

设置集气站交换机与集气站光传输设备连接的第三端口的优先级高于集气站交换机与集气站无线通信设备连接的第四端口的优先级，以实现集气站数据采集传输装置与控制中心数据采集传输装置之间的有线链路故障时，集气站数据采集传输装置通过连接在集气站交换机第四端口上的集气站无线通信设备发送整合后的仪表数据。

设置控制中心交换机与控制中心光传输设备连接的第五端口的优先级高于控制中心交换机与控制中心无线通信设备连接的第六端口的优先级，以实现集气站数据采集传输装置与控制中心数据采集传输装置之间的有线链路故障时，控制中心数据采集传输装置通过连接在控制中心交换机第六端口上的控制中心无线通信设备，向单井数据检测传输装置和/或集气站数据采集传输装置转发控制中心网络管理装置下发的控制信息。

可选的，上述各交换机均配置rs485通讯协议。

可选的，单井无线通信设备、集气站无线通信设备以及控制中心无线通信设备均具备点对点、点对多点两种工作模式。

可选的，本实施中搭建的无线通信链路使用5.8ghz开放频段。

可选的，在上述各装置上设置的无线通信设备未参与通信时，可通过snmp(简单网络管理协议)对无线通信链路上的无线通信设备进行链路检测，当备用的无线通信链路出现故障时，控制中心网络管理装置将发出告警信息，通知维护人员进行检修，确保系统无线通信链路的正常运行。

图7为本发明一实施例提供的油气生产数据监控方法的流程图，如图7所示，本实施例提供的油气生产数据监控方法包括如下步骤：

s101、单井数据检测传输装置采集单井的仪表数据，并将仪表数据发送给集气站数据采集传输装置；

本实施例中的仪表数据包括温度数据、压力数据、流量数据、液位数据等。

s102、集气站数据采集传输装置将多个单井数据检测传输装置发送的仪表数据进行数据整合，并将整合后的仪表数据发送给控制中心数据采集传输装置；

数据整合是指在预设时间段内分别将多个单井数据检测传输装置发送的温度数据、压力数据、流量数据、液位数据进行打包、处理、转换，得到温度数据包、压力数据包、流量数据包、液位数据包。

s103、控制中心数据采集传输装置将接收到的整合后的仪表数据转发给控制中心网络管理装置；

s104、控制中心网络管理装置根据整合后的仪表数据向单井数据检测传输装置发送相应的控制信息。

具体的，控制中心网络管理装置根据整合后的仪表数据和预设仪表数据的阈值表，确定整合后的仪表数据是否存在数据异常，若存在，则向单井数据检测传输装置发送关井的控制信息。

本实施例提供的油气生产数据监控方法，通过单井数据检测传输装置采集单井的仪表数据，并将仪表数据发送给集气站数据采集传输装置；集气站数据采集传输装置将多个单井数据检测传输装置发送的仪表数据进行数据整合，并将整合后的仪表数据发送给控制中心数据采集传输装置；控制中心数据采集传输装置将接收到的整合后的仪表数据转发给控制中心网络管理装置；控制中心网络管理装置根据整合后的仪表数据向单井数据检测传输装置发送相应的控制信息。实现了系统对多个单井的实时监测和控制。

图8为本发明另一实施例提供的油气生产数据监控方法的流程图，在图7所示流程图的基础上，本实施例提供的油气生产数据监控方法还包括以下步骤：

s105、控制中心网络管理装置实时监测有线链路，在有线链路出现线路故障时，控制中心网络管理装置向单井数据检测传输装置，和/或，集气站数据采集传输装置，和/或，控制中心数据采集传输装置发送链路切换指令，以使系统切换至无线链路。

具体的，当有线链路的线路故障出现在单井数据检测传输装置与集气站数据采集传输装置之间，则控制中心网路管理装置通过无线通信链路向单井数据监测传输装置和集气站数据采集传输装置发送链路切换指令；

当有线链路的线路故障出现在集气站数据采集传输装置与控制中心数据采集传输装置之间，则控制中心网路管理装置通过无线通信链路向集气站数据采集传输装置和控制中心数据采集传输装置发送链路切换指令。

可选的，不论有线链路的线路故障出现在何处，控制中心网路管理装置通过无线通信链路通过无线通信链路向单井数据检测传输装置、集气站数据采集传输装置和控制中心数据采集传输装置发送链路切换指令。

本实施例中，通过控制中心网络管理装置的实时监测，确保系统在有线链路故障时能够快速切换至无线链路，避免了由于线路故障导致系统无法正常运行的问题，提升了系统整体的稳定性和安全性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。