用于压裂车-橇运行状态在线监测的数据管理系统技术方案

本发明专利技术专利公开的用于压裂车

【技术实现步骤摘要】
用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统


[0001]本专利技术专利属于油气井开采装备
，具体涉及一种用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统。

技术介绍

[0002]随着页岩气的大发展，利用压裂车(橇)进行储层改造是解放油气藏的决定性手段，现有压裂车(橇)已经不能很好地满足我国页岩气，特别是深层页岩气的安全、高效开发。其关键问题之一在于与钻机等石油钻采设备相比，压裂车(橇)的运行状态实时获取程度不高，各种工况下的作业数据挖掘不够，不利于压裂设备的动态管理；另一方面，现有压裂设备没有实现对数据的集中管理，不利于对压裂设备分析。
[0003]因此需求开发一种能实时在线监测压裂车(橇)各种运行状态的数据管理系统，为后期数据分析挖掘压裂车(橇)潜在故障等提供必要的基础，提高压裂装备的信息化水平，从而保障我国页岩气的安全、高效开发。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，解决了现有压裂设备没有实现对数据的集中管理，不利于对压裂设备分析的问题。本专利技术的数据管理系统有利于压裂车
‑
橇各种信号的高效集中采集传输与控制。
[0005]本专利技术专利所采用的技术方案是：用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，包括信号采集箱、本地数据中心、私有云平台、移动端APP和第三方数据管理平台；信号采集箱采集压裂车
‑
橇的PLC、振动、视频和红外信号数据并传送给本地数据中心或私有云平台，本地数据中心用于将信号采集箱发送上来的数据进行清洗、分类预处理后通过有线或无线网络的双链路结构经公网发送至私有云平台；私有云平台能够下发控制指令给信号采集箱和本地数据中心；移动端APP能够通过公网访问私有云平台的数据，随时随地掌握压裂作业现场状态；第三方数据管理平台能够从本地数据中心和私有云平台获取需要的数据。
[0006]本专利技术的特点还在于，
[0007]信号采集箱内集成有嵌入式PC控制器、振动信号采集模块、和工业交换机、POE交换机、工控机、IoT网关；还包括外设的PLC，振动传感器，摄像头和红外传感器；
[0008]振动信号采集模块用于高频振动信号的采集，通过专用高频信号采集线与振动传感器连接，将采集到的振动原始信号发送给嵌入式PC控制器进行处理缓存；
[0009]工业交换机分别与嵌入式PC控制器、POE交换机、工控机、IoT网关相连，实现双向通信；工业交换机还与本地数据中心实现数据交互；嵌入式PC控制器
[0010]POE交换机用于POE供电和信号传输，通过电缆分别只与摄像头和红外传感器相连接；
[0011]IoT网关用于PLC信号的采集和无线上云的传输，与私有云平台的云端实现数据交
互。
[0012]本地数据中心包括交换机、远控PC、边缘一体机，显示器a和显示器b；交换机负责通过网线读取信号采集箱的信号，信号包括PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号，并通过网线将PLC信号发送给远控PC；将PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号发送给边缘一体机。
[0013]交换机选用工业交换机，含8个以上网口。
[0014]远控PC负责读取PLC信号，实现对PLC数据的SCADA控制，并通过显示器a实现人机交互；远控PC独立于边缘一体机运行；
[0015]边缘一体机负责获取PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号，并对各种数据进行过滤、筛选、清洗、汇总、分析，最终通过显示器b实现人机交互；边缘一体机还可以将数据发送到公网、供私有云平台使用；边缘一体机部署在仪表车
‑
橇上，可通过组环网同时接入多台压裂车
‑
橇终端设备。
[0016]私有云平台主要分为主监视站和副监视站两部分，主监视站包括防火墙，交换机a，私有云服务器组，交换机b，主监视站大屏展示用计算机，主监视站大屏；副监视站包括副监视站大屏展示用计算机和副监视站大屏。
[0017]防火墙采用硬件防火墙，通过有线或无线模块连接公网，接收从私有云平台发送来的数据，负责公网与内网数据交互的安全防护；
[0018]交换机a选用工业交换机，含24个以上网口，通过网线串联防火墙和私有云服务器组；实现私有云服务器组内各服务器之间的数据交互；
[0019]私有云服务器组选用标准机架式服务器，负责对信号采集箱或本地数据中心发送来的所有数据进行识别、存储、备份；
[0020]交换机b选用工业交换机，含24个以上网口，通过网线串联私有云服务器组和主监视站大屏展示用计算机；实现私有云服务器组内各服务器数据的交互，将各台服务器的数据发送给主监视站大屏展示用计算机；
[0021]主监视站大屏展示用计算机通过视频信号线连接主监视站大屏，主监视站大屏用以综合展示各种数据、曲线、图表、视频、报警、预测信息。
[0022]副监视站大屏展示用计算机通过公网获取私有云平台的数据，并通过视频信号线连接至副监视站大屏；副监视站大屏用以综合展示数据、曲线、图表、视频、报警、预测信息。
[0023]云服务器组部署了以下主要软件，包括通用PaaS平台、数据处理平台、时序数据库、故障诊断组件、大数据分析建模平台和可视化平台；
[0024]通用PaaS平台用于其它各软件的资源部署和管理服务；
