GSM短信油田数据采集系统解决方案

一．引言

   随着自动化控制在工业领域的飞速发展，远程数据/设备的采集/控制和传输越来越成为人们所关注的话题。近年来各行业远程监控系统应用日益广泛，在能源行业尤其突出。无论是电力行业的发电厂、变电站;石油行业的油井油田、石油管道;还是煤炭行业的生产作业都是在比较荒芜、偏僻，甚至恶劣的环境中进行，安全管理更  需要实时掌控各生产环节作业情况的变化，以便及时采取应对措施，因此能源行业采用远程监控系统能起到降低成本、提高效率的目的，达到事半功倍的效果。

   在我国分布着的油田，在其采油作业区，传统的数据获取手段需要专门的人员到远端巡视设备，手工纪录各种仪器仪表的参数，经汇总后再上报到监控中心。但油田作业区往往是地域覆盖面积大、油井数量多且分散、自然条件恶劣，一次巡视需要很长的时间，所以获取的数据的实时性很差，无法及时发现设备故障。

   要改变这种情况就要采用自动化控制，但通讯的问题又较为突出，有线通讯方式对于方圆数百平方公里的作业区，其巨大的施工量和成本将是不可想象的，对于海上作业区，更是无能为力的。显然无线传输的通讯方式才是解决问题的最佳方案。

   通过GSM无线网络进行数据传输，成为油田数据采集监控选择的通信手段之一。监测设备可将采集到的油井数据和告警信息通过GSM网络及时发送到油田监测中心，实现对油井数据采集的工作效率。

二．GSM简介

   GSM是目前全球最成熟的数字移动通信标准，它具有模拟移动电话系统无可比拟的保密性和抗干扰性、音匝清晰通话稳定，并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点。我国目前已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网。它提供多种业务．主要有话音业务、短消息业务，数据业务等，选择哪一种业务传进终端采集的数据对整个系统的性能有很大的关系。

   GSM短信远程数据采集系统与传统的有线采集系统相比，具有明显的优势，主要特点如下：

   1、实时性强短消息服，由于GSM具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

   2、建设成本少低由于采用GSM公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低；

   3、覆盖范围广目前GSM网络已覆盖全国绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足油田信息采集传输系统对覆盖范围的要求。

   4、通信费用低采用包月计费方式，运营成本低。

三．产品简介

   才茂通信CM-X/SMS 短信DTU是一款基于移动GSM短消息平台、内置ARM9工业级高性能嵌入式处理器 ，工业级标准设计，具有中英文短信功能。主要针对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、环保监测、煤矿、油田、证券等行业的应用，特别适合于安防监控、汽车防盗等行业，利用GSM网络平台实现数据的透明传输。

   设备支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，设备可以直接客户的上述接口设备直接相连，把客户的PLC设备、工控设备的数据透明传输到客户的数据中心，实现对客户端末设备的数据采集、数据传输、设备控制等功能，适合于各种应用的二次开发。

产品特点：

工业级设计

1.工业级CPU：工业级高性能嵌入式处理，高速缓存数据，加快高速数据访问速度；带缓村，高速指令缓存，加强了指令处理速度。

2.工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。

3.实时操作系统：采用LINUX2.6操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升级快，系统稳定，带完善TCP/IP协议栈；或者嵌入式UCOS操作系统。

4.强化电路板：PCB采用遵循20H和3W原则，同时公司所有产品电路板都采用生益材质来生产，确保板材的稳定可靠。

5.工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。

6.工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为DC6V~DC32V，内置电源反向保护和过压过流保护。

稳定可靠

1.三层系统保护：在原来两级（软件保护 CPU内置看门狗WDT保护）系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能，确保系统稳定可靠

2.UIM/SIM卡ESD保护：1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护。

3.串口ESD保护：RS232/RS485/TTL/RS422,内置15KV ESD保护。

4.金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP41；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。

5.所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证。

6.高速处理CPU：采用高速性能工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。

7.超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型号内存不同），有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。

8.DNS自动获取：自动获取DNS，不再需要人工配置输入DNS；规避了因为选择的DNS服务器异常，导致DTU设备当机的严重现象。

9.完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈；使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。

10.EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用；系统EMC/EMI优异，系统稳定可靠；通过EMC测试；

功能强大

1.TCP透明数据传输和UDP透明数据传输；支持多种工作模式

2.支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）

3.支持双数据中心备份及多数据中心（8个）接受数据，最大支持发送中心达256个

4.智能防掉线。支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线

5.远程唤醒：支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接

6.支持固定IP通信方式；支持DDNS动态域名通信方式

7.支持短信远程配置，远程控制；支持短消息告警

8.丰富接口：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.完善的网络支持：提供包括2G网络（GSM网络），2.5G网络（GPRS网络），2.75G网络（EDGE网络），3G网络（WCDMA网络、EVDO网络、TD-SCDMA网络），4G网络（HSPA 网络、LTE网络），全网络的产品支持。

10.数据包传输状态报告

11.标准的AT命令界面

12.可以用做普通拨号MODEM

13.支持串口软件升级

14.同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统

简单易用

1.图形化配置工具：完善的图形化配置工具，提供快速配置功能，实现客户快速配置；提供批量配置功能，实现批量设备的配置。

2.中心软件：提供C#，VC，VB，DEPHI中心端软件，方便客户测试。

3.提供多种动态库DLL：公司提供C# ，VC，VB，DEPHI中心端软件的动态库支持，并提供使用说明文档，方便客户自行快速开发中心端应用软件。

4.丰富第三方软件支持：包括亚控软件，三维力控软件在内的业内主要中心端软件支持（驱动中选择“厦门才茂（桑荣）”或者“桑荣”的驱动 ），可以直接方便购买第三方软件来上项目，实现快速稳定低成本地完成项目。

5.检查软件：提供串口调试软件，网络速度检测软件，提供不同的调试等级输出，方便客户查看各种信息，快速定位问题。

四．系统简介

1.网络拓扑图

油田拓扑图

油田、交通等拓扑图

   才茂通信CM-X/SMS 短信DTU 通过GSM网络实现与数据采集设备、手机终端和监控中心之间的通讯。各采集点使用才茂通信CM-X/SMS 短信DTU传输终端，通过移动GSM网络把采集到的数据信息发送到监控中心。同时监控中心对各点数据信息进行登记，保存，识别和维护处理。支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的油井信息数据

2．系统由三部分组成

 1) 终端设备

   用户端：油井智能数据集中器

   油井智能数据集中器功能强大，可支持多种通用接口方式，实现计量数据的存储、预处理、传输等多种功能。油井智能数据集中器可直接通过标准接口连接到监控仪器，完成对监控参数的采集或进行控制操作。产品既可支持单个仪器设备，也可以同时支持多个仪器设备。同时连接先进的流量传感器和温度传感器等设备。

   才茂通信CM-X/SMS 短信DTU无线设备采用串口方式和油井智能数据集中器相连，把串口收到的数据信息通过短信的方式发送到油田数据中心。

 2）传输网络端

   才茂通信CM-X/SMS 短信DTU和油田数据中心通过GSM网络，进行数据传输；还可以实现2G/3G/4G无线网络的数据传输。

 3）监控中心

   油田数据中心采用PC服务器与才茂通信CM-X/SMS Modem相接，采用CM-X/SMSGSM Modem来接收CM-X/SMS GSM DTU上传的数据信息，通过串口方式传到PC服务器上，PC服务器的数据库系统对数据进行分析和存储，管理人员可以随时了解各油井的工作情况和产量。

五、结论

   采用GSM构建油田数据采集系统，不仅能很好地满足油田信息采集的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。