煤层气开采转机GPRS远程监控系统方案建议书

煤层气开采转机GPRS远程监控系统方案建议书格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第1页目录1项目背景................................................................................................22技术方案................................................................................................32.1远程监控系统（SCADA）.........................................................32.1.1现场检测仪器........................................................................................................42.2.2远程测控终端（RTU）......................................................................................42.2.3GPRS移动通信网...............................................................................................162.2.4控制中心..............................................................................................................222.2GPRS/GPS定位系统..............................................................272.2.1系统组成..............................................................................................................292.2.2主要设备..............................................................................................................313设备清单.........................................................................................37附图：系统结构图......................................................................39格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第2页1项目背景矿井煤层气即瓦斯，是煤矿事故的罪魁祸首，国内煤矿矿难70％-80％都是由瓦斯爆炸引起。开发煤层气可以减少矿道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，改善矿工的生产工作条件。煤层气的主要成分是甲烷，是主要的温室气体之一，其对大气臭氧造成的破坏是二氧化碳的22倍。如果对煤层气进行开发利用，其燃烧热值与天然气相当，而且洁净，几乎不产生任何废气。开发煤层气资源具有显著的现实性。煤层气在具有上述危害的同时，又是一种热值高、无污染的新能源。它可以用来发电，用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料。能源是经济发展不可缺少的动力，煤层气这种新的洁净能源渐渐被人们认识，并且它将会成为石油、天然气强大的补充能源。因此煤层气产业的形成与发展将会给中国的新能源战略带来深远的社会和经济意义。格瑞克是目前中国最大的煤层气资源开发作业者之一。格瑞克已与中联煤层气有限公司签署了五个区块的煤层气勘探与开采产品分成合同，其中三个区块位于山西省沁水盆地：柿庄南，柿庄北和沁源。另两个区块分别位于江西省的丰城和安徽省的潘谢东。根据格瑞克公司提供的初步项目资料，目前及今后一段时间内，在格瑞克5个片区，共有25台钻机进行开采转井。这些转机分布广泛，距离控制中心较远，有必要采用基于GPRS网络的远程监控系统（SCADA），经济地实现钻探平台的数据采集、传输、存储、报表分析的自动化，在开采过程中提高安全性和效率。另外，钻探平台有可能在各片区之间移动作业，采用GPRS/GPS定位系统对其实行跟踪定位和调度管理，具有十分重要的意义。格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第3页2技术方案远程监控系统（SCADA）和GPRS/GPS定位系统是两个独立的系统，它们的侧重点互不相同。SCADA系统则侧重于对实时数据的表达，比如远程测控终端（RTU）和服务器（Server）之间的通讯、Server和Client之间的通讯、对监控量的可视化表达、报警记录等。而GPRS/GPS系统侧重于对地理要素的表达，比如对矢量地图的放大缩小平移操作、在空间数据和属性数据之间进行双向查询、制作专题图、进行拓扑分析等；由于GPRS/GPS定位系统和SCADA的最初的设计思想不一样，所以我们几乎不可能在市面上流行的GPRS/GPS定位系统与SCADA系统之间找到任何可以沟通的接口。现在，通常的解决方法是，同时采用两个系统，通过对GPRS/GPS定位系统的二次编程和SCADA的二次编程来实现数据的连接。2.1远程监控系统（SCADA）当煤层气开采规模达到一定程度后，如何将众多分散的开发生产单元和信息单元纳入整体信息化进程是目前一个亟待解决的问题。