Получение данных

Вступление

 

Промысловые каротажные приборы компании «Sigra» предназначены для сбора или передачи данных. Их также можно использовать для управления локальным оборудованием или передачи предупреждений на основе этих данных.

 

Каротажные приборы напрямую снимают показания со многих измерительных преобразователей, включая датчики, выдающие сигналы напряжения или частоты, датчики с колеблющейся струной или резистивные датчики. Также возможен оперативный контроль за цифровыми измерительными преобразователями, поддерживающими Modbus.

 

Многофункциональные каротажные компоновки (дополнительные вспомогательные датчики-преобразователи) могут подсоединяться посредством шины RS485. Эти регистрирующие устройства можно дополнительно собирать в конфигурации «ведущий – ведомый» и снимать показания по очереди.

 

Связь с каротажными приборами может осуществляться по радиоканалу. Радиосвязь обеспечивается вставными модулями. Тип используемых модулей связи зависит от страны, в которой они эксплуатируются, и/или от требуемого диапазона. Предлагаемые варианты работают в диапазонах 920 МГц или 2,4 ГГц ISM. Оба варианта обеспечивают самовосстанавливающуюся многосвязную сеть с дальностью действия между регистрирующими приборами от 1 км (в диапазоне 2,4 ГГц) до 7 км (в диапазоне 920 МГц) с помощью всенаправленной антенны. За счет добавления других каротажных приборов с функцией радиосвязи возможен охват еще большей площади. Сеть из пяти транзитных участков может обеспечить покрытие площадью свыше 35 км (в диапазоне 920 МГц).

 

Каротажные приборы могут использоваться и для передачи данных за пределы сети с помощью любых передатчиков, оснащенных входным портом RS232. К ним относятся, помимо прочего, высокомощные радиопередатчики или ТФОП, сети 3G/4G или модемы для спутниковой передачи данных. Таким образом, сбор данных может осуществляться практически из любой точки планеты при наличии хотя бы одного из этих средств связи.

 

Передаваемые данные могут поступать прямо в клиентскую систему сбора данных или, как это обычно бывает, в систему компании «Sigra», которая собирает эти данные и размещает их на определенном сайте с обеспечением безопасного доступа для клиента, т.к. такой способ удобнее.

 

Однако «Sigra отнюдь не ограничивается одним лишь сбором данных. Мы можем дистанционно проверять работоспособность промысловой системы, обрабатывать информацию, а в некоторых регионах – осуществлять монтаж и сервисное обслуживание оборудования.

 

Каротажные приборы могут применяться для управления другими устройствами. Их можно запрограммировать на выявление достижения определенных условий и приведение в действие соответствующих устройств.

 

Возможности применения этой технологии обширны. В качестве примеров применения в промысловых условиях можно назвать:

 

  • Оперативный контроль за оползнями или разработкой с использованием следующих устройств:
    • пьезометры;
    • уклономеры;
    • стационарные инклинометры;
    • приборы для измерения удлинения

ПРИМЕЧАНИЕ В данном случае регистрирующие устройства можно использовать для генерации предупреждений, а также для предоставления данных

 

  • Контроль за грунтовыми анкерами
  • Изменения напряжения во время или после разработок с поверхности или под землей
  • Контроль давления в водоносном горизонте и порового давления
  • Контроль за нефтяными пластами-коллекторами

 

В любом из этих случаев применения может потребоваться регулируемая работа насосов для обеспечения движения жидкости.

Примеры применения

Контроль крупных оползней

Компания «Sigra» установила систему мониторинга в районе, подверженном оползням, содержащим массу из вулканических пород с вышележащими осадочными материалами. Контакт характеризуется очень низким трением и движется непрерывно с увеличением скорости во время дождя, а также при повышении уровня грунтовых вод

 

Система мониторинга состоит из нескольких регистрирующих устройств, объединенных в сеть и собирающих данные об осадках, а также работе пьезометров и насосов. Данная система управляет расположенными в скважинах насосами, предназначенными для откачки воды со склонов, а также в помощь для борьбы с оползнями.

