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1.1 应用监控系统的必要性
油罐输油管是目前油田开发生产过程中的主要地面设备之一。该设备分布地域广、间距大，工作中需要监控的信息点分散，信息内容复杂。单纯依靠人工巡井检查，凭经验判断是否正常，方式信息传递周期长、误差大，使资料的有效利用率降低，整个系统信息资源浪费严重；当出现油罐输油管设备被盗、油罐设备故障等非正常状况时，若不能及时发现则会耽误正常的生产进程，影响原油产量。针对上述实际情况，我们研发了基于GPRS的油罐设备监控系统。系统采用该实时监控系统，能够及时地了解油罐输油管设备工作的详细变化情况，便于及时采取相应的措施，同时也降低了职工劳动强度，提高对油罐设备生产自动化综合信息管理的水平。
1.2 通信方式
监控系统采用GPRS（General Packet Radio Service）通信方式，提供端到端的、广域的无线IP连接，允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效的、低成本的无线分组数据业务。它特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。同时由于利用了现有的移动通讯网络，用户不需再进行无线组网工作，降低了系统的基础投资，节省了系统投入使用的时间，而且由于不必进行通信系统的维护，也降低了系统的维护费用。因此选用GPRS进行油罐的监控具有先进性，符合未来发展的趋势。
1.3 监控信息管理方式
根据目前油田数据庞大、种类繁多，内容纷杂、变化迅速的地面工程信息特点，监控中心系统软件采用了地理信息系统技术，实现油田信息的快速查询、浏览，及时反馈油罐输油管的工作信息，完成油田信息在地图中的定位等功能。软件的核心部分采用MapInfo公司开发的MapX控件，应用该控件可实现MapInfo软件的大部分功能。应用此控件以满足多源数据地图化，地理对象处理，专题地图制作，图层控制，空间选择查询等项功能需求。
在地图管理方式下的生产信息管理系统具有直观，形象，操作简单的特点，是现场信息管理最好的解决方案，也代表了目前应用软件界面发展的方向。
监控系统的主要有两部分组成：现场监控系统和监控中心。油罐现场子监控系统由各传感器/变送器、监测箱、电源箱组成。电源箱负责向现场各部分供电，监测箱内包括数据采集单元和GPRS通信单元。输油管石油传输现场监测子系统包括泄露检测探头和GPRS通信单元。现场监控系统通过各传感器/变送器测得油罐的分层含水率、综合含水率、总体积、油体积、水体积、油水界面位置、液面位置、超高报警、介质温度等参数，传输现场监控系统通过泄露检测探头侧的油罐内油压等参数，并使用单片机系统对数据的传输、存储进行控制，通过无线通信接口，以GPRS通信方式将油罐的监测数据发送到监控中心。监控中心配备有服务器、大屏幕显示器、打印机等设施，可对接收的数据进行分析处理、报表打印，也可向油罐现场监控系统发送控制命令。系统总体结构如图一所示。
该系统是根据油罐的实际工作需求研制的专用检测系统，具有以下特点：
- 测量精度高；
- 实时数据传输；
- 远程控制；
- 远距离数据传输；
- 根据需要监测油罐的各种有关参数；
- 传感器定时擦除；
- 监测运输过程运行状况；
- 控制中心可对数据进行多种方式处理，能生成图表并打印。
- 基于GPRS的油罐输油管监控系统的功能
油罐监控系统具有对油罐进行信息的收集处理和远程控制功能。
3.1 远程检测功能：
监控中心可远程控制监测油罐的分层含水率、综合含水率、总体积、油体积、水体积、油水界面位置、液面位置、超高报警、介质温度等参数
监控系统可实现
- 油罐现场监测系统每天上传一次某些重要工作参数至监控中心；
- 监控中心可对任意油罐实现某一项或几项参量的连续远程控制监测；
3.2 远程控制功能
监控中心可以对油罐现场监测单元进行以下控制和管理；
- 设置油罐的开始运作时间和停止时间；
- 设置油管排水线开启值、输油管线开启值；
- 设置油罐信息，如井号、位置等；
- 控制输油管线和排水管线的启动和停止。
3.3 油罐监测现场报警功能
油罐现场监测单元每隔一定时间（时间间隔由监控中心设定）上传一次当前油罐运行状态信息（是否正常），当出现异常情况时，会将有关的异常参数信息上传至监控中心并采取相应措施，具体如下：
- 油罐液面高度超限并停机；
- 报警信息上传至监控中心；
- 具有应急后备电源，满足断电后将以前的重要数据以及报警信息发送出去。
3.4 油管泄漏监测报警功能
油管现场监测单元每隔一定时间（时间间隔由监控中心设定）上传一次当前石油传输运行状态信息（是否正常），当出现异常情况时，会将有关的油压等参数信息上传至监控中心并采取相应措施，具体如下：
