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一．引言
隨著自動化控制在工業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，遠程數(shù)據(jù)/設備的采集/控制和傳輸越來越成為人們所關(guān)注的話題。近年來各行業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用日益廣泛，在能源行業(yè)尤其突出。無論是電力行業(yè)的發(fā)電廠、變電站;石油行業(yè)的油井油田、石油管道;還是煤炭行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)都是在比較荒蕪、偏僻，甚至惡劣的環(huán)境中進行，安全管理更 需要實時掌控各生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)情況的變化，以便及時采取應對措施，因此能源行業(yè)采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)能起到降低成本、提高效率的目的，達到事半功倍的效果。
在我國分布著的油田，在其采油作業(yè)區(qū)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取手段需要專門的人員到遠端巡視設備，手工紀錄各種儀器儀表的參數(shù)，經(jīng)匯總后再上報到監(jiān)控中心。但油田作業(yè)區(qū)往往是地域覆蓋面積大、油井數(shù)量多且分散、自然條件惡劣，一次巡視需要很長的時間，所以獲取的數(shù)據(jù)的實時性很差，無法及時發(fā)現(xiàn)設備故障。
要改變這種情況就要采用自動化控制，但通訊的問題又較為突出，有線通訊方式對于方圓數(shù)百平方公里的作業(yè)區(qū)，其巨大的施工量和成本將是不可想象的，對于海上作業(yè)區(qū)，更是無能為力的。顯然無線傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞讲攀墙鉀Q問題的最佳方案。
通過GSM無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為油田數(shù)據(jù)采集監(jiān)控選擇的通信手段之一。監(jiān)測設備可將采集到的油井數(shù)據(jù)和告警信息通過GSM網(wǎng)絡及時發(fā)送到油田監(jiān)測中心，實現(xiàn)對油井數(shù)據(jù)采集的工作效率。
二．GSM簡介
GSM是目前全球最成熟的數(shù)字移動通信標準，它具有模擬移動電話系統(tǒng)無可比擬的保密性和抗干擾性、音匝清晰通話穩(wěn)定，并具備容量大、頻率資源利用率高、接口開放、功能強大等優(yōu)點。我國目前已建成了覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)。它提供多種業(yè)務．主要有話音業(yè)務、短消息業(yè)務，數(shù)據(jù)業(yè)務等，選擇哪一種業(yè)務傳進終端采集的數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)的性能有很大的關(guān)系。
GSM短信遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與傳統(tǒng)的有線采集系統(tǒng)相比，具有明顯的優(yōu)勢，主要特點如下：
1、實時性強短消息服，由于GSM具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)。可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
2、建設成本少低由于采用GSM公網(wǎng)平臺，無需建設網(wǎng)絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低；
3、覆蓋范圍廣目前GSM網(wǎng)絡已覆蓋全國絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足油田信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求。
4、通信費用低采用包月計費方式，運營成本低。
三．產(chǎn)品簡介
才茂通信CM-X/SMS 短信DTU是一款基于移動GSM短消息平臺、內(nèi)置ARM9工業(yè)級高性能嵌入式處理器 ，工業(yè)級標準設計，具有中英文短信功能。主要針對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)的應用，特別適合于安防監(jiān)控、汽車防盜等行業(yè)，利用GSM網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。
設備支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，設備可以直接客戶的上述接口設備直接相連，把客戶的PLC設備、工控設備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)娇蛻舻臄?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對客戶端末設備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設備控制等功能，適合于各種應用的二次開發(fā)。
產(chǎn)品特點：
工業(yè)級設計
1.工業(yè)級CPU：工業(yè)級高性能嵌入式處理，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度；帶緩村，高速指令緩存，加強了指令處理速度。
2.工業(yè)級無線模塊：采用工業(yè)級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩(wěn)定。
3.實時操作系統(tǒng)：采用LINUX2.6操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實時性強，功能升級快，系統(tǒng)穩(wěn)定，帶完善TCP/IP協(xié)議棧；或者嵌入式UCOS操作系統(tǒng)。
4.強化電路板：PCB采用遵循20H和3W原則，同時公司所有產(chǎn)品電路板都采用生益材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
5.工業(yè)級元器件：整機元器件采用嚴格篩選的工業(yè)級元器件來生產(chǎn)。
6.工業(yè)級電源：寬壓電源設計，電源適應范圍為DC6V~DC32V，內(nèi)置電源反向保護和過壓過流保護。
穩(wěn)定可靠
1.三層系統(tǒng)保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
2.UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護。
3.串口ESD保護：RS232/RS485/TTL/RS422,內(nèi)置15KV ESD保護。
