一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法，包括：1)加载任务监护集合；2)扫描节点网络，判别并记录活动节点；3)由上位数据通讯处理模块接收上位站控系统下达任务指令；4)任务中继处理单元实现对测控任务指令解析处理；5)在任务记录处理单元中对测控任务指令进行搜索与匹配；6)选择进行直接或间接中继处理，完成本次网络通讯中继过程；7)重复上述步骤1)至6)，循环网络通讯中继过程。本发明专利技术利用多节点井口RTU网络通讯中继方法，解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题，极大地提高了原有网络的通讯响应成功率，实际有效数据达到了95％以上；从而实现通讯数据可靠、无损地完成传输。

【技术实现步骤摘要】
一种数字化油田分布式主RTU系统及井口RTU网络通讯中继方法
本专利技术属于石油化工领域，具体涉及一种数字化油田分布式主RTU系统以及多节点井口RTU通讯中继方法，用于井场特殊工况下通讯数据的中继传输及井口RTU的自主管理。
技术介绍
目前在数字化油田中为了能有效地发现油井、地层、油藏的变化，可用油井远程测控系统，通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器，检测抽油机的工况，实时在线监测抽油机工作参数，及时发现故障并报警，及时维护。在每个井口安装一台RTU检测井口注水阀组间数据和抽油机数据，由于大多数井场分布在山川旷野之中，因此现有的井口RTU一般采用485有线结合433MHz无线透传方式传送至站控系统进行监控，RTU每天采集大量数据，但实际有效数据不足70％，存在数据丢失严重，历史数据不可追溯等问题。并且在上位站控系统定期维护或通讯失联的情况下，下位井口RTU处于非自主维持状态，无法现场提取功图、无法及时发现故障，更无法及时进行故障应急处理，不能够自主地、安全地进行系统作业，不能够第一时间响应故障状态，影响井场生产效率，并可能带来重大生成安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种数字化油田分布式主RTU系统，利用多节点井口RTU网络通讯中继方法，解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题，实际有效数据达到了95％以上，同时在与上位站控系统失联的情况下，仍然可以进行功图信息处理、脱机工作处理和故障应急处理，保证井场高效地、安全地、持续的完成自主作业。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的。一种数字化油田分布式主RTU系统，该RTU系统包括：——上位数据通讯处理模块，由网络通讯器组件构成，用于同上位站控系统进行通讯；——RTU网络通讯中继处理模块，包括子网扫描处理单元、任务中继处理单元、任务监护处理单元和任务记录处理单元，用于将上位数据通讯处理模块传输的上位站控系统的数据无损中继后，通过下位数据通讯处理模块传输至系统下位井口RTU网络；——下位数据通讯处理模块，由串行收发器组件构成，用于同系统下位井口RTU网络进行通讯；所述上位数据通讯处理模块得到上位站控系统的RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块进行数据无损中继，中继后的数据由下位数据通讯处理模块传输至系统下位井口RTU网络；或者下位数据通讯处理模块得到下位井口RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块进行数据无损中继，中继后的数据由上位数据通讯处理模块传输至上位站控系统，从而完成控系统与数字化油田系统末梢多节点井口RTU网络通讯。进一步地，所述子网扫描处理单元用于扫描系统下位井口RTU网络中节点状态，同时将扫描到的节点标识记录；所述任务中继处理单元用于处理上位数据通讯处理模块接收到的任务指令；所述任务监护处理单元用于轮询当前下位井口RTU网络中活动的节点，反复执行预定义的监护任务集合中的任务；所述任务记录处理单元用于记录和维护子网扫描处理单元、任务中继处理单元、任务监护处理单元，以及包括下位井口RTU网络的工作参数信息、工作状态信息、工况控制动作执行信息的处理过程信息。