由于地勢環境的因素，導致了長慶油田“數字化”系統是一個復雜的、多層結構的信息化系統。該系統涉及到了多種硬件設備、軟件平臺以及復雜的網絡通訊結構，其中以王二計量轉接站的數字化建設更具有代表性。
1 、項目背景介紹
長慶油田為國內第二大油田，礦產資源登記面積25.78萬平方公里,跨越5省區， 長慶油田管理的7萬口油、氣、水井分布在37萬平方公里的鄂爾多斯盆地，涉及4省（區）、數十個市縣，各采油、采氣廠比較分散獨立，管理難度之大、企業成本之高可想而知。為了降低企業成本、完善企業管理、提高企業在行業的競爭力，長慶油田成立了數字化建設、建立全油田統一的生產管理、綜合研究的數字化管理系統，實現“同一平臺、信息共享、多級監視、分散控制”，達到強化安全、過程監控、節約人力資源和提高效益的目標。
王二轉位于采油一廠王三計區域安塞縣王窯鄉白莊村內，隸屬于長慶油田采油一廠王窯作業區。項目涉及到2個接轉站、2個計量站及所轄58個井場，69口油井和5口注水井進行數字化建設。通過井場上的無線網絡，將視頻、井場功圖數據傳到王二計量轉接站，實現電子巡井、油井巡護等功能。王二計量接轉站內建設1套RTU/PLC控制系統，實現關鍵生產數據的集中監控，輸油自動控制，減少了工人日常巡視的工作強度，提高了站點的安全。
2、整體結構
在油田公司數字化管理項目的建設要求和技術標準指導下,結合實際情況進行整體規劃，從系統結構、設備選型和功能實現三個方面進行設計。
系統結構如下圖所示：包括井場和站內兩大部分。
井場系統分為井口部分、井場配水間部分、井場視頻監控部分和井場主控部分；站內系統分為站內視頻監控部分、增壓站RTU/PLC控制部分、中控室監控系統部分；這兩大部分之間是通過無線網絡進行數據交換的。
2.1井口RTU
選用北京安控科技股份有限公司（以下簡稱安控科技）的井口數據采集RTU，通過4-20mA模擬信號對負荷和角位移進行示功圖數據采集；遠程手動控制油井電機啟停，并采集油井運行狀態；啟動現場報警提示；對電機三相電壓和三相電流進行采集。井口數據通過2.4G無線通訊協議與井場主RTU進行通訊。
井場配水間RTU：選用安控科技的配水間RTU，對井場配水間匯管壓力進行采集；通過RS485采集高壓注水流量計的注水流量數據，同時還與壓力變送器進行通訊。配水間數據通過2.4G無線通訊協議與井場主RTU進行通訊。
2.2井場視頻監控
選用室外云臺和攝像機，通過井場攝像機傳送視頻信息到視頻服務器，通過交換機上傳至無線網橋，后經無線網絡最終實現現場視頻數據傳送到站內視頻監控平臺。
2.3井場主RTU
選用安控科技的井場主RTU（Super32-L系列RTU），通過4-20mA模擬信號對井口出油管線壓力進行采集；通過2.4G無線通訊協議與所屬各井口RTU和配水間進行無線通訊，以實現數據采集和井口控制；通過無線網橋上傳數據到增壓站。
2.4站內視頻監控部分
選用室外云臺和攝像機，通過站內攝像機傳送視頻信息到視頻服務器，后經交換機實現現場視頻數據傳送到站內視頻監控平臺。
2.5增壓站RTU/PLC控制部分
選用安控科技的增壓站RTU/PLC（3個AI模塊、1個AO模塊、1個DI模塊、1個DO模塊和一個RS485采集模塊），實現站內監控點的數據采集、回路控制、故障連鎖和累計計算等功能。
2.6中控室監控系統部分
選用安控科技的數字化油田SCADA軟件，實現站內和井場的實時數據采集，同時結合長慶油田油氣工藝研究院的功圖智能工況診斷和功圖量油系統，實現產量計算、功圖量油、自動語音報警、報警管理和報表自動生成等功能。
2.7無線網絡部分
數據無線通信產品選用無線網橋產品, 實現增壓站和井場之間的數據實時傳輸、視頻監控、遠程控制等效果，并將相應數據傳輸至后臺網絡，實現后臺信息共享，信息管理等應用。
3、項目實施方案
根據現場狀況和指導意見，制定數字化系統實施方案。系統可分為井場數據采集部分；數據通訊部分；站控系統三大部分。
3.1井場數據采集部分
1) 功圖法量油
在井場，井場RTU配套載荷傳感器、位移傳感器、無線網橋設備等硬件設施，在各增壓點建立數據監控處理平臺及功圖遙測平臺，實現油井功圖全天候采集、泵況智能診斷和產量估算等功能。
所有監測數據都是各井口RTU通過無線網絡與主RTU進行通訊，無線網絡采用的是ZigBee技術。ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。ZigBee是一種無線連接,可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內,但可以繼續增加。
2） 電參采集、集輸管道壓力采集
在抽油機控制箱配套電流互感器，監測抽油機上下行過程中電壓/電流/電量等參數變化情況；配套電機運行監控模塊，監視抽油機運行狀態，對電機缺相、過載、空轉等故障實現自動報警，并能根據控制中心命令實現啟停控制。
在井場集輸管道出口處安裝智能壓力變送器，監測油壓變化。
3） 注水閥組
井場主RTU通過RS485(Modbus RTU)與注水閥組通訊，實時采集注水井口壓力、瞬時流量、累計流量、匯管壓力等實時參數，并通過遠程調度，實現對井口的按計劃、按實際流量需求進行注水等功能。安控科技的閥組間RTU，集成了兩路RS485和8路AI。設備起到的了一個通用的協議轉換器的作用，從硬件方面上可接入4～20mA、RS485等多種類型的信號,軟件方面上支持各種標準通信協議或者自定義協議。可兼容各個廠家的儀表設備，給設備的維護和后期改造帶來很多便利條件。在通訊數據結構方面，將閥組間儀表數據采集匯總到閥組間RTU（即協議轉換器）中。統一數據格式后，一次性集中上傳。一方面可提高通信效率，避免上位機對閥組間儀表逐個輪詢掃描而導致輪詢周期過長，另一方面，統一了與上位機的數據接口，便于上位機軟件的開發調試和維護。
此處設計閥組間協議轉換箱是一個技術應用的更新。如果不采用閥組間RTU而只是將多個流量計和壓力變送器當作Modbus設備站在軟件上進行數據采集，必然會導致軟件在采集過程數據時需要一個一個儀表的進行輪詢采集，無法一次性采集上來；輪詢采集，通訊效率必然低下，周期加長，井口數據采集也會受到影響；現場實際情況的不同，采用的儀表的型號也不完全統一，需要分別處理，代碼雜亂不統一，開發和維護都很困難。
4） 井場視頻監控
根據每個井場的井口數量的不同，設置1至2套視頻監控設備（8口井以內含8口井用1套視頻監控系統，9-15口井用2套視頻監控系統），實現對整個井場的實時監控。
每套視頻監控設備支持云臺、鏡頭預置位功能，可以實現對多個固定位置的預置拍攝或取證拍攝。每套視頻監控設備設具備智能物體行為分析功能的網絡視頻服務器1臺，實現對井場的周界報警、非法闖入等事件進行報警并進行廣播提示，同時在視頻操作站實時提醒操作人員，操作人員可以根據報警的情況通過手動操作攝像機進行近距離，高清晰取證錄像，同時也可以實現自動觸發遠程錄像功能。
通過電子巡井功能，用戶可以實現
