基於5G的油田井場RTU設備以及油田井場通信系統的製作方法
2024-04-16 00:36:05
基於5g的油田井場rtu設備以及油田井場通信系統
技術領域
1.本實用新型屬於油田通信設備技術領域，具體涉及基於5g的油田井場rtu設備以及油田井場通信系統。
背景技術：
2.rtu(remote terminal unit，遠程終端單元)，是一種針對通信距離較長和工業現場環境惡劣而設計的具有模塊化結構的、特殊的計算機測控單元。現有的rtu設備基於rs485有線連接進行通訊，而在野外布線作業成本高，維護工作量大，維護難度大，通信方式兼容性差。
3.並且基於傳統油田rtu的油田井場通信系統，由於需要維護的設備鏈路過多，故障率和井場設備掉線率較高，達不到高可靠、低延時要求的工業物聯網場景應用要求，且外部野外環境複雜，還存在主幹光纖線網的部署和維護成本高，井場設備廠家種類多協議的兼容性差等問題。
技術實現要素：
4.為了解決現有技術存在的能源浪費，現有rtu設備成本高，維護工作量大，維護難度大，通信方式兼容性差的問題，提出一種基於 5g的油田井場rtu設備以及油田井場通信系統。
5.本實用新型所採用的技術方案為：
6.一種基於5g的油田井場rtu設備，包括：
7.數據儲存模塊、數據接收模塊、定時器模塊、mcu控制模塊以及 5g網絡通信模塊；
8.數據接收模塊用於接收實時油井參數信號，並將實時油井參數信號發送至與數據接收模塊連接的數據儲存模塊；
9.數據儲存模塊用於對實時油井參數信號進行處理並儲存；
10.定時器模塊與數據儲存模塊連接，確定實時油井參數信號的儲存時刻。
11.可選地，rtu設備還包括rs485通信模塊，rs485通信模塊與水井儀表連接，接收水井儀表採集的閥組的水井參數信號，並將閥組的水井參數信號發送給數據儲存模塊進行儲存。
12.可選地，rtu設備還包括濾波模塊，濾波模塊設置於所rs485通信模塊和數據儲存模塊之間，用於對水井參數信號進行濾波處理。
13.可選地，5g網絡通信模塊基於5g網絡上傳數據儲存模塊儲存的實時油井參數和水井參數。
14.可選地，數據接收模塊包括第一數據接收模塊、第二數據接收模塊以及第三數據接收模塊，第一數據接收模塊為物聯網接收模塊，第二數據接收模塊模擬量接收模塊，第三數據接收模塊為數字量接收模塊。
15.可選地，實時油井參數信號包括：油井功圖數據、油井傳感器數據採集的實時數據
以及油井壓力數據。
16.可選地，mcu控制模塊型號為s3c2440a。
17.本實用新型實施例的第二方面提出了一種油田井場通信系統，包括實施例第一方面的基於5g的油田井場rtu設備，油田井場通信系統還包括：圖像採集終端、數據中心、現場設備；
18.現場設備採集實時油井參數信號和水井參數信號，並將油井參數信號和水井參數信號發送給基於5g的油田井場rtu設備；
19.圖像採集終端採集的圖像數據發送給基於5g的油田井場rtu設備；
20.基於5g的油田井場rtu設備將油井參數信號、水井參數信號以及圖像數據，基於5g網絡通信模塊發送至數據中心。
21.本實用新型的有益效果為：本實用新型提供的一種基於5g的油田井場rtu設備，包括：數據儲存模塊、數據接收模塊、定時器模塊、mcu控制模塊以及5g網絡通信模塊；數據接收模塊用於接收實時油井參數信號，並將實時油井參數信號發送至與數據接收模塊連接的數據儲存模塊；數據儲存模塊用於對實時油井參數信號進行處理並儲存；定時器模塊與數據儲存模塊連接，確定實時油井參數信號的儲存時刻。
22.基於5g傳輸的rtu設備和通信系統，在一個井場只需要設置一個數據大腦中心。提高數據處理的時效性，降低層次複雜度。減少了多個井口和閥組的rtu的使用，不管是對維護還是採購成本都有減低。同時5g保證了油田數據的時延性和可靠性。不需要在油田這樣的野外環境大量的部署光纖設備。極大程度的減低了單個油田的建設成本，對於偏遠地區的油田建設指出高性價比的數位化建設方案。
23.本實用新型的其他有益效果將在具體實施方式中進一步進行說明。
附圖說明
24.圖1是本實用新型中基於5g的油田井場rtu設備；
25.圖2本實用新型中傳統油田井場通信系統架構圖；
26.圖3本實用新型中的油田井場通信系統架構圖。
具體實施方式
27.下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
28.未來5g的80％的應用場景在工業網際網路。但是目前運營商網絡在時延和可靠性方面還達不到工業應用要求，大部分場景的工業控制系統還需要部署在本地，通過有線進行傳輸。5g技術可以滿足工業系統對通信能力的要求，實現高可靠的工業控制目標。
