Twido无线解决方案

一、项目背景

        某油田集团公司下属采油厂，有近3000口抽油机，合计约为50000口井，包括低产中产高产井。目前面临由于供电能力与采油的不匹配，低产井的效率无法被监控，从而造成电能的浪费。为了能够随时监控各个磕头机的工作状况，并根据电力系统的供电状况，有计划有步骤地关闭低产井或者中产井，集团公司计划投入资金立项，开发能够对目前所有50000口抽油机实行实时监控的系统。

二、项目架构

先以单个采油厂作为试点，成功后向全集团推广。
样点采油厂共有约3500口采油井，其中约2000口为单井；1500口为丛式井，丛式井一般由3~19台抽油机组成。其中每台抽油机需要一个TesysU。每口单井或丛式井需要连接一台Twido和一台无线路由器产品。
工作方式为：
1) Twido连接TesysU，通过modbus读取其相关参数；作为通讯的中转站
2) Twido通过内置以太网口连接无线路由器产品；连接到公网
3) 所有无线路由器产品通过移动GPRS网络连接到中控室的路由器上，且在任意时间保证全部在线
4) 服务器通过无线网络读取Twido数据。数据量约为2500*6=15000

三、客户需求

1、硬件需求
1) 模块化设计，任意扩充，成本高效
2) 远程/就地控制
3) 大面积停电时，具有间隔上线功能
4) 自动间抽、定时控制；来电丛式井间隔自起、降低功耗
5) 工业设计，适合野外环境，稳定可靠
6) 抽油机平衡状态检测
7) 内嵌与上位软件双层电机保护功能，避免设备损坏
8) 设备自动故障报警
9) 抽油机抽油杆张力检测，具有示功图功能
10) 油井小型储油罐液位检测，具有单井产量检测功能
2、软件需求
1) 实时监控
2) 各种报警信息
3) 数据记录显示
4) 双机冗余
5) Internet访问功能
a) 支持任何地点、任何时间、任何位置访问
b) 支持远程故障诊断与报警
c) 支持Pocket PC
6) 事件记录
a) 运行记录
b) 报警记录
7) 权限设定
8) 与上层管理系统的集成
9) 远程控制
10) 用电总功率统计
11) 可以根据用电情况随时停掉分类低产油井，调整用电负荷
12) 油井产量汇总图
13) 油井示功图

四、方案介绍
方案一：
1、网络架构图：

1) 下端PLC通过内置以太网口与InRouter无线路由器连接
2) 由移动为中心端铺设无线DDN专线到移动机房，并为每个InRouter中的SIM卡开办特殊APN业务（即可获得固定私网IP地址）
3) 由移动完成设置从中心到下端每张SIM卡获得的私网IP的指定路由
4) 中心端运行组态软件，即可与下端PLC进行通讯，并实施监控和编程等

2、方案必备条件：
中心端：
1) 移动铺设无线DDN专线到移动机房[1]
2) 或者移动负责：由移动网络与中心端建立VPN隧道连接

客户端：
1) 移动为每张SIM卡开办特殊APN业务,每次拨号到移动网络能够获得固定私网IP地址

2) 为每张卡申请特殊APN业务，即设备拨号联网能够获得固定的内网IP地址
3) InRouter配置见用户手册和快速安装文档

注：无线DDN专线或VPN隧道连接都需要移动配合实施，可与移动大客户部联系

方案二：
1、 网络架构图：

1) 下端PLC通过内置以太网口与InRouter无线路由器连接
2) 由移动为中心端铺设无线DDN专线到移动机房，并为每个InRouter中的SIM卡开办特殊APN业务（即可获得固定私网ip地址）
3) 由移动完成设置从中心到下端每张SIM卡获得的私网ip的指定路由
4) 中心端运行管理软件，定义与组态软件的接口，管理软件用于激活下端无线设备
5) 中心端组态软件，当需要采集数据时，向管理软件发送信息，由管理软件激活下端无线路由器，待无线设备与中心建立连接后，组态软件直接访问下端PLC，进行数据采集和控制维护等。

2、方案必备条件：
中心端：
1) 移动铺设无线DDN专线到移动机房[1]
2) 或者移动负责：由移动网络与中心端建立VPN隧道连接
3) 需要组态软件进行相应开发，与管理软件配合
4) 需要运行管理软件，用于激活下端无线设备

客户端：
移动为每张SIM卡开办特殊APN业务,每次拨号到移动网络能够获得固定私网IP地址


方案三：
1、网络架构图：

1) 下端PLC通过内置以太网口与InRouter无线路由器连接
2) 由移动为中心端铺设无线DDN专线到移动机房，并为每个InRouter中的SIM卡开办特殊APN业务（即可获得固定私网IP地址）
3) 由移动完成设置从中心到下端每张SIM卡获得的私网IP的指定路由
4) 在下端无线InRouter中添加激活机制，定时激活、并采集下端PLC中的数据，同时上传至中心端
5) 中心端运行组态软件，接收并读取下端上传的网络数据

2、方案必备条件：
中心端：
1) 移动铺设无线DDN专线到移动机房[1]
2) 或者移动负责：由移动网络与中心端建立VPN隧道连接
3) 需要在下端无线InRouter中添加激活机制，定时激活、采集下端PLC中的数据并上传至中心端
4) 中心端运行组态软件，接收并读取下端上传的网络数据
客户端：
移动为每张SIM卡开办特殊APN业务,每次拨号到移动网络能够获得固定私网IP地址
五、应用小结

       施耐德提供的无线控制解决方案利用了移动强大的无线通信网络优势和先进的数据传输技术，充分保障了数据传输的实时性。数据传输通道不会因阻塞而导致信息延迟，保障了油井控制和信息反馈的实时性。
1) 系统快速实施。由于利用了移动现有的完善网络，无需单独为此铺设有线数据传输网络，控制模块即装即用，施工周期短，也降低了施工成本。
2) 控制中心系统遥测
3) 设备自动故障报警
4) 远程Internet访问等
        无线控制解决方案的成功实施，可以有效的解决在供电能力与采油的不匹配时，低产井的效率无法监控所造成电能的浪费。并根据电力系统的供电状况，随时监控各个磕头机的工作状况，有计划有步骤地关闭低产井或者中产井。
由于本方案核心产品全部采用于施耐德电气公司的产品，因此产品配合性较好，系统调试简单容易，并且运行稳定。



注释：
[1]：移动无线DDN介绍
无线DDN业务是指以中国移动的GSM/GPRS网络为平台，采用GPRS等方式，通过特种行业终端，为行业客户服务的、机器到机器（Machine To Machine，M2M）的无线数据传输业务。目前无线DDN业务包括短信接入方式和GPRS接入方式。
1、专网VPN接入
GGSN通过输入的公司名或主被叫号码从Radius服务器获取建立隧道的相关信息，然后启动到企业网关的L2TP隧道协议，建立起GGSN和企业网关之间的隧道连接。此时用户的PPP包可以直达企业网关，由企业网关通过公司的Radius服务器完成对用户级的认证，通过后，就建立起GRPS手机到达企业网关的PPP链路，从而真正实现移动办公业务。
2、专线业务接入
（1）专线接入业务时，GGSN（无须参与认证，采用透明接入方式）、GPRS网络仅仅作为承载通道，将数据包透明发往业务处理中心，用户接入业务中心权限的认证由MS与业务中心进行。该业务需用特定的APN进行区分，以决定是否认证及连接方式。
（2）GSN通过专用线路（DDN专线等）不经过ISP直接接入业务中心；或者通过ISP接连接业务中心，不采用VPN方式；也可以通过ISP连接，采用VPN方式接入业务中心。