比如众多钻机的诸如钻压、钻深、转速、流量、钻机扭矩、泵压等重要生产参数的采集、监控、上传、网上共享等。基于GPRS(GeneralpacketRadioService)通讯的煤层气开发远程测控系统可以方便快捷的为公司架构一个远程测控系统，实现数据的采集、远传、接收、数据信息的处理分析、远程控制等功能。该系统以公网资源GPRS移动通信网为基本数据通道，在每个需要数据采集的分散业务单元端，安装具有GPRS无线数据通讯能力的RTU。同时在控制中心通过专线、公网固定IP或动态IP+DNS接入方式，进行各种设备的远程数据采集，采集的数据自动进入控制中心，便捷地实现从单井、单站、分公司、股份公司之间的网络链接。该系统由监控中心、GPRS移动通信网、远程测控终端及各种现场检测仪器组成。监控中心配置服务器、工控机、打印机、UPS电源、接收机等设备，通过内部信道与公司局域网连接，现场数据通过GPRS方式发送到监控中心。用自定义网站为公司职员和客户提供实时和历史工作信息的访问。操作人员和维护人员通过监视实际钻探设备运转情况，能够降低成本；客户则能够实时看到为他们工作的钻探设备的位置和工作状态，进而更格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第4页有效地计划后续工作和项目，因而从中获益。他们还可以得到完成工作所需时间和已完成工作量等测量数据，从而减少监督的工作量并得到更准确的报表信息。该系统主要由监控中心、GPRS移动通信网、远程测控终端及各种现场检测仪器四部分组成。详细请参考配置清单和附图。2.1.1现场检测仪器作为监控对象的每台钻机装备了用于检测钻压、钻深、转机转速、钻机扭矩、泵压、流量等重要生产参数的现场仪器，这些仪器通过硬接线与远程测控终端（RTU）连接，并实时将代表以上重要生产参数的模拟/数字量信号传送至RTU中。2.2.2远程测控终端（RTU）远程调度系统地域范围广、环境复杂，尤其是各转机RTU地处野外，气候环境恶劣，电源质量极不稳定，因此RTU作为系统的基础设备，其可靠性是整个整个系统长期稳定运行的关键因素。基于上述原则，我们认为系统采用工业级、抗干扰能力强、宽温工作环境的设备是必须的；鉴于国内相关产品故障率较高，RTU应选用在SCADA系统领域有长期运行经验的进口品牌。选用高质量的设备完成系统的架构，不仅可以保证系统稳定、可靠的运行，也可大大减少投运后的维护工作量、并节约二次投入的资金，同时避免因系统故障导致的损失。另外我们将在电源、防雷等方面合理设计，增强系统抗外界干扰的能力，提高系统的可用率，最大限度的保证系统的连续稳定运行。远程测控终端（RTU），安装在测量点附近的现场。是系统的基本组成单元。一个RTU可以有几个，几十个或几百个I/O点，RTU具备以下功能：数据采集及处理、数据传输（网络通信）。本系统共设置25个远程测控终端（RTU），每台钻机设置一个。该装置通过以太网接口与GPRS移动路由器联网通讯，将现场数据通过GPRS方式发送到监控中心。根据本案特点，推荐选用美国Sixnet公司Mini-VersaTRAKmIPm。格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第5页SIXNET公司总部设在美国纽约，是世界著名的提供远程监控系统和产品的专业自动化厂商。SIXNET自1975年起向世界各地用户提供各种监控及数据采集系统（SCADA系统），已广泛应用于市政、油气田、水利、电力、煤矿、交通、能源管理、网络监控、紧急报警等领域，至今世界各地用户已安装了数千套系统，近100,000个远程终端（RTU）。2004年获得全美自动化行业协会服务质量奖。1996年SIXNET产品随着国际知名的工程公司、OEM合作伙伴进入中国市场。2003年5月在北京成立独立代表处及工程技术服务中心。从公司成立起，SIXNET产品和技术研发就坚持标准化、开放式的发展方向，它所倡导的“开放的自动化”理念已成为SCADA领域的发展趋势，SIXNET许多项革新技术已成为SCADA行业的重要标准。第一个远程RS485I/O第一个基于PC的工业控制I/O网络第一个实时、多任务RTU第一个带以太网端口的工业控制器第一个符合IEC61131-3国际标准编程语言的RTU第一个工业以太网I/O（荣获《控制工程》杂志年度编辑选择奖）第一个具有Internet访问、实时数据记录、故障报警功能的RTU第一个基于嵌入式Linux技术的管理型工业以太网交换机第一个Real-timeRingTM技术的实时环网工业以太网交换机SIXNET产品种类几乎覆盖了控制领域的各个范畴，包括DCS、过程控制、SCADA、远程数据采集监控等各种应用。过程控制器：SIXNET过程控制器可连接50,000个离散或模拟I/O，具有数据记录、嵌入LINUX应用程序、ISaGRAFIEC61131-3标准编程，以及丰富的与第三方系统的通讯兼容性。远程终端单元（RTU）：通用的远程终端单元可连接1024个离散或模拟I/O，具有数据记录、嵌入LINUX应用程序、ISaGRAF格瑞克开采转机GPRS远程监控系统·方案建议书第6页IEC61131-3标准编程，以及与Radio,Tlephone和Ethernet连接通讯能力。过程质量I/O模块：SIXNET提供全系列Ethernet,RS485和localI/O，满足过程控制和SCADA应用。工业以太网交换机：SIXNET工业级以太网交换机提高了工业以太网的可靠性和性能。工业电话调制解调器：SIXNET工业级电话modem专为工业环境应用的高级特性使得工作更加简单。SIXNETWindows软件：“I/OforWindows”系统包含了一套功能丰富的软件，系统的的配置、诊断、测试等预集成功能节省了时间，提高了系统性能。SIXNET产品均采用模块化设计，具有高可靠性的工业应用质量，尤其宽范围的工作环境温度（-40℃-70℃）及严格的国际质量认证（包括危险2区使用认证）等特性适合各种恶劣野外环境现场应用。基于开放式的理念设计，从简单的分布式I/O模块和远程终端单元（RTU）到过程控制和SCADA系统，SIXNET都能为用户提供高质量的产品以实现一个功能强大、灵活可靠的系统。基于SIXNET产品的可靠性、先进性