第一篇：62、智能交通信号控制系统
62、智能交通信号控制系统
（一）科技奥运技术、产品、服务的名称及所属单位
1、项目名称：智能交通信号控制系统
2、所属单位：北京市公安局公安交通管理局
（二）科技奥运技术、产品、服务在奥运筹备建设中的应用情况、专利保护情况、技术水平情况等
1、应用情况：
目前智能化交通信号控制系统灯控路口已达到1160处，控制规模覆盖北京四环内及五环部分地区的主要道路、环线及联络线上的重要路口、路段。奥运场馆周边道路、奥运勤务路线涉及路口、路段正在建设中。
2、专利保护：
正在准备申请“快速路出入口检测法”的专利。
3、技术水平：
智能信号控制系统的管理控制技术水平达到国内先进水平。
（三）科技奥运技术、产品、服务的社会需求情况、推广应用前景、推广应用方式等
区别于老式单点控制信号灯，智能化交通信号控制系统的中心计算机根据各路口地面线圈检测信息，在路口配时限定的安全范围内以实际交通需求分配各路口的信号放行时间，均衡分配区域内路口流量，实现路口间的集中控制，分级管理，协调联动，最大程度的利用道路资源。
目前北京区域控制信号系统主要为SCOOT中心区
SCOOT中心区控制系统：
二环路以内北京城市中心区域采用英国SCOOT信号控制系统，从上世纪80年代初便开始建设，经过20年发展逐步积累了大量经验。使用信号机型为英国西门子公司生产的T系列，主要分为T200、T400型和T700、T800型，总数共计330台。SCOOT系统是一种两级结构，上一级为中央计算机，下一级为路口信号机。配时方案在中央计算机上完成；信号控制、数据采集、处理及通信在信号机上完成。SCOOT系统是方案生成式控制方式的典型代表，是一种实时自适应交通信号控制系统。SCOOT系统通过连续检测道路网络中交叉口所有进口道交通需求来优化每个交叉口的配时方案，使交叉口的延误和停车次数最小的动态、实时、在线信号控制系统。概括来讲，SCOOT系统具有5个特点。
1)实用性强，几乎不受城市交通出行方式、出行起讫点分布、土地使用情况、季节性和临时性交通变化以及天气和气候变化的影响。
2)对配时参数的优化是采用连续小步长调整的方式，稳定性强。3)个别交通车辆检测器错误的反馈信息几乎不影响SCOOT系统对配时方案参数的优化，而且该系统对这类错误的信息有自动鉴别和淘汰功能。
4)对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整，每秒钟都在进行，所以能对路网上交通状况的任何一种变化趋势做出迅速的反应。
5)SCOOT系统能提供各种反映路网交通状况的信息，为制定综合管理决策创造了有利的条件。
ACTRA系统：
ACTRA是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件，2022年开始在北京使用。经过新建信号系统一期（2022年），新建信号系统二期（2022年），信号系统奥运工程（在建）的建设，目前已建设750处，基本实现朝阳、海淀、丰台三个区的四环路内地区的信号系统覆盖。ACTRA系统具有4个特点。
1）符合美国ITS框架的NTCIP协议（美国国家智能运输系统通信协议标准）及其他标准，其设备的通信协议采用了当前主流的协议，系统开放且易扩展。测试表明，Actra可以实现对基于NTCIP协议的第三方信号控制器的正常监控和管理。
2）系统基于Windows平台，采用的浏览器界面，具有友好图形用户界面和视频显示技术。
3）系统采用的开放式结构的信号机，信号机的软件和硬件分离，可分别按照硬件和软件的标准由不同供应商竞争获得，大大降低成本，提高采购自主性。
4）系统信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略，使得系统的许多自适应控制运算在下端完成，提高整个系统的反应速度。在系统未建成时或故障情况下，本地信号机仍能实施有效的自适应控制。
快速路控制系统：
快速路控制系统是由爱德威公司承建的快速路出入口控制系统，目前已经建设90个控制点（50个出入口控制点和40个车道灯控制点）和上端控制系统，主要分布在二、三、四环，信号机为HSC－100型。覆盖奥运勤务路线的奥运快速路工程正在建设中。
快速路在城市交通系统中承担着大部分的流量，与此对应，快速路的信号控制在城市交通信号控制中起着非常重要的作用。由于北京乃至全国的城市快速道路的出入口和车道的信号控制技术在20世纪长期处于空白，北京市公安局公安交通管理局在“北京市道路交通管理现代化建设工程”中确定实施快速路信号控制已是国内的“开先河”之举。
快速路控制系统为改善快速路出入口秩序，提高快速路通行能力，增强勤务保证方面取得了一定的成绩。同时，项目的实施为全面建设快速路交通信号控制系统积累了宝贵的经验。
（四）科技奥运技术、产品、服务推广以后能够产生的技术转移、技术服务、产品销售等直接经济效益，以及连带产生的间接经济社会效益情况