- 定时上传石油运输运行状态信息；
- 控制中心根据上传参数判定是否出现泄漏情况；
- 出现异常情况时对异常位置进行计算判定并将报警信息上传至监控中心。
- 监控中心信息管理的内容和特点
监控中心管理系统存储各油罐油管的原始信息，例如编号、位置等，可在电子地图上进行标注；进行工作动静态数据管理，对工作数据进行及时更新和任意查询；对接收到的数据进行处理，可分析油罐现场的分层含水率、综合含水率、可完成油水界面位置图、液面位置、介质温度图等油罐运行状态显示，实现历史数据查询、数据比较、生成表格、打印输出等功能。
系统的特点：
- 可运行与WINDOWS 95和WINDOWS NT平台下，具有良好的可兼容性和可维护性。
- 具有Client/Server体系结构，可扩展性强。
- 可在实际地理背景下直接对生产及设备数据进行可视化的查询。
- 对油罐的工作状况进行实时监控，对工作动态进行统计。
- 能够根据现场需要制作各种报表，实现报表管理。
- 操作导向性强，使用简单，结果图形化、汉字化，并具有丰富的图形符号库。
- 实现联网应用管理。
监控中心的管理和辅助分析功能
用户界面部分用Visual Basic开发，采用了基于ActiveX技术的MapInfo MapX控件，以满足多源数据地图化，地理对象处理，油管专题地图和预警图的制作，图层控制，空间选择查询等功能需求。
- 地图管理部分：包括地图的缩放，图层控制，查看图层，选择图中对象，改变视野，标尺等功能。
- 地图和数据库信息查询：包括油罐单罐查询，地图信息浏览，数据库信息浏览等，信息来源于地图信息和数据库信息。
- 工作状态管理部分：主要包括油罐工作动态曲线、预警、管网关联资料等。
- 数据库管理部分：主要包括数据库的日常维护。
本系统是采用基于Active X技术的MapInfo MapX作为核心OCX控件进行开发，以实现多源数据地图化、地理对象处理、专题地图制作、图层控制、空间选择查询等项功能需求。具体实现的功能如下：
- 地图的编辑，包括：显示、缩放和平移，图层控制，图层Zoom控制。
- 选择地图对象查询其在数据库中的详细资料。
- 根据数据库信息对目标进行图上定位，如根据队号、油罐号在图上查找油罐。
- 根据条件制作油、油罐专题图，如油罐的油量、水量、含水量、多变量（油量、水量），专题图。
- 根据当天与前一天的油罐的油量与液量变化量生成油罐工作专题图。
- 通过选择油罐按给定条件制作油罐工作动态曲线图。
- 按照电网关联关系，查询任意高压线、变电所、支线、变压器等所关联的油罐数及工作状态等信息。
- 按照油管网关联关系，查询任意油管网组节点处队、站、井的油管工作情况。
- 可以查询各种动态库、静态库及其他库信息。
- 可以由地图信息生成各层的浏览表信息，并可以在地图中查找某一选中对象的位置。
- 对日报库与属性库的日常维护，功能包括：添加、删除、浏览等。
- 测试数据，即功图动液面档案测试成果录入，包括添加、提交、删除、浏览等功能。
- 根据单罐综合信息库，查询矿队级的设备信息。
- 浏览网页及从网上下载地图文件。
- 可将地图文件导出为其他图像文件（BMP，GIF，JEPG，TIFF）。
- 地图和报表的打印功能。
如需其他功能，可以提出详细的需求分析。
运行环境：
工作电源：各油罐监测点AC380V±20%或AC1140V；
温度：-20～+65℃;
湿度：监控中心：80%RH；
各油罐监测点：防水。
5.2 油罐现场监测范围：
含水量测量范围：0～3%（低含水）；0～99.9%（高含水）
含水率测量精度：低含水±0.1%；高含水±1%
油罐高度测量精度：0～19.99m（超高可定制）
液位高度测量精度：±10mm
界面高度测量精度：±50mm
总容积不确定度：≤0.2%
温度测量范围：0～100℃
温度测量精度：±2℃
自动检测时间间隔：1次/2小时、4小时、8小时任意设置
传感器采样速度：1次/毫秒
传感器适应介质温度：30～90℃
传感器运行速度：38mm/秒
擦除器擦拭频率：10次/分
传感器至信号接口传输距离：400m
升降机工作电压：220V（AC）50HZ
升降机功耗：60W
5.3 输油管检测技术指标参数
系统误报率≤2%
系统漏报率≤1%
泄露系统监测灵敏度≥瞬时流量的5%
最佳定位误差≤500米。（管径越小，净度越高）
最佳监测距离≤80公里。（最大距离≤130公里）
5.4 无线通信距离
在GPRS覆盖区域内通信距离不受限制。利用现有的移动通信网络进行数据传输，各个数据采集点与监控中心之间的距离可以很大，甚至远至上千公里，远超过小型无线网所能达到的范围。
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