29.相關技術中，目前傳統油田rtu主要存在架構層次多，接線複雜，野外布線作業成本高，維護工作量大；維護難度大；通信方式兼容性差、第三方rtu設備的擴展接入存在協議限制，不具備遠程調試、程序升級、故障診斷和自主管理的功能。隨著自控技術的快速發展，已不能滿足智能油氣田管理需求，需要對油田rtu進行模塊化、標準化、智能化、無線化集成
升級。提升生產效率和人均產出。
30.基於此，申請人提出了本技術的核心技術構思：基於5g技術傳輸，將井場中各個傳感器儀表數據全部接入本rtu。無需井口或者水井等部分再部署rtu處理數據，由井場rtu完成數據採集處理和無線傳輸至scada系統。現場不需要進行複雜的布線。使用5g網絡傳輸，從而達到極低的時延和較高的可靠性，支撐油田場景下的工業應用。
31.實施例1：如圖1所示，本實施例提供一種基於5g的油田井場 rtu設備，包括：
32.數據儲存模塊、數據接收模塊、定時器模塊、mcu控制模塊以及 5g網絡通信模塊；
33.數據接收模塊用於接收實時油井參數信號，並將實時油井參數信號發送至與數據接收模塊連接的數據儲存模塊；
34.數據儲存模塊用於對實時油井參數信號進行處理並儲存；
35.定時器模塊與數據儲存模塊連接，確定實時油井參數信號的儲存時刻。
36.rtu設備還包括rs485通信模塊，rs485通信模塊與水井儀表連接，接收水井儀表採集的閥組的水井參數信號，並將閥組的水井參數信號發送給數據儲存模塊進行儲存。rtu設備還包括濾波模塊，濾波模塊設置於所rs485通信模塊和數據儲存模塊之間，用於對水井參數信號進行濾波處理。5g網絡通信模塊基於5g網絡上傳數據儲存模塊儲存的實時油井參數和水井參數。數據接收模塊包括第一數據接收模塊、第二數據接收模塊以及第三數據接收模塊，第一數據接收模塊為物聯網接收模塊，第二數據接收模塊模擬量接收模塊，第三數據接收模塊為數字量接收模塊。實時油井參數信號包括：油井功圖數據、油井傳感器數據採集的實時數據以及油井壓力數據。mcu控制模塊型號為s3c2440a。
37.在本實施方式中，本技術的mcu採用三星公司arm9微處理器 s3c2440a，具有400mhz高速主頻，軟體採用嵌入式實時作業系統，該rtu設備第二數據接收模塊同時具有8路16bit4～20ma模擬量輸入，三數據接收模塊包括8路光耦隔離型開關量輸入，一路rs485接口。上位機處理模塊主要負責對設備的參數配置處理，數據呈現的處理，故障判斷，和固件升級等處理任務。對於本技術的基於5g的油田井場rtu設備，能夠通過5g網絡通信模塊利用5g網絡將油田井場中的數據上傳至數據中心中進行儲存，因此，不需要進行進行野外布線作業，因此大大降低了人工成本，並且提高了數據交互速度。
38.實施例2：一種油田井場通信系統，包括實施例第一方面的基於 5g的油田井場rtu設備，油田井場通信系統還包括：圖像採集終端、數據中心、現場設備；
39.現場設備採集實時油井參數信號和水井參數信號，並將油井參數信號和水井參數信號發送給基於5g的油田井場rtu設備；
40.圖像採集終端採集的圖像數據發送給基於5g的油田井場rtu設備；
41.基於5g的油田井場rtu設備將油井參數信號、水井參數信號以及圖像數據，基於5g網絡通信模塊發送至數據中心。
42.在本實施方式中，圖2為傳統油田井場rtu通信架構，由於需要維護的設備鏈路過多，故障率和井場設備掉線率較高，達不到高可靠、低延時要求的工業物聯網場景應用要求。而本技術的油田井場通信系統，即圖3所示的基於5g通信的智慧油田井場rtu架構圖，圖3中，現場設備為壓力表，啟停控制器以及注水井儀表，通過將現場設備採集的數據直接發送給基於5g的油田井場rtu設備，因此無需在油井口或者水井等部分再部署rtu處理數據，從而大大降低了設備的數量。因此，也降低了井場設備掉線率，並且基於5g網絡傳輸現場設
備採集的數據和圖像採集設備採集的圖像數據，能夠達到更加快的傳輸速度和傳輸效率，減少了多個井口和閥組的rtu的使用，並且不需要在油田這樣的野外環境大量的部署光纖設備，極大程度的減低了單個油田的建設成本。
43.最後，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個
……」
限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的相同要素。
44.以上對本實用新型所提供的了一種lora組網系統，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。