将已建中心区、新建信号系统及快速路系统运行效果评价进行汇总，通过统计分析可知，在系统运行之后，路线内的旅行时间、停车次数有明显的减小，旅行速度有了明显的提高；路口的各方向车辆排队长度有了明显的降低，系统整体综合平均效益提高约15%。
第二篇：智能交通信号控制系统应用视频检测方案
智能交通信号控制系统应用视频检测方案
一、概述
我们知道智能交通系统最主要的任务就是：让交通更安全、更节省时间、更节省成本。为了协助交通界能够更完美的实现此目标，美国ITERIS公司专为ITS行业研发出一种目前国际上技术最为领先的智能交通信号控制系统应用视频检测技术——Vantage视频车辆检测器！
Vantage视频车辆检测器采用了国际上最先进的数字视频技术，它除了能够完美地融入于智能交通信号控制系统、电子警察抓拍系统，还能够无缝地整合到交通数据采集系统，其双重功用被广泛的应用于城市智能交通信号控制、城市电子警察、城市交通数据采集及公路隧道、桥梁的意外事故监控系统中。目前，Vantage视频车辆检测器在全球已有30000多个系统的运用业绩，已成为了全球在用业绩最多、最受用户欢迎的车辆检测产品之一。
本方案采用Vantage Edge2单、双路视频检测模块（硬件），集成到各种感应式信号灯控制机中，来实现交通信号的智能控制。Vantage Edge2模块可应用于城市点控、线控及面控系统中，实现感应式或自适应式控制，能够完美的与SCOOT、SCATS等系统无缝整合！
二、Vantage操作性能优势：
对于城市智能交通信号控制应用，Vantage视频检测技术与感应线圈检测技术相比，具有如下优势：
1、易于安装
Vantage视频检测器是利用安装在十字路口照明灯杆上的摄像机采集视频图像，然后由安装在信号灯控制机内视频处理模块进行分析处理，获取必要的信号灯控制信息，从而实现路口的智能控制！视频控制过程的实现只需在照明灯杆或专用立柱上安装必要的摄像机，而无需切割破坏路面，乃至铺设很长的线圈馈线电缆，最大程度的缩短了封闭道路的时间。另外，视频虚拟线圈的位置可以根据需要任意放置，而感应线圈安装在一个位置后就不能根据路况的变化而任意移动，否则重复切割路面会严重影响道路的使用寿命！
2、易于设置
Vantage 视频检测器本身具有全部的设置功能，完全可以不用笔记本电脑进行现场设置。每路视频图像上都可以显示一个设置菜单，利用鼠标和视频菜单便可在摄像机视频图像上画出检测区域并进行所有的参数设置，非常方便。
Vantage还具有动态区域设置（DZR）功能，此技术允许在任何时刻新建一个检测区域，或对一个检测区域进行修改，与此同时并不影响其它检测区域的正常工作。随后，一旦新的检测区域设置被保存，它便立即开始背景学习，进行检测！最有工程意义的是Vantage的操作非常简单，基本的培训工作不超过一小时便可完成。
另外，视频虚拟线圈的位置摆放可以根据路况任意调整，其线圈功能属性也可以根据需要进行设置，如：存在、延时、延迟、脉冲和计数。选用不同属性的线圈可以实现不同的控制需求，每路视频图像可以
设置24个这样的虚拟线圈！
每个视频虚拟线圈的信号输出通道都可以任意定义，Edge2模块本身可提供4个独立的输出通道，如果需要还可以增加扩展输出通道，比如在控制信号灯的同时，还想增加闯红灯抓拍触发功能，我们就可以再增加4个输出通道。每个通道输出都有手动测试开关，利用这些开关可以极为方便的调试信号灯控制机的工作性能。
3、易于维护
在十字路口控制中经常会遇到交通状况变化或道路维修的时候，这时我们可能需要改变虚拟线圈的检测位置，这对视频检测来说非常简单，也不需要封路；而相对于感应线圈检测来说，就需要封路、重新切割路面，这样的维护工作需要大量的人力、财力。更甚者，如果感应线圈在使用过程中由于路面变形而断裂就更麻烦了！感应线圈的寿命大约在2－5年（根据交通量及路面温度而定），而Vantage视频检测器的使用寿命要超过10年。
此外，Vantage还具有VRAS远程管理系统，它是一个功能强大的软件工具，利用RS232通讯端口对Edge2进行远程管理控制，用于监测现场交通流，提供用户支持及系统诊断等功能，尤其是需要重新设置虚拟线圈时，您只需在监控中心便可完成，无需到现场操作，维护起来非常方便。
三、Vantage检测性能优势：
1、检测可靠性高
对于十字路口控制应用，在任何天气及光照条件下，Vantage视频检测器均能实现95-98％的检测精度，近似于进口高档感应线圈检测器（反应时间好于10ms）的检测精度。Vantage采用了数字信号处理技术（DSP），这使其能够面临各种天气情况及光照条件的挑战，不论是白天还是黑夜、下雨还是晴天，它都能够精确、可靠的提供交通检测。不受天气或温度的影响，真正实现全天候的检测控制。
另外，在一些特殊路况条件下，我们还可以层叠放置2-3个虚拟线圈，以提高检测的可靠性。
2、先进的视频检测算法