 

Модем 3G, подсоединенный к одному из регистрирующих устройств в сети, служит для дистанционного сбора данных со всех включенных в сеть каротажных приборов. Автоматизированный процесс сбора данных повторяется несколько раз в день. Компания «Sigra» предоставляет данные заказчику через безопасный веб-сервер. Чтобы сократить количество информации, которую должен просматривать заказчик, конфигурация каротажных приборов предусматривает регистрацию данных только в том случае, если то или иное значение изменяется больше, чем на заданную величину. Однако через более продолжительные промежутки времени контрольные параметры все же регистрируются, чтобы удостовериться в технической исправности системы.

Мониторинг продуктивных пластов

Каротажные приборы Sigra часто используются для оперативного контроля давления в газосодержащих угольных пластах-коллекторах. В этом случае они, как правило, контролируют множество измерительных преобразователей, цементируемых в скважине. На поверхности размещается блок, содержащий каротажные приборы, соединенные между собой посредством интерфейса RS485 и взаимодействующие с внешними объектами через модем. Устройства питаются от фотоэлементов, энергия от которых сохраняется в батареях.

 

В другой модификации «Sigra» может создать такую конфигурацию, чтобы система управляла скважинными насосами, а также контролировала давление и расход в скважинах.

 

Описание

Промысловый каротажный прибор компании «Sigra» – это маломощное, многофункциональное, восьмиканальное устройство, предназначенное для контроля за разными видами датчиков:

  • датчики с колеблющейся струной;
  • датчики напряжения;
  • датчики частоты;
  • датчики сопротивления (термисторы);
  • реле (герконы, дождемеры, расходомеры)
  • цифровые датчики Modbus RS485

 

С внешними интерфейсами он также может применяться для оперативного контроля:

  • токового контура;
  • тензодатчиков
  • и для других функций по запросу

ПРИМЕЧАНИЕ Использование одного из этих интерфейсов делает невозможным использование Modbus в порту RS485.

 

Связь

Возможные способы связи с каротажным прибором:

  • Прямой кабель до ПК (USB или RS232)
  • Модем для передачи данных (любой модем с портом RS232)
  • Сеть со связью между приборами по радиоканалу или RS485 (или обоими способами)

 

Радиомодули создают многосвязную сеть, способную к самовосстановлению. Эти модули работают в диапазонах ISM (промышленный, научный и медицинский диапазон). При выборе радиомодулей просим обращаться за консультацией в «Sigra».

Поддержка протокола Modbus

Modbus RTU через порт RS485 и порт RS232.

Modbus ASCII через порт RS232 делает возможной интеграцию в системы SCADA (система диспетчерского контроля и сбора данных).

 

Программное обеспечение

Программное обеспечение на базе Windows позволяет настраивать и загружать информацию в каротажные приборы практически через любой интерфейс связи (кроме интерфейсной схемы для Modbus).

 

Большой объем памяти

Каротажный прибор Sigra V9 поставляется с встроенной картой памяти micro-SD на 4 ГБ, что позволяет сохранять данные на протяжении всего срока службы.

 

Улучшенное разрешение

За счет хранения данных в 32-битовом формате с плавающей запятой достигается улучшенное разрешение в 0,001 Гц для датчиков с колеблющейся струной, не влияя при этом на коэффициенты для ранее установленных датчиков. Это позволяет без проблем модернизировать уже существующие компоновки со струнными датчиками для получения более точных данных.

ПРИМЕЧАНИЕ Если датчики с колеблющейся струной используются на поверхности (тензометры, пьезодатчики в близповерхностных слоях и т.д.), то при таких разрешениях температурный дрейф будет довольно значительным.

 

Стабильная синхронизация

Уход во времени внутреннего кристалла с встроенным пьезокварцевым генератором импульсов составляет менее 2 минут за год по всему диапазону рабочих температур. При эксплуатации в интервале от 10 до 40 градусов Цельсия уход по времени может составлять всего 20 секунд.

 

Разъединение при низком напряжении

Теперь каротажный прибор V9 (модификация IP65) снабжен встроенной схемой разъединения при низком напряжении (LVD) для защиты батарей от предельной разрядки. Это предотвращает преждевременный выход из строя фотоэлементов.

