机械设备远程监控方案(DOC)

施工机械设备远程监控方案

一、需求分析

1、设备远程控制的必要性

1)目前设备管理的难点

伴随油建公司业务的不断扩展，施工大型机械设备的应用率不断提高，同时设备分布越来越分散，但是大型设备的管理也越来越难；其一是设备动态达不能及时准确掌握。二是设备状况不能及时诊断分析维护。三是零星设备成为管理盲区。四是设备油耗得不到准确的控制。

2)设备远程控制管理将提升公司管理的一台阶

由于公司机械设备数量不断增加，也迫使机械设备的管理不断升级，然而传统的人到现场进行管理、维护已经远远不能满足公司的要求，高昂的人工成本、维护成本逐步成为公司发展的压力、甚至成为公司的发展瓶颈，因此采用设备的远程监控管理需求尤为迫切。

2、方案实现的基本功能

1)实现公司对分布在全国的工程机械设备运行数据的采集和上传，变量监控、

参数设置、故障报警以及控制器程序的更新和升级。

2)提供数据库存储保存历史数据。

3)提供监控管理平台（B/S结构）供管理人员浏览控制器数据、设置现场网络

设备参数。

4)提供趋势数据及业务数据报表。

5)设备故障报警，实时报警，可定义报警条件，支持超油耗报警、设备强制保

养报警（更换机油、空气滤芯、材机油滤芯）。

6)基于GIS的状态监控（编辑、处理、分析）。

7)监控中心支持上800台设备的接入

8)提供远程控制台便于技术人员远程调试

9)提供数据库及通信协议访问接口

10)支持数据订阅功能，过滤冗余数据。可大大减少垃圾流量，降低运营费用。

11)可管理>800台的设备接入，并可通过升级扩展实现更多机械设备接入监控系

统。

12)多种网络组网，克服地理障碍，保证通讯顺畅

系统可提供支持多种通讯网络形式的智能终端，保证分布广泛的设备采用多种网络完成远程通信。

13)支持不同品牌、不同型号的多种设备的统一接入

14)基于机型的变量管理，保证产品的兼容性、可升级性

可定义现场机械设备控制器变量。针对不同控制器类型和编程程序，均可采用变量定义的方式实现采集所需变量的要求

15)多级用户权限安全管理

该系统是一个多用户管理系统。系统提供多级用户权限供不同管理者使用不同资源，保证系统安全性，如超级管理员，设备管理员，生产调度员，设备监控员。

二、总体方案论证

2.1系统组成

本系统由监测中心、通信平台、监测设备三部分组成。

1)监测中心:由服务器、GPRS数据传输模块等组成。

2)通信平台:中国移动公司的GPRS专网。

3)监测设备:电源模块、采集模块、GPRS传输模块、转换器、转速传感器、电

流电压互感器、温度传感器、压力传感器等。

监控中心

数字办公系统

【示意图待画】

2.2基于B/S模式的油田机械设备远程监控系统

针对油田机械设备数量多且分布范围由几十至上百平方公里,分布比较零散的特点,我司选择B/S架构作为通信的基本模式。

✧B/S模式即浏览器／服务器结构最大特点是:用户可以通过WWW浏览器去访问

Internet上的文本、数据、图像等信息,大量的数据实际存放在数据库服务器中。客户端除了WWW浏览器,一般无须任何用户程序。

✧B/S结构具有分布性特点,可以随时随地进行查询、浏览等业务处理;业务扩

展简单方便,通过增加网页即可增加服务器功能;维护简单方便,只需要改变网页,即可实现所有用户的同步更新;开发简单,共享性强等优点。

✧机械设备远程监控系统主要是通过对运行参数的实时检测,采用轮询-应答

的通信方式,解决各种工作参数的远程传输问题,实现实时报警、实时数据采集的功能。通过无线方式传送给设备监控中心数据库服务器,并以B/S模式,使生产管理的各个部门能够及时掌握油井工作状态,缩短设备故障处理时间,提高工作效率。油井远程测控系统可以免去人工巡井减轻工人劳动强度,并且提高了设备监控与采油数据的实时性,甚至准确性。保证了抽油机的安全运行。

2.3 GPRS为通信平台

针对施工现场90%可电话通讯的情况，我司选择GPRS网络作为通信平台。基于GPRS的机械设备远程监测系统充分发挥了通用分组无线业务(GPRS)数据传输的优势,只需要一次性投资远程监控终端,日常的网络管理及维护均由移动公司负责,因此具有覆盖面广、数据传送可靠、营运费用低等优点,是一种相当经济的远程监控方案。需要注意的是,使用时要考虑当地GPRS业务的使用状况,如果有个别地方GPRS连通性差的时候还可利用GPRS模块短消息功能传送数据。这样只要有移动公司信号的地方,都可使用该系统。

2.4采集终端硬件实现方案

【硬件设计示意图】

✧GPRS 模块采用NI 9205。NI无线数据采集(Wi-Fi DAQ)设备通过结合IEEE 802.11无

线或以太网通信、直接的传感器连接以及灵活的NI LabVIEW软件，实现着对电气、物理、机械和声音信号的远程监控。

✓每通道的数据读写速率超过50 kS/s, 并具有高达24位的分辨率

✓通过NI LabVIEW和直接的传感器连接, 简化远程监控

✓受到保护的数据经128位AES加密, 具有最高的商用安全性标准

✓将无线测量无缝集成至现有系统

✧采集到的数据通过嵌入到ROM 存储器的TCP/IP 协议栈打包处理，再由GPRS

模块将数据传输至GPRS 网络，STM32F103x6 模块内含2 个串口：一个与GPRS

模块相连，另一个与上位机相连，采集到的数据可以通过上位机观察是否正确，现场工作人员也可以通过手持PDA 连入GPRS 网络，通过接收来自系统GPRS 模块发送出来的数据实时监测油井现场工作参数。

✧继电器用于控制电机电源，当有异常时，中心计算机立即向终端发出控制命

令，使MCU 可以通过GPRS 模块接收到控制指令并控制继电器使得电机停机。

✧监测现场通讯实现：

1)本设计利用TCP / IP 协议来对GPRS 数据进行打包和解包。由于本系统

只对油田设备工作参数进行传递，此类参数具有间断性、突发性、发送

频繁并且少量等特点，因此根据需要，对TCP /IP 协议结构进行了简化。

2)由于GPRS 是基于IP 协议的, 数据包在主机与GPRS 服务器间的传输,

使用的是基于IP 的分组, 故所有的数据报文都要基于IP 包。在中国移

动的接入网关CM2NET中, 一般使用PPP协议与GPRS 终端进行协商通信。

✧通讯链接要求

✓独具的链路检测、自动修复技术，无需人工干预，为监控系统提供可靠的网络联接。

✓联接管理技术，可以按照用户的需求在网络任何一方发起连接或者断开连接，并可实现按需连接、自动断线、手动激活等功能，节约网络资源，

减少运行费用。

2.5 典型参数的采集过程