① 夜间检测难题的解决：在夜间检测时，Vantage系统会运行强制车灯检测算法（EHDA），当系统确定天色已黑时，它会自动运行EHDA算法，此算法将自动跟踪识别车辆前灯，从而减小夜间光线对检测精度的影响。
② 路面积水反光影响的解决：Vantage系统算法具有背景自适应、连续自动更新的功能，它能够识别路上的任何背景干扰因素，如积水反射光、抛洒物、树木和护栏的阴影等，如果有此类干扰背景存在于检测区域内，系统经过背景学习，会自动将它们定义为背景物质，从而实现可靠的检测。
③ 车辆阴影影响的解决：Vantage系统具有专门的阴影处理算法（SDA），它能够有效的识别车辆及其阴影，将其定义为同一移动车辆，而不进行重复检测，从而消除阴影对检测精度的影响。
④ 恶劣天气变化影响的解决：Vantage系统有双重保障来解决此问题，一方面，当天气非常恶劣，图像对比度非常低时，系统会自动切换到故障安全模式，发出警报，视为到处都是车辆，注意安全行驶！另一方面，采用三阶段图像分析算法，如果系统确定检测区域的检测有效性较好时，系统便运行正常的检测模式（S1）；一旦遇到恶劣天气的影响，如雨、雪、雾等，系统确定检测区域的检测有效性降低，系统会自动切换到（S2）模式，增加检测区域的灵敏度，实现精确的检测；当天气更为恶劣，检测区域的检测能力完全丧失时，系统便会自动切换到故障安全模式（S3），当天气转好，图像质量变好时，系统又会自动切换到正常检测模式。此三阶段图像分析算法有效地减小了恶劣天气对检测精度的影响。
⑤ 摄像机晃动影响的解决：在大风天气条件下，摄像机会产生很大的晃动，一般会影响图像处理，但Vantage系统采用了特殊的图像晃动补偿处理算法，避免了由于图像晃动造成的检测误差。
3、能够实现更多的检测功能
① 三个独立的现场结构设置：Vantage系统允许用户设置三个不同的现场虚拟线圈设置方案，其中一个用于正常交通状况下，另外两个用于特殊交通状况，如道路维修，临时道路交通状况等。三个结构设置可以相互切换，使设置工作更为简单。
② 主辅线圈联合控制功能（And/W）：Vantage系统可以实现两个虚拟线圈配合控制一个通道输出，一般主辅线圈安装要有一定距离，只有当主辅两个线圈同时被不同车辆占用，并达到一定时间后，主线圈才发出一个检测信号，这对感应式信号机控制非常有用。
③ 过滤行人检测功能：在视频十字路口控制中，由于大量的行人，可能对检测有一定影响，而Vantage系统可以过滤掉行人，可以避免由于行人经过而造成的误信号控制。这一功能对多行人路***通信号控制非常有用。
④ 逆行车辆过滤功能：当检测区域属性设置为行驶方向向下时，逆向行驶的车辆将被过滤掉，不予检测输出！
⑤ 眩光检测功能：当检测区域被车辆眩光充满时，则相应的输出通道便输出一个检测信号，从而降低眩光对检测精度的影响，此功能特别适用于路灯光线较差的路口控制。
⑥ 绿灯强制通行功能（Green/Input）：此功能在国内应用较少，它是为了使快速行驶车辆顺利通过绿灯路口，而不需紧急刹车而设置的。当路口绿灯将要变成红灯时，而此时离路口一定距离的地方有车辆经过预设的专用虚拟线圈，那么此时的绿灯会延时，延时多久可以设置，一般由虚拟线圈与停车线的距离而定。
四、工程示例:
1、摄像机安装高度
大约在9.2～15米之间，只要图像清晰、车辆图像足够大，摄像机安装越高越好，并尽可能固定在检测区域的中间位置，建议安装高度在10米左右。如果不能满足这种要求，要尽可能的避免遮挡问题。另外，尽可能将摄像机固定在稳固的立柱上，特别是长期应用。
2、摄像机安装视域
摄像机视域取决于它的安装高度和镜头，一般摄像机视距为其安装高度的10倍。Vantage视频车辆检测器，具有0－100米的有效检测范围，可以同时检测4条车道，一般摄像机的视域要能容纳4.5～5条车道，为了保证检测的精度，要尽量确保视域中车辆停止线保持水平，右图为标准的视域范围：
3、检测区域的设置
虚拟线圈的大小一般接近于我们的大拇指肚大小，基本上与图像中夏利轿车的尺寸相同，这样可以避免漏检较小的车，又能保持较好的灵敏度。
虚拟线圈的放置位置不一定在每条车道的正中间，而是可以根据摄像机的视角略微偏移向某一侧，基本上要根据大多数车辆的行驶轨迹而确定。
每路视频图像最多可以设置24个虚拟线圈，也就是说它可以取代6个4通道的感应线圈检测器！每路视频图像有4个独立的通道输出，可以随意定义虚拟线圈的输出通道。如果必要，还可以将多个检测线圈重叠放置，设置主辅线圈，进行联合控制。所有设置通过面板鼠标即可完成。
4、对摄像机的要求
用于视频检测的摄像机必须是固定式的，云台摄像机通常不适合用于这种检测。不论是用于十字路口控制还是交通数据采集，对摄像机都要有一个最低的要求：
① CCIR/EIA 1Vpp( /-20%)
② 1/3 CCD适应昼夜亮度变化，自动亮度调节，在夜间照度水平低于0.1 Lux或日间照度达到10000 Lux时所产生的视频图像仍为可用视频信号并具有可分辨特性；