进一步地，所述任务中继处理单元直接中继上位数据通讯处理模块与下位数据通讯处理模块之间的通讯内容。进一步地，所述任务中继处理单元从任务记录处理单元获取任务监护状态，通过上位数据通讯处理模块回复已完成监护的任务结果，间接中继上位数据通讯处理模块与下位数据通讯处理模块之间的通讯内容。进一步地，RTU系统进一步包括：前置管理功能模块，前置管理功能模块包括功图信息处理单元、脱机工作处理单元和故障应急处理单元，用于上位站控系统失联情况下进行前置管理，允许现场调看功图信息、实施持续自主系统作业和处理发生的紧急故障；所述前置管理功能模块与RTU网络通讯中继处理模块相连。进一步地，所述功图信息处理单元用于处理和调看任务记录处理单元所记录的历史功图信息。进一步地，所述脱机工作处理单元用于控制下位井口RTU网络进行自主系统作业。进一步地，所述故障应急处理单元用于控制下位井口RTU网络在产生紧急故障时采取响应的应急措施。相应地，本专利技术进而给出了一种数字化油田站控系统与末梢多节点井口RTU网络通讯中继方法，该方法包括下述步骤：1)加载任务监护集合，该集合是根据系统中通讯内容提取的常用任务列表；2)扫描节点网络，判别并记录当前网络所有活动节点；3)由上位数据通讯处理模块接收上位站控系统下达的测控任务指令；①收到上位站控系统下达的测控任务指令时，进入步骤4)执行任务指令解析处理；②未收到上位站控系统下达的测控任务指令时：a任务监控空闲时，重新执行子网扫描，保存子网扫描处理结果后返回至步骤1)；b任务监控正忙时，继续执行任务监控，保存任务监控处理结果后返回至步骤1)；4)任务中继处理单元实现对测控任务指令解析处理；①判别符合直接中继规则时，进入步骤6)执行直接中继处理；②判别不符合直接中继规则时，进入步骤5)进行搜索与匹配处理；5)在任务记录处理单元中对测控任务指令进行搜索与匹配；6)选择进行直接或间接中继处理，完成本次网络通讯中继过程；①如果测控任务指令匹配成功，通过上位数据通讯处理模块回复已完成监护的任务结果至上位站控系统，保存间接中继的过程数据，完成本次通讯的间接中继处理过程；②如果测控任务指令匹配失败，通过下位数据通讯处理模块转发未匹配的测控任务指令，并将下位数据通讯处理模块接收的任务结果通过上位数据通讯处理模块回复至上位站控系统，保存直接中继的过程数据，完成本次通讯的直接中继处理过程；7)重复上述步骤1)至6)，循环网络通讯中继过程。本专利技术RTU网络通讯中继处理模块能够自主地、适时地、智能地实施井口RTU子网节点扫描、自动选择任务代理方式完成网络中继、优选执行预定义的监护任务集合中的任务、大量可靠完整有序地保存任务监护处理单元的处理结果。本专利技术相对于现有技术，具有下述有益效果：1)专利技术的RTU网络通讯中继处理模块，采用了任务记录处理单元中对通讯数据进行大容量持久化存储，可以明显降低数据的缺失、碎片化现象，使历史数据具有可追溯性；2)专利技术的RTU网络通讯中继处理模块，通过任务中继处理单元以间接中继方式最大限度的回传历史状态数据，使得在下位井口RTU网络中的数据丢失或遭到破坏的情况下，仍然可以成功响应上位站控系统大部分任务指令，极大地提高了原有网络的通讯响应成功率；3)专利技术的RTU网络通讯中继处理模块，通过任务中继处理单元以直接中继方式可以在下位井口RTU通讯链路不稳定的情况下进行多次重试处理，从而实现通讯数据可靠、无损地完成传输；4)专利技术的前置管理功能模块，通过功图信息处理单元可以在油井现场数字化油田分布式主RTU系统前完成功图信息的调看；5)专利技术的前置管理功能模块，通过脱机工作处理单元可以在上位站控系统失联情况下，仍然保证下位井口RTU自主地、持续的完成系统作业，提高了原有井场作业时间；6)专利技术的前置管理功能模块，通过故障应急处理单元可以在上位站控系统失联情况下，当出现下位井口RTU出现故障或油井作业故障时，及时地进行故障应急处理，保证井场的生产作业安全；7)专