一种石油钻机远程数据传输系统及方法与流程

本发明涉及石油钻机领域，特别是关于一种石油钻机远程数据传输系统及方法。

背景技术：

1、钻机的钻探过程非常复杂，在这个过程当中，由于钻机的工作环境通常非常恶劣，导致故障多发。钻机一旦发生故障，就会影响到整个钻探过程的进行，造成重大经济损失。

2、目前，对钻机的数据采集和传输主要通过工控集成采集软件例如西门子的step7配合wincc实现，占用空间大，维护成本较高，需要比较复杂的安装流程和复杂的配置流程，采集配置复杂灵活性不足，在数据响应的及时性和变量个数上局限性较大。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种采集配置复杂灵活性高的石油钻机远程数据传输系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种石油钻机远程数据传输系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据服务器和用户终端；

3、所述数据采集模块用于基于tcp/ip协议，读取钻机的plc设备的数据；

4、所述数据传输模块用于基于tcp/ip协议，封装所述数据采集模块读取的数据，并发送至所述数据服务器；

5、所述数据服务器用于建立与所述数据传输模块之间的tcp/ip通讯，并对所述数据传输模块传输的数据进行解封装；

6、所述用户终端用于访问所述数据服务器解封装后的数据。

7、进一步地，所述数据采集模块设置在钻机vfd房的上位机内，若干所述数据传输模块设置在对应井场内。

8、进一步地，所述钻机的plc设备的数据包括钻井参数、设备参数和设备报警信息，其中，钻井参数包括井深、钻压、悬重、大钩高度、大钩速度、泵冲、立管压力和套管压力，设备参数包括顶驱参数、转盘参数、绞车参数、猫道参数、铁钻工参数、泥浆泵参数和排管机参数。

9、进一步地，所述用户终端通过浏览器或移动终端访问所述数据服务器解封装后的数据。

10、进一步地，所述数据服务器建立与所述数据传输模块之间tcp/ip通讯的过程为：

11、所述数据服务器采用socket套接字句柄创建一个网络服务，采用bind()函数为创建的网络服务绑定所述数据服务器的ip地址和分配端口号，并通过listen()函数建立对所述数据传输模块的实时监听；所述数据传输模块采用socket套接字句柄开启一个网络服务，并采用connect()函数向所述数据服务器发送连接请求；所述数据服务器监听到该连接请求后采用accept()函数接受所述数据传输模块的连接请求并建立网络连接，此时，所述数据传输模块与数据服务器之间通过read()函数和write()函数实现双方数据的交互；待网络服务结束使用后采用close()函数关闭所述数据传输模块和数据服务器创建的网络服务，完成所述数据传输模块与所述数据服务器之间tcp/ip通讯的建立。

12、另一方面，提供一种石油钻机远程数据传输方法，包括：

13、数据采集模块基于tcp/ip协议，读取钻机的plc设备的数据；

14、在数据传输模块与数据服务器之间建立tcp/ip的通讯；

15、数据传输模块基于tcp/ip协议，封装数据采集模块读取的数据，并发送至数据服务器；

16、数据服务器对数据传输模块传输的数据进行解封装；

17、用户终端访问数据服务器解封装后的数据。

18、进一步地，所述在数据传输模块与数据服务器之间建立tcp/ip的通讯，包括：

19、数据服务器采用socket套接字句柄创建一个网络服务；

20、数据服务器采用bind()函数为创建的网络服务绑定数据服务器的ip地址和分配端口号，并通过listen()函数建立对客户端的实时监听；

21、客户端采用socket套接字句柄开启一个网络服务，并采用connect()函数向数据服务器发送连接请求；

22、数据服务器监听到该连接请求后采用accept()函数接受客户端的连接请求并建立网络连接，此时，客户端与数据服务器之间可以通过read()函数和write()函数实现双方数据的交互；

23、待网络服务结束使用后采用close()函数关闭客户端和数据服务器创建的网络服务，完成数据传输模块与数据服务器之间tcp/ip通讯的建立。

24、进一步地，所述数据传输模块基于tcp/ip协议，封装数据采集模块读取的数据，并发送至数据服务器，包括：

25、数据传输模块基于tcp/ip协议，获取数据采集模块读取的数据；

26、数据传输模块通过json格式对数据采集模块读取的数据进行封装。

27、进一步地，所述封装、解封装的规则为：远程传输数据由字母及浮点型数据组成，在数据位开头添加字符型的标识位。

28、进一步地，所述封装过程为：

29、在数据服务器中，对字符型数据a0直接进行整型强制类型转换，对浮点型数据a1乘以100后进行整型强制类型转换后，对该数据的地址1进行8位的右位移操作，对该数据的地址2进行16位的右移位操作，对该数据的地址3进行24位的右移位操作，即将32位整型高位数据移至低位数据，并进行字节型强制类型转换后按顺序写入byte[]array1数组内，其他数据依次按照上述方式进行封装过程；

30、所述解封装过程为：

31、在数据服务器中，将要发送到的数据储存至byte[]array2数组中，将数据转换为整型，对每一数据按照地址1到地址4进行左移位操作，对地址1进行8位左移位操作，对地址2进行16位左移位操作，对地址3进行24位左移位操作，将32位整型低位移到高位数据，除以100进行转换，再加上标识位。

32、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

33、1、本发明的数据采用tcp/ip的方式采集和传输，能够实现数据高速采集和网络共享，具有稳定可靠、实时、操作方便、美观以及高性价比的特点。

34、2、本发明可以同时采集多方厂家数据，采用tcp/ip协议通信，数据实时采集，做到数据不丢失，模块化数据接口，兼容不同厂家plc设备，网络通信稳定可靠。

35、3、本发明根据配置采集后的数据形成统一的数据格式与接口方式，使不同的自动化设备数据按照统一的方式和接口流出，实现格式的转换和统一，便于数据进一步处理。数据传输采用特定封装方式，具有运行稳定，快速等优点，整体鲁棒性较好。

36、4、本发明能够实时远程监控，不同终端共享数据，解放巡检和维护人员双手，通过移动终端设备可以随时随地精准查看设备运行情况，提高井场智能化水平。

37、5、本发明中所有井场设备的运作信息均将由井场客户端实时地传送至数据中心进行存储和管理，无需亲临现场，就能够实现对井场的全面掌控，任何设备出现异常，均可以在第一时间获知，以便及时采取相应措施。

38、6、本发明基于tcp/ip协议的钻机远程传输方式对数据的处理分析能够精确到毫秒，数据存储的时间更是长达200天，不仅可以看到当前实时数据，更可以随意选择时间段或时间间隔对您需要的任意参数进行查询和分析。

39、7、本发明中数据服务器完善的数据保护机制，能够将数据同步存储/备份于数据中心不同计算机中，即便某台计算机偶然瘫痪，对整个系统也不会产生影响，系统能继续进行正常工作。

40、综上所述，本发明可以广泛应用于石油钻机领域中。