③ 图像水平分辨率应在500线以上，垂直分辨率在350线以上；
彩色摄像机也可以使用，但要注意，彩色摄像机的灵敏度通常要比黑白摄像机低4倍左右，这样最大的影响是在晚上，在这种低对比度条件下检测的性能会很差。
5、使用VRAS远程管理软件设置
如果您想通过远程设置管理，使用VRAS软件模块即可。
我们可以通过VRAS软件对Edge2检测模块进行远程控制，可以设置检测区域的参数以及对检测模块进行各种操作，它为Vantage系统提供以下主要功能：
★ 远程浏览现场图像，单帧或连续帧两种模式
★ 浏览多个Vantage摄像机的图像
★ 为每台摄像机重新设置检测区域
★ 远程执行系统诊断
★ 远程获得交通统计数据
Vantage视频车辆检测器采用闪存的方式可以将参数设置存储起来，以防止数据意外丢失，即使有意外断电的情况也不会带来损失！
另外，如果您想用Edge2模块再采集一些交通数据，也没有问题，不必更换硬件，只需用我们提供的VSU软件模块将Express数据采集程序写入到Flash闪存中即可，非常方便！
五、Edge2硬件特点及技术指标
1、主要功能及特点
① 双路视频输入；
② 每路摄像机图像能够设置24个检测区域；
③ 每个Edge2具有4个通道输出，通过增加扩展模块，可以设置多达24个的通道输出；
④ 检测区域之间可以设置成“And”逻辑功能，来提供联合控制；
⑤ 每一个检测区域当有车辆存在时，可以持续输出一个存在信号；
⑥ 可以对系统进行远程设置及状态监控；
⑦ 采用FLASH闪存存储，使处理器具有编程能力，并能够实现多种应用；
⑧ 通过串口进行软件升级，不需要修改硬件，同时增加了用于储存数据的FLASH存储空间；
⑨ 易于操作的主菜单接口界面，使系统设置或维护不需要电脑即可完成；
2、接口指标
① 输入：BNC视频输入，RS170（NTSC），CCIR（PAL）
② 输出：BNC视频输出，RS170（NTSC），CCIR（PAL）
③ 75 Ohm或Hi－Z视频输入端口
④ USB型鼠标接口
⑤ DB9针RS232接口
⑥ RJ45与扩展模块连接接口
3、工作环境
① 环境温度：-37℃～ 74℃
② 环境湿度：0％～95％，无冷凝
③ 电源：12VDC或24VDC（490/280mA）
六、感应式路口控制系统组成
Vantage视频车辆检测器是感应式路口控制系统的感应部分，在本方案中就不再论述信号灯控制机及摄像机等系统部件。Edge2模块可应用于单点路口控制、线控及面控系统中，实现感应式或自适应式控制，能够完美的与SCOOT、SCATS等系统无缝整合！
需要将Vantage Edge2集成到信号灯控制机中，Edge2模块适用于多种型号控制机，如170、TS-
1、TS-2、2070、ATC等。一般只需将Edge2模块直接插入到信号灯控制机内相应的位置即可，非常方便。
1、系统部件组成
① Vantage Edge2视频检测模块（双路视频输入）
② Vantage Intersection十字路口控制专用软件（固化在Edge2中）
③ Vantage Remote Access System（VRAS）远程管理软件
④ 符合要求的摄像机
⑤ 感应式信号灯控制机
⑥ 信号灯
第三篇：道路交通信号控制系统的基本要求
交通信号控制系统的基本要求
1、交通信号控制机
1．1、必须通过公安部交通安全产品质量监督中心的检测，符合国家标准GB25280-2022，达到集中协调式交通信号控制机的要求。1．
2、要求具备全感应控制功能，支持多种车辆检测器：视频车辆检测器、超声波、雷达、环形线圈等。
1．3、信号机具备LED路口模拟显示板，及时反映信号灯状态。在驱动路口信号灯之前，能先在路口模拟显示板上试运行。1．
4、信号机要求可驱动带脉冲触发的新型倒计时器。
1．5、信号机要求5套以上相位方案可供调用，每天可以分时段调用相应的相位方案。
1．6、信号机的输出要求采用可控硅，并要求每路输出都具备防雷击能力。信号机的独立输出（不含公共端）不能小于44路，最大需要64路。
1．7、要求使用前后双开门机箱。门的开启角度不小于120°。内部能预留空间装置其他设备.1．
8、信号机应具备现场设置修改用的按钮和显示屏。或者是手持终端。
1．9、信号机应具备路段行人过街控制功能。
1．10、信号机应在国内外50个以上城市得到使用，并且实际使用时间不少于5年。
1.11、信号机须具备右转单独黄闪功能。1.12、信号机要具备工业级的品质，工作温度-40 至70度。通过公安部低温测试。
1.13、信号机的驱动输出，每路都必须要有独立的保险。
1．14、信号机箱要求为铝合金或者是不锈钢材质，外面做喷塑处理。机箱分上下两层。底层为接线箱。
1．15、可增加路口无线遥控器，便于执勤人员现场遥控信号灯，实现VIP车队通行。
2、中心系统和软件：
