1 引言

　　隨著電子計算機及網絡通信技術的迅猛發展，許多生產過程中的數據采集和監控系統功能也在不斷增強。本文針對的某油田采油區較為分散的實際情況，探索應用相應的測控系統。由于存在著單井作業或數臺甚至十臺以上抽油機排列在一起，形成一個或數個井排，同時在其周圍相距幾百米分布著一些中轉原油的儲油罐和其他設備，為了提高采油效率，保障安全生產，需要采集各個抽油機、油罐、電機和油泵等的實時數據，如溫度、壓力、流量、油罐的液位和儲油量、電壓、電流等。為了使采油廠的生產管理調度部門及時掌握一線生產情況，必須將數據及時上傳。但工作現場環境十分惡劣，無法晝夜值守，又無通訊線路，因此，給生產管理帶來極大不便。

　　針對上述問題，本文討論一種不受惡劣環境影響的、可安裝在現場的基于嵌入式PC 和中國移動的GPRS網絡的遠程監控與數據采集系統。

2 嵌入式PC（Embedded PC）[1]

　　早在20世紀70年代計算機系統就出現了一個新分支――嵌入式計算機系統。為了區別原有的通用計算機系統，把嵌入到對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統，其嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，也可將其定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統”。對象系統是指嵌入式系統所嵌入的宿主系統，如本文中所涉及到的數據采集系統。

　　針對對象系統的環境（如地理、成本）要求，嵌入式系統是要嵌入到對象系統中去，能夠滿足對象要求的最小軟、硬件配置及對象系統控制要求的計算機系統。它的三個基本要素即“嵌入性”、“專用性”與“計算機系統”。

　　嵌入式系統按形態可分為三種：芯片級嵌入式計算機即微控制器，俗稱單片機;模板級嵌入式計算機，即以8位、16位、32位微處理器為核心的板卡或模塊;系統級嵌入式計算機。本文中采用的ADAM-5510即是一款模板級的嵌入式系統。

3 GPRS技術及其特點[2]

　　GPRS是通用分組無線業務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。它采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS能將數據打包發送，允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源，只有在資料需要傳送時才會占用頻寬，且傳輸時按量計價，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸，對于用戶來說比較經濟合理。在本研究課題中使用GPRS技術傳輸，實現數據分組發送和接收。能永遠在線并且只按傳輸流量計費，較大幅度地降低服務成本。

4 監控與數據采集系統（SCADA）[3][4]

　　SCADA系統是以對生產過程現場的監視為主，向操作控制人員提供現場信息并由操作控制人員決定要實施的控制，最后由操作人員發出指令對現場的執行器進行操作的系統，整個系統由監控中心、若干個分散的遠程測控終端RTU （Remote Terminal Unit）和通信介質三部分組成。監控中心又稱主站,是SCADA系統的核心,負責控制管理整個系統的運行;RTU又稱外圍站點,相當于DCS中的現場控制站，是采用PLC或單片機等測控系統組成的可獨立運行的智能測控模塊，完成各種遠端現場數據的采集與處理、現場執行機構的控制以及與遠程控制中心的通信、具有易擴展性和易維護性特點。隨著開放式網絡結構的不斷成熟和IP技術的高速發展，系統的功能正在逐步從單一向綜合的方向發展，許多過去要幾個不同系統才能夠實現的控制和自動化功能，現在只需要一個系統即可完成。

5 系統組成及原理

　　5.1 系統組成

　　本數據采集監控系統由現場數據采集與監控部分、GPRS傳輸部分、外部數據網和數據監控中心四部分組成。如圖1所示。

圖1 系統組成示意圖

　　在圖1所示系統中，現場數據采集與監控部分將各種傳感器傳回的信號經過智能模塊的處理，通過GPRS傳輸部分將數據傳輸到GPRS網絡上，再通過外部數據網（如Internet）傳輸。監控中心服務器通過GPRS Modem即可接受現場的全部數據。