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基于Android和3G网络的钻机参数远程监测系统研究与设计

发布时间:2019-06-18 16:09
【摘要】:石油天然气作为人类日常生活使用最频繁的能源,其勘探开发过程极具危险性。石油钻机作为油气开发过程最重要的设备之一,其能否正常运行对于安全生产有着至关重要的意义。随着信息化时代的到来,通过远程实时监测手段保证油气开采的顺利完成成为了新兴课题。在石油钻机上应用远程监测技术,既可以为钻机生产厂家提供第一手资料用于钻机维护和保养,又可以使油气开发技术人员及时了解钻机现场工作状态,避免事故的发生。本课题是在石油天然气装备教育部重点实验室项目支持下,对钻机参数远程监测系统进行了深入研究。首先,通过对国内外油田远程监测系统使用情况的调研,分析了现有系统的架构、设备组成和工作原理,并找到其中不足之处。结合当前移动互联设备飞速普及的现状,提出了基于Android和3G网络技术的钻机参数远程监测系统方案。该方案包含了钻机现场端、数据库服务器端和客户端三部分,现场端进行数据采集,并依靠3G网络完成数据传输,由数据库服务器进行数据存储管理,最后用户使用基于Android开发的手机APP完成参数实时读取。对于系统中使用的关键技术和设备,进行了详细介绍。主要介绍的技术包括:Android系统、3G无线数据传输原理和数据推荐算法。在此基础上,完成了系统的整体架构设计,并阐述了各个模块需要实现的功能。然后,提出了详细的系统设计方案,并介绍了软硬件开发平台。硬件平台自上而下包括了Android手机、核心服务器DellT600、3G数据传输模块EM770w和现场端PCL西门子S7-300。软件平台则着重介绍了基于IDEA的Android系统开发,并阐述了底层数据在B/S模式下的传递过程。为满足系统性能技术指标,经过对比选型采用Microsoft SQL Server 2012完成数据库开发,实现数据库的建立。同时,使用Microsoft Visual Studio 2013的NET Server功能完成了对于服务器WEB服务的搭建。再从表分区优化、数据碎片整理和SQL语句优化三方面对数据进行了优化操作。在系统性能提升方面,对PSO优化算法和推荐算法相关知识做了阐述,分析了两种结合PSO与数据推荐的算法,根据钻机参数本身相关性质提出了可以应用于本系统的推荐算法,并根据推荐质量度量进行了效果对比。最后,根据系统对于手机端远程数据访问功能的要求,进行了APP的软件开发,并优化了UI界面。最后将各部分连接后,进行了系统联调,可以实时获取现场端钻机各模块工作参数,并且进行了可疑数据推荐,报警功能也可以正常使用。
[Abstract]:As the most frequent source of energy for human daily life, oil and natural gas is very dangerous in the exploration and development process. As one of the most important equipments in the process of oil and gas development, the oil drilling rig is of great significance to safe production. With the arrival of information age, the successful completion of oil and gas production has become a new subject through remote real-time monitoring. The remote monitoring technology is applied to the petroleum drilling machine, the first-hand information can be provided for the drilling machine manufacturer for maintenance and maintenance of the drilling machine, and the oil and gas development technical personnel can timely know the working state of the drilling rig in time, and the occurrence of accidents is avoided. The project is supported by the key laboratory of the Ministry of Education of the Petroleum and Natural Gas, and the remote monitoring system of the drilling machine parameters is deeply studied. First of all, through the investigation of the use of remote monitoring system of oil field at home and abroad, the structure, equipment composition and working principle of the existing system are analyzed, and the deficiency is found. Based on the current situation of the rapid popularization of mobile interconnection equipment, the program of drilling rig parameter remote monitoring system based on Android and 3G network technology is put forward. The scheme comprises the field end of the drilling machine, the database server side and the client side three parts, the on-site terminal carries out data acquisition, and the data transmission is finished by the 3G network, the data storage management is carried out by the database server, and the last user uses the Android-based mobile phone APP to complete the real-time reading of the parameters. The key technologies and equipment used in the system are introduced in detail. The main technologies include: Android system, 3G wireless data transmission principle and data recommendation algorithm. On this basis, the whole architecture design of the system is completed, and the function of each module needs to be realized. Then, a detailed system design scheme is put forward, and the software and hardware development platform is introduced. The hardware platform includes the Android mobile phone, the core server DellT600, the 3G data transmission module EM770w and the on-site PCL Siemens S7-300 from top to bottom. The software platform emphatically introduces the development of the Android system based on IDEA, and expounds the transfer process of the underlying data in B/ S mode. In order to meet the system performance technical index, the database development is completed by using Microsoft SQL Server 2012, and the establishment of the database is realized. At the same time, using the Microsoft Visual Studio 2013 's NET Server feature, the construction of the server WEB service is completed. The data is optimized by the optimization of the table partition, the defragmentation of the data and the optimization of the SQL statement. in that aspect of system performance improvement, the knowledge of the PSO optimization algorithm and the recommendation algorithm is describe, the two algorithms combining the PSO and the data recommendation are analyzed, and a recommendation algorithm which can be applied to the system is proposed according to the relevant property of the parameters of the drilling machine, And the effect comparison is carried out according to the recommended quality measure. Finally, according to the requirement of the system to the remote data access function of the mobile phone, the software development of the APP is carried out, and the UI interface is optimized. And finally, after each part is connected, the system joint debugging is carried out, the working parameters of each module of the field-end drilling machine can be acquired in real time, and the suspicious data recommendation is carried out, and the alarm function can also be used normally.
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE922;TP274

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本文编号:2501620

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