2．1、系统组网方式：RS232C或者以太网。
2．2、中心软件系统的控制路口数量，不能小于250个。2．
3、要求采用WINDOWS XP汉语操作系统。
2．4、要求将通讯协议书免费提供给业主单位做技术备案。2．
5、中心软件，应该具备调用路口机的方案，并能修改、保存、回发给信号机。
2．6、中心软件，应具备交通管制功能，预留多个交通管制方案，做到一键调用。
2．7、中心软件，应具备自动对所有路口机的校时功能。
2．8、中心软件，应能设置和管理不少于100条绿波带。而且路段的车速可以限定为不同的数值。
2．9、在指挥中心，应能类似于路口手动控制那样，人为控制该相位的绿灯时间。以便于特殊情况下，在中心进行手动控制。2．
10、要求中心软件10年内免费升级。
第四篇：智能单机版门禁控制系统
智能单机版门禁控制系统
使用说明书
深圳市博思凯电子有限公司
智能门禁说明书
博思凯电子
目录
第一章
系统功能特性......................................................1 第二章
系统要求..............................................................3 第三章
系统安装..............................................................4
3.1 安装 单机版智能门禁管理软件...........................................................4 3.2 软件注册.................................................................................................5
第四章 单机版门禁软件操作说明...................................6
4.1 系统（S）..............................................................................................7 4.2 用户（Z）............................................................................................10 4.3 时间组（T）........................................................................................17 4.4 控制器（A）........................................................................................18 4.4 电子地图（M）....................................................................................27 4.6 实时事件（E）....................................................................................31 4.7 历史事件（L）....................................................................................31 4.8 窗口(W)...............................................................................................32 4.9 帮助（H）............................................................................................34
附录：数据库SQL SERVER 2000安装步骤..................35
第一章
系统功能特性
BOSK单机版智能门禁管理系统软件是深圳市博思凯电子有限公司开发的智能网络门禁控制系统的中央控制系统软件，是基于Windows NT/2000/XP网络操作系统上运行的多用户多任务系统。该操作管理软件具有图形控制界面，楼宇层平面可由CAD获取。数据库采用Microsoft SQL Sever 2000系统，支持TCP/IP协议，实现局域网和互联网之间的数据服务，全面实现网络应用。系统支持Modem自动远程拨号，数据远程网络。开放型的数据库提供ODBC访问接口，方便其它厂商的设备集成。
