基于井站生产单元的数据采集与管理系统开发

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  【摘要】文章介绍了一种基于GD320BH无线数传电台的数据采集传输系统的组成原理,分析了系统上位机和下位机的软硬件的组成、设计和实现过程。
  【關键词】无线数传电台;波特率;OPC服务;SQL Server数据库
  前言
  天然气气井在没有采用无线数据传输的方式下,生产单位采用人工巡井的方式记录生产数据。随着气田的发展,气井的数目越来越多,势必耗费更多的生产成本,采用传统人工巡井的方式已经不能满足该项工作的需要。
  采用远程数据采集与分析系统,将单井井口数据通过微波电台从生产现场传回数据处理中心服务器并存储,以便及时对单井生产动态进行有效管理和分析。
  1、单井无线数据采集监控系统简介
  单井无线数据采集监控系统,是通过在井口安装压力变送器、温度变送器、摄像头等设备,将气井油压、套压、井口温度以及井口图像信号经无线数传电台上传到集气站工控机上,实现对气井生产数据和井场图像的监控。
  集气站工控机软件系统按井口电台地址依次轮询采集各气井数据,达到自动巡井目的。
  2、单井数传系统组成、配置与通讯方式
  单井部分油压、套压和温度变送器以及井口摄像头都是采用RS485协议通信,通过RS485两线制总线直接连接到数据采集器RTU(RS232-RS485转换器),转换器通过RS232串口线将变送器采集的数据传输给数传电台(GD230BH),最终通过全向天线,将采集的数据发送到指定频率的接收站。
  2.1 RS485数传仪表设置
  系统传感器部分全部采用RS485通讯模式,每台RS485设备都有其硬件地址:
  仪表通信地址共10位:$ X1 X2 X3 X1’X2’X3’BPS INT%。
  $:开始字符;X1,x2,x3分别代表从机地址的百位数、十位数以及个位数;X1’,X2’,X3’分别代表从机更改后地址的百位数、十位数及个位数;BPS:通讯波特率 0:9600 1:4800 2:2400 3:1200(高速型) 4:19.2K 5:38.4K 6:76.8K 7:115.2K;INT:校准允许位, 0允许,7不允许。%:结束标志。
  以此地址格式定义每台设备的485地址,实现和上位机软件的通信。
  2.2 数传电台的设置
  电台主要设置如下:
  1) 读取电台参数,点击“通信”“读取(PC<-电台)”即可读出并显示电台的参数。2)选择信道顺序设置该信道的接收发频率、功率级别(P5最大10W)、信道速率9600等参数。3)将更改后的参数写入电台,点击“通信”“写入(PC->电台)”完成电台参数的设置。
  2.3 设备的数据通讯格式
  测量数据共9位{DP D5 D4 D3 D2 D1 UNIT}。{:返回数据的启示符;DP:小数点位置,0代表没有小数点;1代表有1位小数点,2代表有2位小数点,3代表有3位小数点;D5:返回数据的万位(数据类型为有符号整形)D4:返回数据的千位;D3:返回数据的百位;D2:返回数据的十位;D1:返回数据的个位;UNIT:从机的单位,0-m,1-KPa,2-MPa,3- ℃,4-mA,5-A,6-V,7- 其他;}:返回数据的结束符。
  2.4 主机读取数据的指令
  指令共4位@ X1 X2 X3 !。
  @:开始字符;X1:从机地址的百位数;X2:从机地址的十位数;X3:从机地址的个位数;!:结束标志。
  3、工控系统的设计与实现
  该系统工控机采用亚控“组态王”监控组态软件,利用NewRTU.ocx控件从计算机串口将数传电台接收到的数据读入SQLServer数据库,再从数据库中把数据读上来显示在组态画面上。
  3.1 单井实时数据的读取
  新建记录体Bind1读取单井实时数据。把数据库表“实时数据”中的“井口油压”等字段和组态王“new_气井油压”等变量对应,通过Select语句读取字段值,编码如下:
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