 

Аварийная сигнализация

У каротажных приборов есть функция аварийной сигнализации, позволяющая им распознавать состояние, когда какое-либо значение превышает пороговое значение, номинальное значение, или и то, и другое. После этого каротажный прибор может посылать предупреждение в виде SMS-сообщения (для этого требуется модем 3G), инициировать срабатывание выходного сигнала и сохранять аварийный сигнал, отмечая его флажком при скачивании данных. Аварийные сигналы передаются через локальную сеть каротажных приборов, что позволяет активировать устройства генерации предупреждений прямо на месте.

 

Управление технологическим процессом

Каротажный прибор V9 может управлять насосами и другими устройствами в режиме включения/выключения с гистерезисом.

 

Описание

Каналы:

  • 8 каналов для сигналов напряжения, сопротивления и частоты.
  • 4 могут использоваться для выходных сигналов датчика с колеблющейся струной или управления технологическим процессом. (Нечетные каналы).
  • 4 могут использоваться для переключающих входов. (Четные каналы).

Диапазон и разрешение:

  • Датчики с колеблющейся струной;
    • Диапазон: 0,5 – 5 кГц
    • Разрешение: 0,001 Гц
    • Необработанная единица: 0,1 Гц
  1. Датчики сопротивления:
    • Диапазон: 0 – 220 кОм
    • Разрешение: 1 Ом
    • Необработанная единица: 1 Ом
  2. Датчики напряжения:
    • Диапазон: 0 – 5 В (При повышенных напряжениях использовать внешний делитель напряжения.)
    • Разрешение: 77 мкВ (16 бит)
    • Необработанная единица: 77 мкВ
  3. Реле:
    • Кумулятивный подсчет или обнуление после снятия показаний.
    • Расчетный диапазон: 0 – 100 Гц
    • Необработанная единица: 1 реле (цикл включения и выключения)
  4. Радиосвязь:
    • Частота: Диапазон 2,4 ГГц ISM или 920 МГц
    • Мощность передачи: 63 мВт и 250 мВт, соответственно
    • Чувствительность при приеме: -100 дБм
    • Антенна в комплекте поставки: RFI CSM700
    • Варианты антенн: На заказ могут поставляться антенны с повышенным коэффициентом усиления.

Управление технологическим процессом:

  • Включение / выключение с гистерезисом
  • На основе результатов другого канала у того же каротажного прибора
  • Цифровой управляющий сигнал
    • 5 В (для управления SSR или реле может потребоваться внешний интерфейс)

Батарея:

  • Аккумуляторная батарея с панелью солнечных элементов для размещения в корпусе, защищенном от атмосферных воздействий

Коммутирование на отключение питания:

  • +5В для датчиков с силой тока 10 мА.

Степень защиты:

  • Монтаж по нормам DIN: IP20
  • Корпус, защищенный от атмосферных воздействий: IP65

Программное обеспечение:

  • Совместимое с Windows XP, Vista, 7, 8


Examples of Use

The monitoring of a large landslide

Sigra has installed a monitoring  system on an area subject to landslide comprising a mass of igneous rock overlying sedimentary material. The contact has very low friction and moves continuously and at an increased rate when it rains and groundwater levels rise.

The monitoring system comprises multiple loggers in a network that collects rainfall, piezometric and pump operation information. The system controls pumps in wells designed to dewater the slope and help control the landslide.

A 3G modem connected to one of the loggers in the network is used to remotely collect data from the networked loggers. This automated process is repeated several times each day. Sigra makes the data available to the client via a secure web server. To reduce the amount of data the client has to review, the loggers are configured to record only when data changes by more than a set amount. A heartbeat record at a longer interval is still recorded to reassure system integrity.

Reservoir monitoring

The Sigra loggers are frequently used to monitor pressures in coal seam gas reservoirs. In this case they generally monitor multiple transducers, cemented into a well.  At surface is a box containing loggers that are coupled via RS485 and communicate to the outside world via a modem.  The units are powered by a solar cell which stores energy in batteries.
In another variant of this Sigra can configure the system to control well pumps as well as monitor well pressures and flows.