EBOSK单机版智能门禁管理软件由一系列可执行程序和动态链接库组成，分别安装在服务器和许多工作站电脑上，可以在任何一台工作站通过授权进行全功能的门禁控制操作。友好的界面，极其方便灵活的操作将使您用来得心应手。当您将系统编程完毕之后，就可以将系统退至后台而去运行其它软件，并且您可以通过窗口右下角的数据通讯显示图标观察和掌握系统的运行情况。
单机版智能门禁管理软件主要特性： Effective高效 高速安全的通讯程序，可以持续不停地实时收集各DCU控制器产生的事件，将所有收集的事件进行分类，定时保存至硬盘，对于报警信息则立即发出报警声或语言提示。系统为每个DCU控制器配置一条“Priority Communication Passage”（优先通讯通道）系统程序，能通过使用这条通道获得对所有DCU控制器的优先控制权，并且管理在线和离线DCU控制器的通讯通道，自动重新连接离线控制器。 Secure安全 完善的使用授权许可管理，完全保障了用户合法的使用权力。多种操作权限，给用户对系统进行层次管理，提供更安全可靠的方法。对系统重要的数据进行加密存贮，保证重要的数据文件的高度安全性。 Convenient方便 用户可以在局域网上任何一台电脑上通过界面上的图标，清晰地掌握菜单中的功能。这样可以非常容易地对用户进行个人资料登记，授权，增加，删除，修改和查询操作，以及个人照片的编程。同时也可以分组分部门进行登记。最多管理244个组成部门，20000个用户/持卡人。
Time时间 系统可在364天内任意指定时间组合，124组用户进行时间定义。每个门点可以授权16组不同时间组，7组节假日时间定义。每组数量不受限制，2组临时时间组。临时日期一旦经过系统可自动通知所有控制器调整日期安排。系统自动校准控制器的时钟，保证事件时间和门禁控制的准确性。 Capacity容量 单机版智能门禁管理软件支持4路484型门禁控制器网络，每路可支持127个DCU控制器，多达2032个控制点，8128个模拟或数字输入点，8128个C型继电器输出。可记录400条报警事件，10000条普通事件，10000条异常事件，1，000，000（1百万）条正常读卡事件。最多可管理244个独立租户单位，每租户单位244个组成部门，20000个用户/持卡人，足以满足任何企事业单位的需要。 Real-Time实时 四个独立的事件信息窗口可同时实时显示和监视事件的发生。对每类事件的实时监视，可以独立停止和恢复；独立对每类事件可定义32组过滤条件组合；可按事件类别进行排序，并可打印事件报告。对已处理和未处理的报警事件进行色彩区分，并可以自动排列事件窗口的显示方式。 Responsible可靠 系统特别为高度安全领域如：国家部门、军事重地、高科技研究、银行、博物馆、监狱等重要机构设计了卡和密码共同使用进入；卡和指纹识别混合使用进入。系统还支持多卡开门，需要2-8张有效卡同时在规定的时间范围内开门才有效。另外，为方便用户，该软件还可以设置8位超级密码，按一定的方式输入，即可象刷卡一样进入相应的门。
第二章
系统要求
开始安装 BOSK单机版智能门禁管理软件之前，请确认计算机满足以下最小系统要求：
PIII 700以上的处理器；
64MB以上内存；
1024*768分辨率的监视器；
24倍速CD-ROM或DVD-ROM驱动器；
1G以上的可用硬盘空间；
有空余的串行通讯端口；或安装多串口卡；
键盘和鼠标；
Windows NT/2000/XP操作系统。
第三章
系统安装
3.1 安装 单机版智能门禁管理软件
1．首先启动Windows操作系统。
2．将 单机版智能门禁管理软件安装盘插入CD-ROM驱动器。3．在开始菜单中选择运行。
4．在“打开”框中（如图3-1），输入然后键入 单机版智能门禁管理软件 CD所在的位置：驱动器号、冒号（：）、反斜杠（）和setup.exe。
例如：E： setup.exe
图3-1 5． 并单击确定按钮，开始安装过程。
图3-2 6．如图3-2，单击下一步按钮。7．按屏幕提示进行操作。
8．单击下一步按钮，直至完成安装。
3.2 软件注册
1.为了防止盗版，第一次运行本软件需要输入系统注册码才可以运行。
2.在以下对话框中获取电脑系统硬件ID号码，根据此ID号联系供应商获取系统注 册码。
3.根据供应商提供用户名称及注册码，输入对话框即可完成系统注册。
第四章 单机版门禁软件操作说明
要进入 单机版智能门禁管理软件系统，只需在桌面双击
您将进入如图4—1所示的界面：
图4—1
图标，然后选择操作员，键入该操作员密码“******”（缺省时为admin）；然后单击登录按钮，系统自动检测控制器硬件之后，将回到如图4—2所示的主菜单界面: 第一次登陆只需按“登陆”按钮即可。
图4—2 单机版智能门禁管理软件主界面由菜单栏、工具栏、快捷图标组成。单机版智能门禁管理软件软件强大的菜单功能让用户能进行各种操作，各项操作亦可以通过工具栏上的快捷功能图标来完成。（注意：密码的英文字母有大小写之分。）
