油水井测控区设备数据监测系统方案.doc

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1、编号：QZ100407油水井测控区设备数据监测系统方案编写陈孟钢审核胡刚批准石亚伟二O一O年四月目录一、系统概述1二、系统设计目标1三、系统的组成设计13.1油井数据采集系统构成23.1.1油井数据采集系统各部件简介23.2控制站系统构成73.2.1控制站系统设备简介7四、系统设备报价10五、引用标准11一、系统概述本系统的主要目的是将各个抽油机井的示功图（井载荷和井位移）和运行参数采集、存储并通过无线Zigbee网络传输到各个油井监控区的控制站，由控制站对这些采集的数据进行处理后通过光纤传输到控制中心。二、系统设计目标本系统设计目标分两个部分：第一部分为抽油机井数

2、据的采集、本地存储和无线传输。第一部份的设计要点有如下几点：1、4～20mA、RS485、IO信号等各种不同信号的采集。2、在无法正常进行通讯的情况下本地存储采集到的数据，通讯恢复后能重新传输存储的数据。3、实现稳定的无线传输。第二部分为油井监控区的控制站的对各个抽油机井上传数据的接收、处理和上传。第二部分的设计要点如下：1、对无线上传的数据进行处理，并组成需要的格式上传。三、系统的组成设计本系统由油井数据采集系统和控制站系统两大部分组成。油井数据采集系统使用设备包括4～20mA采集模块、温度巡检仪、IO采集模块、前端嵌入式处理模块、Zigbee无线RS485传输模

3、块。控制站系统由Zigbee无线RS485传输模块、工业平板计算机组成。3.1油井数据采集系统构成图1油井数据采集系统示意图油井现场的各种数据采用相应的采集模块将模拟量采集变换为数字量并通过485总线按照Modbus协议传输到前端嵌入式处理模块。前端嵌入式处理模块将采集到的数据按照规定格式进行本地存储，并同时将数据传输到Zigbee无线RS485模块进行无线传输到控制站系统。3.1.1油井数据采集系统各部件简介A）Zigbee无线RS485模块QZ01-485-1600模块。QZ01-485-1600模块是增强型的ZigBee模块，具有通信距离远、抗干扰能力强、组网

4、灵活等优点和特性；可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型和网状网络结构。模块的详细性能指标：频段：2.4-2.483GHz数据接口：RS485无线通讯协议标准：IEEE802.15.4网络拓扑结构：网状、星状调制方式：DSSS（O-QPSK）数据传输速率：250KBps可靠通信范围：不小于2600m（无障碍直线可视）接收灵敏度：-92dBm寻址方式：64位IEEE地址，8位网络地址数据加密：128-bitAES错误校验：CRC-16/32信道接入方式：CSMA-CA和时隙化的CSMA-CA信道：16(5MHz)通信时延：15ms（激活或信

5、道接入），30ms（设备搜索）工作温度：-40～＋85°C天线：2.4G天线，双天线。电源：6V～12VDC接收电流：100mA发射电流：80mAB）前端嵌入式处理模块ATMEL32位ARM内核微处理器，内核最大速度为32MHz。内置ModbusRTU协议。带有2个485接口和一个SD卡接口，SD卡最大支持4GB容量。带有硬件看门狗，死机自动重启恢复。工业级设计，工作温度－25～＋75°C。内部应用程序可以按照具体需求进行定制。C）4～20mA信号采集模块I-7017模拟量远程测控模块，采用业界通用协议，美国ADI公司高性能模数转换芯片，日本NEC光电隔离器件，为用

6、户提供多量程、高耐压隔离、远距离、低漂移、宽泛工作温度环境。I-7017共有8路差分输入，模块为16位分辨率，高达115.2K的通讯速率，主要用于工业现场或其它分布式数据采集。I-7017采用简单易操作的软件校准，用户可方便地进行零点和满量程校准。采集模块采用RS485通讯网路，将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输到主机或由PC控制远程主站点。它具有独特的双看门狗安全设计，即软件看门狗和硬件看门狗组成。模块万一出现程序飞跑时，可瞬间重新开机。每个采集模块可与主控计算机之间进行软件看门狗互锁，万一主控计算机死机，所有的输出模块就进入预设的安全状态，符合工业的安全要

7、求。RS485通讯网路如因故障或断线，主控计算机和模块间将无法互锁无法通讯时，也会启动软件看门狗。软件看门狗的设计非常巧妙，使用方便，可大幅增加系统安全性。产品主要技术参数输入端口：8路差动接线接口：采用外接式10位接线端子，可方便地拆卸连线输入类型：mA（内部已有高精密100欧电阻，无需外接）输入范围：4～20mA输入阻抗：100欧采样速率：每秒15次分辨率：16位带宽：15.75Hz精确度：±0.02%或更好零点漂移：20uV/°C满程量漂移：25ppm/°CCMR@50/60Hz：92dBmin过电压保护：±35V光电隔离耐压:3750Vrms微处理器：内