利技术利用多节点井口RTU网络通讯中继方法，解决了原有系统中有效数据丢失严重的问题，实际有效数据达到了9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化油田分布式主RTU系统，其特征在于，该分布式主RTU系统包括：——上位数据通讯处理模块(1)，由网络通讯器组件构成，用于同上位站控系统进行通讯；——RTU网络通讯中继处理模块(3)，包括子网扫描处理单元(4)、任务中继处理单元(5)、任务监护处理单元(6)和任务记录处理单元(7)，用于将上位数据通讯处理模块(1)传输的上位站控系统的数据无损中继后，通过下位数据通讯处理模块(2)传输至下位井口RTU网络；——下位数据通讯处理模块(2)，由串行收发器组件构成，用于同下位井口RTU网络进行通讯；所述上位数据通讯处理模块(1)得到上位站控系统的RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块(3)进行数据无损中继，中继后的数据由下位数据通讯处理模块(2)传输至下位井口RTU网络；或者下位数据通讯处理模块(2)得到下位井口RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块(3)进行数据无损中继，中继后的数据由上位数据通讯处理模块(1)传输至上位站控系统，从而完成控系统与数字化油田系统末梢多节点井口RTU网络通讯。

【技术特征摘要】
1.一种数字化油田分布式主RTU系统，其特征在于，该分布式主远程终端单元RTU系统包括：——上位数据通讯处理模块(1)，由网络通讯器组件构成，用于同上位站控系统进行通讯；——RTU网络通讯中继处理模块(3)，包括子网扫描处理单元(4)、任务中继处理单元(5)、任务监护处理单元(6)和任务记录处理单元(7)，用于将上位数据通讯处理模块(1)传输的上位站控系统的数据无损中继后，通过下位数据通讯处理模块(2)传输至下位井口RTU网络；所述子网扫描处理单元(4)用于扫描系统下位井口RTU网络中节点状态，同时将扫描到的节点标识记录；所述任务中继处理单元(5)用于处理上位数据通讯处理模块(1)接收到的任务指令；所述任务监护处理单元(6)用于轮询当前下位井口RTU网络中活动的节点，反复执行预定义的监护任务集合中的任务；所述任务记录处理单元(7)用于记录和维护子网扫描处理单元(4)、任务中继处理单元(5)、任务监护处理单元(6)，以及包括下位井口RTU网络的工作参数信息、工作状态信息、工况控制动作执行信息的处理过程信息；——下位数据通讯处理模块(2)，由串行收发器组件构成，用于同下位井口RTU网络进行通讯；所述上位数据通讯处理模块(1)得到上位站控系统的RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块(3)进行数据无损中继，中继后的数据由下位数据通讯处理模块(2)传输至下位井口RTU网络；或者下位数据通讯处理模块(2)得到下位井口RTU网络通讯内容输送至RTU网络通讯中继处理模块(3)进行数据无损中继，中继后的数据由上位数据通讯处理模块(1)传输至上位站控系统，从而完成上位站控系统与数字化油田系统末梢多节点井口的RTU网络通讯。2.根据权利要求1所述的分布式主RTU系统，其特征在于，所述任务中继处理单元(5)直接中继上位数据通讯处理模块(1)与下位数据通讯处理模块(2)之间的通讯内容。3.根据权利要求1所述的分布式主RTU系统，其特征在于，所述任务中继处理单元(5)从任务记录处理单元(7)获取任务监护状态，通过上位数据通讯处理模块(1)回复已完成监护的任务结果，间接中继上位数据通讯处理模块(1)与下位数据通讯处理模块(2)之间的通讯内容。4.根据权利要求1所述的分布式主RTU系统，其特征在于，分布式主RTU系统进一步包括：前置管理功能模块(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江红，刘科峰，马鹏刚，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61