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背景介绍

油气生产企业在油气生产数字化和智能化建设中面临新的问题：

    1.       油气生产往往分散在偏远恶劣的自然环境地区，网络时常发生中断，现场生产数据无法及时回传，并可能丢失。

    2.       现场数据采集、分析和响应的实时性要求较高，比如异常工况下的保护性停井。如果数据分析和控制逻辑集中在云端完成，现场网络条件难以满足实时可靠性需求。

    3.       油气生产长期处于稳态，工况数据的变化不大，存在数据冗余。冗余数据不仅浪费有限的链路资源，也会挤占有限的存储空间。

    4.       采油机械通过电机驱动工作，以节能降耗为目的的柔性生产需求极为强烈。

因此，需要在生产现场部署智能设备来实现工况数据的本地治理、生产状态的本地监控以及节能降耗为目的的柔性生产控制。传统RTU通过modbus有线或Zigbee无线汇集井口数据，可以执行低层次的自动化逻辑，但缺乏数据分析和推理能力，不具备边缘智能。艾森智能IIoT智能RTU产品AISControl R58x系列有效解决上述问题，实现了完整的油气生产单井自治。

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艾森智能新一代智能RTU

艾森智能新一代智能RTU产品AISControl R58x是IT和OT融合的边缘计算产品，部署在流程工业现场，实现数据采集、设备控制、智能业务和云端协同一体化。基于如下独特能力，AISControl R58x帮助工业客户通过云-边-端协作系统接入生产设备，快速上线业务：

•     数据采集与实时响应的能力

•     边缘计算和智能业务定义的能力

•     兼容PLC程序实现自动化控制的能力

•     同时集成传统SCADA和IoT平台的能力

•     内嵌神经计算单元实现深度推理的能力

如上图，AISControl R58x包括两个主力型号，R584比R580拥有更丰富的通信接口，适用更复杂的工业控制场景。R584硬件规格如下：

AISControl R58x具体的功能列表：

• 工业级硬件平台和可靠设计

• 丰富的通讯和现场总线接口

• 支持LTE和以太网宽带通信

• 内嵌AISLink无线子卡，支持100+无线仪表入网

• 支持IEC61131-3程序运行，IDE支持5种编程语言

• JS插件在线编程、加载和运行，软件定义业务

• OT域通信协议 Modbus TCP/RTU、DNP3

• IT域通信协议MQTT、OPC UA

• WEB页面的操作维护台

• 遵从油气生产物联网建设企业规范

• 符合RTU国标GB/T 34039-2017

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智能RTU与油气生产物联网

油气生产物联网通过引入边缘智能设备，实现新的云-边-端网络架构。如下图：

AISControl R58x作为边缘控制器实现，根据场景定义包括单井自治在内的井口智能业务。同时，智能RTU将现场网络与回传网络解耦，南向支持现场总线接入，北向适配宽窄带或卫星网络回传链路，在组网上提供了更大便利和灵活性。

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智能RTU实现单井自治

1.       生产状态本地监控

生产状态监控指智能RTU实时分析单井或井组工况数据如功图、油压、油温、电参等，评估单井和井组的健康状态，判别异常工况特征并实施保护性停井和预警。典型异常工况如抽油杆断脱、柱塞遇卡等。

2.       工况数据本地治理

油气井生产长期处于稳定的状态时，工况数据的变化不大，存在大量数据冗余。利用智能RTU在数据产生的源头进行有效数据过滤可以节约数据传输、存储和分析成本。比如，通过分析前后两张功图的相似性实现功图数据的过滤。

在通信网络不稳定的情况下，智能RTU实现数据缓存与断点续传功能保障了工况数据的完整性，生产状态回溯更可靠、数据分析更准确，从而提升了油气生产数字化的质量。在实现上，智能RTU部署缓存数据库实现数据的缓存和恢复；智能RTU实时监测回传链路的状态，实现链路中断下缓存，链路恢复后续传的动态切换。

3.       智能间抽实现节能降耗

油气井随着开采普遍出现供液不足的问题。抽油机不能根据井下液面的波动进行实时的调整，油井实际供液能力与抽油机电机输出功率不匹配，供排不协调，既降低了抽油机工作效率又增加了抽油机设备损耗。利用智能RTU对单井进行功图分析，实时控制间抽时间和冲次，有效节约生产能耗，初步实现节能增效和精细管理。

4.       工况数据的采集协同

油气生产数据的同步采集是普遍需求。在采集抽油机功图数据时，往往也需要采集该时刻的电流和功率数据。由于功图和电参为不同的无线仪表，因此要求智能RTU协同，共同完成同步采集的工作。具体实现上，智能RTU预先配置好电参和功图采集参数，保证采集时刻同步。根据功图上报的采集结束时间点，智能RTU计算时延，推送校准后的时间到电参仪表，电参截取相同时间段的数据样本上报给智能RTU。