4.1 系统（S）
在主界面的菜单栏上单击系统（S），将出现如图4—3所示的下拉式菜单，即系统子菜单；在系统子菜单里您可以选择操作员管理、更改密码、系统操作日志和退出系统四项功能。
图4—3
图4—4 4.1.1参数设置
单击图4—3中的参数设置，将出现参数对话框。
图 4-4 设置通讯所用的端口
同步时钟
报警事件声音来源
设置完以上参数后，点击确定按钮将保存设置。
4.1.2 操作员管理
单机版智能门禁管理软件系统允许多个操作员同时存在，根据各人岗位的不同赋予不同的权限。只有系统管理员（system）才能增加、删除操作员，以及给各操作员赋予不同地权限。被赋予了权限的其它操作员只能进行权限内的各项操作。
单击图4—3中的操作员管理，将出现图4—4所示的对话框。
4.1.2.1增加操作员
在图4—4所示的对话框中单击添加按钮，再在图4—4中输入操作员名称，备注，密 码，最后选择操作权限。
图4—4 4.1.2.2删除操作员
在图4—4所示的对话框中选择要删除的操作员，然后单击删除按钮。
4.1.3 更改密码
为防止非操作人员进入系统更改数据，单机版智能门禁管理软件软件设有凭口令进入功能； 单机版智能门禁管理软件安装完后的系统管理员缺省密码为“system”，新增加的操作员缺省密码为空。用户在使用时可任意更改，具体方法为：单击系统子菜单（图4
—3）中的更改密码，在随后出现的对话框（图4—7）中输入旧密码，然后输入新密码，再次输入然后单击确定按钮即可。
图4—6 4.1.4 备份数据库
为防止数据因外部原因丢失，操作员在设置完系统参数和用户资料后，应备份好数据，以便在必要时恢复。备份的数据内容包括点地址参数、门参数、联动设置门禁组、卡片库和用户资料及所有操作员设置的各项参数。备份数据时应在图4—9中指明该文件所在的路径，然后单击确定按钮即可。
图4—9
系统在备份完数据后，将出现提示信息，然后单击确定按钮，至此，所有的手动输入信息都已备份在您所指定的文件中。4.1.5 退出系统
单击系统子菜单中的退出系统，即可退出 单机版智能门禁管理软件系统回到计算机
桌面。
4.2 用户（Z）
在主界面的菜单栏上单击用户（Z），将出现如图4—11所示的下拉式菜单，即用户子菜单；在用户子菜单里您可以进行设置部门、人员资料、人员门禁权限表、卡注册表和批量新增人员的设置。
4.2.1 设置部门
单击用户（Z），再选择设置部门，将会出现如图4—12所示的部门定义对话框。在此对话框中，列出了所有的部门，我们可以利用功能键新增部门（最大为246批）、删除部门、编辑数据和刷新数据。
图4—11
图4—12 4.2.1.1 新增部门
单击新增部门按钮，将出现图4—13所示的对话框，在部门资料对话框中输入部门序号，部门编码及部门名称，然后单击确定按钮，即可完成新增部门。如要新增另一部门，则重复上述步骤即可。
图4—13
4.2.1.2 删除部门
在图4—12中，选中某一需要删除的部门，然后单击删除部门按钮。4.2.1.3 编辑部门
在图4—12中，选中某一需要编辑的部门，然后单击编辑数据按钮。将弹出如图4—14所视对话框，编辑完后确定即可。
图4—14 4.2.1.4 刷新数据
单击刷新数据按钮，则所有部门资料数据自动更新。4.2.2人员资料
单击用户（Z），再选择人员资料，将会出现如图4—14所示的界面。在此界面里，列出了所有的用户资料。从用户列表中，可以观看到用户卡的发布情况，也可以任意增加、删除或编辑持卡用户；也可筛选、查找人员；还可输出为Excel及Text文档；最后还有打印设置，用法同Word中的打印一样。
图4—14 4.2.2.1增加用户
单击图4—14界面中的新增按钮，将会弹出如图4—16人员资料属性对话框。4.2.2.2用户详细资料
在图4—16界面中，在用户详细资料栏里输入相应的用户姓名、员工编号、部门、电话、主址。单击确定按钮，将返回到图4—14界面。
图4—16
图4—17 4.2.2.3相片功能
在图4—16界面中，用光标单击导入按钮，即可返回Windows界面载入该用户的相片文件（任意格式）。单击清除还可去掉已插入的图片。
4.2.2.4编辑用户
在图4—14中，选中某一需要编辑的用户，然后单击编辑按钮。将弹出如图4—17所视对话框，编辑完后确定即可。
4.2.2.4 删除用户
在图4—14中，选中某一需要删除的用户，然后单击删除按钮，出现如图4—18所示的对话框，单击是（Y）即可删除该人员
图4—18 4.2.2.6 刷卡区域
单击刷卡区域按钮，弹出图4—19界面，可设定指定人员刷卡区域号。
图4—19 4.2.2.7 筛选用户
可以找出设定范围的所有选项。包括筛选项目、起始范围、终止范围等等。设定选择好后，单击确定按钮就可立即查询。
图4—20 4.2.2.8 查找用户
