第一部分当前状况

1、油井电机设备现状

        目前油田大规模应用普通电动机监控器，由于油田面积大，且磕头机比较分散，所以不能通过有线方式连接至监控后台系统，具体分析如下：

1.1抄表工作量大

        由于磕头机数量众多，如需获取电流、电压或电度等参数，需要大量工作人员定期抄表，造成抄表工作量大。

1.2用户使用不方便

        由于电动机监控器不能通过后台进行操作，如需对磕头机进行启动、停止操作，需工作人员到现场进行操作，如需对磕头机进行参数设定，需工作人员到现场进行操作，从而造成用户使用不便。

1.3设备故障无法及时得知

        当磕头机故障后，只有在日常维护检查时才能发现，具有一定滞后性。

2、通讯设备现状

        目前市场规模应用GPRS，3G，4G，因运营商网络规划，信号强度，功耗，传输距离，穿透能力等问题都是制约物联网技术新领域应用的关键，具体分析如下：

2.1 2G网络

        特点：小数据量传输，主要用作小规模数据采集

        缺点：运营商规划中已不在建设2G基站

        2G网络逐步退网，并完成全网退服

        2G承载语音业务转向数字通讯承载，数据通信转由其他数据方式承载。

2.23G网络

        特点：语音+数据承载

        缺点：目前移动3G网络已全线退服，退出历史舞台

2.34G网络

        特点：高带宽数据无线传输

        缺点：整体模组功率较高，需配电源支撑整体设备加模组功耗需求

        无线信号穿透性较差，使用地点需在开放区域，且因基站传输覆盖距离较近

        第二部分 解决方案

        伴随运营商网络通讯技术发展，物联网应用领域越来越宽，已从单纯的数据采集、设备状态监控等方面进行深度延展。通讯业务容量与速率不断提升，物联网应用场景也越来越宽，万物互联实现也成为可能，基于互联网+、智能化应用的发展方向，物联网作为广域大面积自动化数据传输接入层，解决客户大规模化应用需求。而NB-IOT的出现，拓宽了物联网应用技术使用场景和大面积应用的可能。NB-IOT（窄带物联网）传输技术出现，主要用作目前小数据量（200Kb/秒）数据采集设备无线传输使用，具有以下特点：

        广覆盖：基站覆盖半径15公里；

        低功耗：单模组AA电池供电理论可使用8-10年免维护；

        高穿透：可穿透地下3米；

        高连接：单基站承载接入量理论可达10万用户数。

        数字化油井电机管理系统以NB智能电动机监控器为基础，以无线传输为纽带，以云平台为信息管理中心，以智能手机等为用户终端，在实现互联的基础上，向自动化、智能化、规模化的方向发展，从而使互联网+深度业务的物联网应用在数字化油田中得以应用。