Details

Sigra’s Field Data Logger is a low power, versatile, eight channel device designed to monitor several types of sensors:

  • Vibrating Wire
  • Voltage
  • Frequency
  • Resistance (Thermistors)
  • Switches (Reed Switch, Rain Gauge, Flow Meter)
  • Digital Modbus RS485 Sensors

With external interfaces it may also be used to monitor:

  • Current loop
  • Strain gauges
  • Other upon request

NB. Using one of these interfaces removes the ability to use Modbus on the RS485 port.

Communication with the logger can be achieved by:

  • Direct cable to PC (USB or RS232)
  • Data modem (any modem with RS232 port)
  • Logger to Logger radio or RS485 (or both) network

The radio modules provide mesh networking which has the advantages of self-healing. These modules operate in the ISM bands. Please contact Sigra for advice when choosing radio modules.

Modbus RTU on the RS485 port and RS232 port.

Modbus ASCII on the RS232 port allows integration into SCADA systems.

Windows based software allows the setup and downloading of the data logger via any communications interface (other than interfaces setup for Modbus).

The Sigra Data Logger V9 comes with a 4 GB micro-SD card built-in to permit lifetime storage.

By storing the records in a 32-bit floating point format, improved resolution of 0.001 Hz is available for Vibrating Wires without affecting coefficients for previously installed transducers. This allows seamless upgrade of existing Vibrating Wire installations for improved resolution.

  • For Vibrating Wires used in surface applications (strain gauge, shallow piezos etc.), the temperature drift will be significant at these resolutions.

The internal clock chip with a built-in crystal oscillator has a time drift of less than 2 minutes a year across the full operating temperature range. Less than 20 seconds of drift is achievable if maintained between 10 and 40 degrees Celsius.

The V9 Data Logger (IP65 version) now has a built-in Low Voltage Disconnect (LVD) to protect the batteries from extreme discharge. This prevents the early failure of cells.

The loggers have an alarm capability that permits them to detect when a value exceeds a threshold value, rate or both. The logger can then send a warning via SMS message (requires a 3G modem), trigger an output and store the alarm as a flag when downloaded. Alarms are sent through the local logger network to permit warning devices across the site to be activated.

The V9 Data Logger can control pumps and other devices in an on/off fashion with hysteresis.

Specifications

Channels

  • 8 Channels for Voltage, Resistance and Frequency.
  • 4 may be used for Vibrating Wire or Process Control outputs. (Odd Channels).
  • 4 may be used for Switching Inputs. (Even channels).

Range and Resolution

  • Vibrating Wire:
    • Range: 0.5 – 5 kHz
    • Resolution: 0.001 Hz
    • Raw unit: 0.1 Hz
  • Resistance:
    • Range: 0 – 220 kΩ
    • Resolution: 1 Ω
    • Raw unit: 1 Ω
  • Voltage:
    • Range: 0 – 5 V (Use an external potential divider for higher voltages.)
    • Resolution: 77 µV (16 bit)
    • Raw unit: 77 µV
  • Switches:
    • Cumulative counts or reset on read.
    • Rate: 0 – 100 Hz
    • Raw unit: 1 switch (on and off cycle)
  • Radio:
    • Frequency: 2.4 GHz ISM Band or 920 MHz
    • Transmit Power: 63mW and 250 mW respectively
    • Receive Sensitivity: -100 dBm
    • Supplied Antenna: RFI CSM700
    • Optional Antennas: Higher gains available on request.

Process Control

  • On/Off with Hysteresis
  • Based on result of another channel on the same logger
  • Digital control signal
  • 5 V (external interface may be required to drive SSR’s or Relays)

Battery

Rechargeable battery with solar panel for weatherproof enclosure.

Switched Power Out

+5V for sensors 10mA current available.

Environmental Rating

  • DIN Mounting: IP20
  • Weatherproof enclosure: IP65

Software

Compatible with Windows XP, Vista, 7, 8