[0025]数据处理平台负责对信号采集箱或本地数据中心发送的数据进行采集、清洗、管理、存储服务，处理好后放入时序数据库存储；大数据分析建模平台调取时序数据库数据和故障诊断组件预设的算法组件、机理组件、专家库进行机理建模、机器学习、大数据分析服务；分析结果、实时数据和历史数据通过可视化平台展示，分析结果还能够不断反向丰富故障诊断组件专家库。
[0026]本专利技术专利的有益效果是：用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，包括信号采集箱，信号采集箱通过导线分别连接压裂车(橇)的PLC、振动传感器、摄像头和红外传感器，分别采集相应的PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号，并发送给本地数据中
心和远程监控中心；信号采集箱同时将本地数据中心和远程监控中心下发的控制指令发送给PLC，实现了数据的双向传递，有效解决了压裂车(橇)多种信号的采集与控制问题，有利于压裂车(橇)各种信号的高效集中采集传输与控制。
附图说明
[0027]图1是本专利技术用于压裂车
‑
橇行运行状态在线监测的数据管理系统的总体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术用于压裂车
‑
橇行运行状态在线监测的数据管理系统的信号采集箱布局示意图；
[0029]图3是本专利技术用于压裂车
‑
橇行运行状态在线监测的数据管理系统的信号采集箱的本地数据中心布局示意图；
[0030]图4是本专利技术用于压裂车
‑
橇行运行状态在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，其特征在于，包括信号采集箱(1
‑
1)、本地数据中心(1
‑
2)、私有云平台(1
‑
3)、移动端APP(1
‑
4)和第三方数据管理平台(1
‑
6)；所述信号采集箱(1
‑
1)采集压裂车
‑
橇的PLC、振动、视频和红外信号数据并传送给本地数据中心(1
‑
2)或私有云平台(1
‑
3)，所述本地数据中心(1
‑
2)用于将信号采集箱(1
‑
1)发送上来的数据进行清洗、分类预处理后通过有线或无线网络的双链路结构经公网(1
‑
5)发送至私有云平台(1
‑
3)；所述私有云平台(1
‑
3)能够下发控制指令给信号采集箱(1
‑
1)和本地数据中心(1
‑
2)；所述移动端APP(1
‑
4)能够通过公网(1
‑
5)访问私有云平台(1
‑
3)的数据，随时随地掌握压裂作业现场状态；所述第三方数据管理平台(1
‑
6)能够从本地数据中心(1
‑
6)和私有云平台(1
‑
3)获取需要的数据。2.根据权利要求1所述的用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，其特征在于，所述信号采集箱(1
‑
1)内集成有嵌入式PC控制器(2
‑
1)、振动信号采集模块(2
‑
2)、和工业交换机(2
‑
3)、POE交换机(2
‑
4)、工控机(2
‑
5)、IoT网关(2
‑
6)；还包括外设的PLC(2
‑
7)，振动传感器(2
‑
8)，摄像头(2
‑
9)和红外传感器(2
‑
10)；所述振动信号采集模块(2
‑
2)用于高频振动信号的采集，通过专用高频信号采集线与振动传感器(2
‑
8)连接，将采集到的振动原始信号发送给嵌入式PC控制器(1
‑
1)进行处理缓存；所述工业交换机(2
‑
3)分别与嵌入式PC控制器(2
‑
1)、POE交换机(2
‑
4)、工控机(2
‑
5)、IoT网关(2
‑
6)相连，实现双向通信；所述工业交换机(2
‑
3)还与本地数据中心(1
‑
2)实现数据交互；所述嵌入式PC控制器(2
‑
1)所述POE交换机(2
‑
4)用于POE供电和信号传输，通过电缆分别只与摄像头(2
‑
9)和红外传感器(2
‑
10)相连接；所述IoT网关(2
‑
6)用于PLC(2
‑
7)信号的采集和无线上云的传输，与私有云平台(1
‑
3)的云端实现数据交互。3.根据权利要求1所述的用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，其特征在于，所述本地数据中心(1
‑
2)包括交换机(3
‑
1)、远控PC(3
‑
2)、边缘一体机(3
‑
3)，显示器a(3
‑
4)和显示器b(3
‑
5)；所述交换机(3
‑
1)负责通过网线读取信号采集箱(1
‑
1)的信号，所述信号包括PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号，并通过网线将PLC信号发送给远控PC(3
‑
2)；将PLC信号、振动信号、视频信号和红外信号发送给边缘一体机(3
‑
3)。4.根据权利要求3所述的用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，其特征在于，所述交换机(3
‑
1)选用工业交换机，含8个以上网口。5.根据权利要求3所述的用于压裂车
‑
橇运行状态在线监测的数据管理系统，其特征在于，所述远控PC(3
‑
2)负责读取PLC信号，实现对PLC数据的SCADA控制，并通过显示器a(3
‑
4)实现人机交互；所述远控PC(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，李磊，李双鹏，宋学莲，王博芳，
申请(专利权)人：宝鸡石油机械有限责任公司中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
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