第三部分 系统介绍

1、系统基本功能

        为适应用户的使用要求，CMS6100数字化油井电机管理系统具备较多功能，包括系统已有功能、二次开发定制功能，为方便了解相应功能，特列表如下：

2、系统功能介绍

        2.1数据采集

        2.1.1数据采集功能：具有采集电压、电流、有功电度等电参数。

        2.2通讯

        2.2.1无线通讯功能：具有NB-I0T无线通讯模块与服务器进行数据交换。

        2.3远程控制

        2.3.1远程分合闸功能：具有的远程控制智能电动机监控器内继电器以实现分合闸控制功能。

        2.3.2缺相保护：当任何一相断开时,动作时间≤3s。

        2.3.3三相不平衡保护：当最大相反相电流值＞0.8倍的额定电流时，动作时间≤4s。

        2.3.4堵转保护：当工作电流达到额定电流的3.5倍及以上时，动作时间≤1s。

        2.3.5短路保护：当工作电流达到额定电流的8倍以上时，动作时间≤0.2s。

        2.3.6过压保护：当电压超过过压设定值时，动作时间≤10s。

        2.3.7欠压保护：当电压低于过压设定值时，动作时间≤10s。

        2.3.8欠载保护：当电流小于欠载保护设定值时，保护器在30s内动作。

        2.3.9过载保护：过载动作时间序号用户可根据实际需要自行设定。

        2.3.10接地保护：当接地及漏电电流大于或等于设定电流值时，动作时间≤5s。

        2.3业务管理

        2.3.1抄表功能：

        2.3.1.1自动抄表：根据设定的日期及时间自动读取远方终端智能电动机监控器数据。

        2.3.1.2随机抄表：根据用户需要，可随时读取指定的远方终端智能电动机监控器数据。

        2.3.1.3主动上报：当有报警信号发生时，远方智能电动机监控器主动上报数据。

        2.3.2历史数据存储与分析：对读取的远方终端智能电动机监控器数据存储在云服务器中，以便于系统的处理与统计分析。

        2.3.3数据报表功能：根据用户的实际需要，自动生成日报表、月报表、年报表等相关的统计报表。

        2.3.4远程查询功能：

        2.3.4.1管理用户远程查询：管理用户只要在客户端输入云服务器地址、账号、密码就可进入数字化油井电机管理系统的后台管理系统，以浏览相关页面，按权限进行相关操作。

        2.3.4.2使用用户远程查询：使用用户只要在客户端输入云服务器地址、账号、密码就可进入数字化油井电机管理系统，已查看用电流、电压、电度等相关信息。

        2.3.5用户管理功能：用户管理兼容了工业自动化及电力系统变电站的特点，支持按各种分类方式对用户分类管理。

        2.3.6互联接口功能：具有良好的开放性，可以与多种管理系统进行数据交换。

第四部分 系统构成

        数字化油井电机管理系统由现场设备层、通讯网络层、云管理平台和客户端四部分构成，具体介绍如下：

1、现场设备层：

        NB智能电动机监控器

        NB智能电动机监控器设计符合GB/T17215.321-2008国家标准和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术性能指标。该仪表采用了高精度计量芯片和高速MCU数据处理单元，从而实现了电压、电流、电能的高精度宽准确计量。该仪表采用LED显示，其可靠性高，并具有高倍过载、高稳定性、低功耗、停电数据自动保存等优点；采用DIN35mm导轨式安装，可安装于配电柜和小型配电箱内；采用NB-IOT通讯接口与服务器实现数据交换，无需数据线连接,体积小巧、精度高、可靠性好优点。

主要功能：

        1.1测量功能：电压、电流、电度等电参数的测量。

        1.2电能计量：有功总电能的计量及存储。当前组合有功总电能= 正向有功总电能 + 反向有功总电能。

        1.3显示功能：LED显示。显示项目有组合有功总电能、电压、电流,显示为自动循环显示，停电不显示。

        1.4无线通讯功能：具有一路NB-IOT通讯与云端服务器进行数据交换。

        1.5指示功能

        1.5.1计量指示：具有一个红色有功脉冲指示灯，有功电能计量时闪烁。

        1.5.2跳闸指示：正常工作时，跳闸指示灯灭，跳闸时，红色跳闸指示灯常亮。

        1.7安装指南：外形尺寸图

2、互感器外形尺寸图

 2、通讯网络层：基于三大运营商的4GLTE（NB-IOT）移动通讯网。

3、云管理平台：收集现场设备层上传的数据，应用数字化油井电机管理系统软件进行集中管理和分析，执行相关操作，同时作为中转单元，接受管理用户客户端下发的指令，转发给现场设备层的装置。

4、客户端：由管理用户客户端和使用用户客户端两部分构成。

4.1管理用户客户端：由监控室管理用户端设备和移动管理用户客户端两部分构成。

        4.1.1监控室管理用户端设备：安装于监控室内，硬件设备主要有服务器、显示器、不间断电源、打印机、键盘、鼠标等，负责与云服务平台的数据交互，具体配置根据用户需求而定。操作人员操作时，需凭登录地址、登录密码、验证号、管理权限等进行操作，以实现数字化油井电机管理系统的运行、维护和设置。

        4.1.2移动管理用户客户端：为适应管理的需求，管理人员可在不同PC端或移动设备上登录与服务平台，操作人员操作时，需凭登录地址、登录密码、验证号、管理权限等进行操作，以实现数字化油井电机管理系统的运行、维护和设置。

        4.2使用用户客户端：为适应用户使用的需求，用户可在不同PC端或移动设备上输入云服务器地址、账号、密码登录云服务平台，进入数字化油井电机管理系统，实现查看用电流、电压、电能、分合闸等业务的操作。

5、系统拓扑结构

 

6、施工说明

        NB智能电动机监控器采用无线通信方式，因此可直接安装使用，无需进行线路改造和架设任何通讯线缆。