4.金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設計；符合電力安規(guī)要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
5.所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。
6.高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。
7.超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
8.DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現(xiàn)象。
9.完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
10.EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
功能強大
1.TCP透明數(shù)據(jù)傳輸和UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式
2.支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
3.支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8個）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達256個
4.智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線
5.遠程喚醒：支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接
6.支持固定IP通信方式；支持DDNS動態(tài)域名通信方式
7.支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警
8.豐富接口：提供RS232接口或者RS485接口或者TTL接口或者RS422接口或者USB接口接口，全接口支持。
9.完善的網(wǎng)絡支持：提供包括2G網(wǎng)絡（GSM網(wǎng)絡），2.5G網(wǎng)絡（GPRS網(wǎng)絡），2.75G網(wǎng)絡（EDGE網(wǎng)絡），3G網(wǎng)絡（WCDMA網(wǎng)絡、EVDO網(wǎng)絡、TD-SCDMA網(wǎng)絡），4G網(wǎng)絡（HSPA+網(wǎng)絡、LTE網(wǎng)絡），全網(wǎng)絡的產(chǎn)品支持。
10.數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告
11.標準的AT命令界面
12.可以用做普通撥號MODEM
13.支持串口軟件升級
14.同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
簡單易用
1.圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實現(xiàn)客戶快速配置；提供批量配置功能，實現(xiàn)批量設備的配置。
2.中心軟件：提供C#，VC，VB，DEPHI中心端軟件，方便客戶測試。
3.提供多種動態(tài)庫DLL：公司提供C# ，VC，VB，DEPHI中心端軟件的動態(tài)庫支持，并提供使用說明文檔，方便客戶自行快速開發(fā)中心端應用軟件。
4.豐富第三方軟件支持：包括亞控軟件，三維力控軟件在內(nèi)的業(yè)內(nèi)主要中心端軟件支持（驅(qū)動中選擇“廈門才茂（桑榮）”或者“桑榮”的驅(qū)動 ），可以直接方便購買第三方軟件來上項目，實現(xiàn)快速穩(wěn)定低成本地完成項目。
5.檢查軟件：提供串口調(diào)試軟件，網(wǎng)絡速度檢測軟件，提供不同的調(diào)試等級輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
四．系統(tǒng)簡介
1.網(wǎng)絡拓撲圖
油田拓撲圖
油田、交通等拓撲圖
才茂通信CM-X/SMS 短信DTU 通過GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集設備、手機終端和監(jiān)控中心之間的通訊。各采集點使用才茂通信CM-X/SMS 短信DTU傳輸終端，通過移動GSM網(wǎng)絡把采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到監(jiān)控中心。同時監(jiān)控中心對各點數(shù)據(jù)信息進行登記，保存，識別和維護處理。支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的油井信息數(shù)據(jù)
2．系統(tǒng)由三部分組成
1) 終端設備
用戶端：油井智能數(shù)據(jù)集中器
油井智能數(shù)據(jù)集中器功能強大，可支持多種通用接口方式，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的存儲、預處理、傳輸?shù)榷喾N功能。油井智能數(shù)據(jù)集中器可直接通過標準接口連接到監(jiān)控儀器，完成對監(jiān)控參數(shù)的采集或進行控制操作。產(chǎn)品既可支持單個儀器設備，也可以同時支持多個儀器設備。同時連接先進的流量傳感器和溫度傳感器等設備。
才茂通信CM-X/SMS 短信DTU無線設備采用串口方式和油井智能數(shù)據(jù)集中器相連，把串口收到的數(shù)據(jù)信息通過短信的方式發(fā)送到油田數(shù)據(jù)中心。
2）傳輸網(wǎng)絡端
才茂通信CM-X/SMS 短信DTU和油田數(shù)據(jù)中心通過GSM網(wǎng)絡，進行數(shù)據(jù)傳輸；還可以實現(xiàn)2G/3G/4G無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸。
3）監(jiān)控中心
油田數(shù)據(jù)中心采用PC服務器與才茂通信CM-X/SMS Modem相接，采用CM-X/SMSGSM Modem來接收CM-X/SMS GSM DTU上傳的數(shù)據(jù)信息，通過串口方式傳到PC服務器上，PC服務器的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析和存儲，管理人員可以隨時了解各油井的工作情況和產(chǎn)量。
五、結(jié)論
采用GSM構(gòu)建油田數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能很好地滿足油田信息采集的需求，而且，做為網(wǎng)絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務穩(wěn)定的集團用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運營商的積極性，符合網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡應用同步發(fā)展的要求。
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