字数值是要查找人员的序号，还可设置是否区分大小写，也可设置匹配，在查询字段中可选择要查找的选项。设置完成后可单击第一条得到查询结果。如果符合条件的结果有多个，也可单击下一条来得到不同的结果。
图4—21 4.2.2.9 页面设置、预览、打印。
用法和Word一样。4.2.2.10 导出Excel和Text文档。
系统会将人员表格转换成Excel或Text文档 4.2.3人员门禁权限表
其中可分别看到各用户有权限通过的门名称、所属控制器、门地址及门禁时间组名称。单击复制定义来源，可将所选定的人员权限复制下来，再选定别的人员，单击粘贴定义来源，可将刚才所选人员的权限赋予另一人员。
图4—22 4.2.4 卡注册表
在系统卡注册表中，不仅可以看到已经注册的卡，还可以添加一批新卡及删除一批旧卡。选定一批旧卡，上面有序号、卡的区号、起始卡号和卡的数量。单击删除批次就可删除一批卡片。在注册一批新卡中，可设定卡的区号、起始卡号和卡的数量。设定好之后单击增加批次就可增加一批卡号了。
图4—23
4.2.4 批量新增人员
图4—24
4.2.4.1 批量卡的设置
可设置卡的区号、起始卡号、新增数量、刷卡密码和失效日期。
此外还有查询功能：单击查询按钮，会弹出图4—24所示界面。选定左边卡批次序号，则右边可显示该批次卡的可用卡号。
图4—24
4.2.4.2 批量人员设置
可选定批量加入的部门及从指定的人员复制门禁权限。
此外还有查询功能：单击查询按钮，会弹出图4—26所示界面。选定左边人员，则右边可显示该人员的可进入门权限。
图4—26
4.3 时间组（T）
在主界面的菜单栏上单击时间组（T），将出现时间组（T）下拉式菜单，如图4—27在此菜单中您可以设置临时时间组和特殊时间组。4.3.1 临时时间组
在时间组（T）下拉式菜单中单击临时时间组（L），将会出现如图4—28示的系统临时日期组对话框；此对话框日期为最新的一个星期，可设置两组。在对话框中选择好需要定义的临时日期（在该临时日期产生何种动作或状态，由后面门的状态时间组里定义），再单击右上角退出图标即可。临时日期为一次性有效，期自动取消。
图4—27
图4—28
4.3.2 特殊时间组
在时间组（T）下拉式菜单中单击特殊时间组（T），将会出现如图4—29所示的系统特殊时间组对话框选择好需要定义的特殊日期（在该特殊日期产生何种动作或状态，由后面门的状态时间组里定义），再单击右上角退出按钮即可。特殊日期永久有效，除非人为取消或删除。可设置S1到S7七组数据，足够一般节假日的设置。
图4—29
4.4 控制器（A）
在主界面的菜单栏上单击控制器（A），将出现控制器（A）下拉式菜单，如图4—30
此菜单中您可以设置控制器参数、输入输出点、联动配置表和校验控制器资料。
图4—30
4.4.1 控制器属性（K）
用鼠标选择主菜单栏的控制器（A），单击控制器属性（K），系统将进入如图4—31界面：
图4—31 4.4.1.1 新增控制器
在图4—31界面中，单击新增控制器按钮，将出现图4—32所示新增控制器提示对话框，依照预先在控制器DCU9020硬件部分设好的地址，输入相应的控制器物理地址、控制器名称，再单击确定按钮。
图4—32
4.4.1.2 删除控制器
在图4—31界面中，用光标选中某一需要删除的控制器，单击删除控制器按钮，将出现图4—33所示提示框，选择是按钮，该控制器将被删除。选择否按钮，该控制器被保留。
图4—33 4.4.1.3 修改名称
在图4—31界面中，用光标选中某一需要修改名称的控制器，单击修改名称按钮，将出现图4—34所示提示框，输入新的控制器名称，然后单击确定按钮。
图4—34 4.4.1.4 自动搜索
单击自动搜索按钮可自动搜索添加的门禁控制器。4.4.1.4 刷新状态
单击刷新状态按钮可显示最新的门禁控制器在线情况。4.4.1.6 下载当前控制器参数
选定一个控制器，然后单击下载当前控制器参数按钮可将选定控制器的最新参数下载到本地电脑上来。
4.4.1.7 下载所有控制器参数
单击下载所有控制器参数按钮可将所有控制器的最新参数下载到本地电脑上来。
4.4.2 门的属性（D）
用鼠标选择主菜单栏的控制器（A），单击门的属性（D），系统将进入如图4—34界面：
图4—34 在界面的左边是门名称、控制器和门地址。
而在界面的右边则分别是门的参数、门的状态时间组、门的用户授权时间组和授权用户名单。可分别设置各自的参数值。
4.4.2.1门的参数设置
在图4—34所示的对话框门的参数栏中，首先输入门的名称；门类型有单向读卡和双向读卡；门磁有常开和常闭；出门按钮有常开和常闭；门锁有连续和触发；门锁动作时间为继电器的动作时间，通常设为4秒；门开超时报警为当门正常开启后，门磁开始动作，如超过设定时间不关门，则系统会产生报警信号，超时报警时间通常设为30秒。读卡方式有单卡确认和多卡确认；多卡数量为选择多卡确认时的卡总数。首卡常开是指在规定时间内，第一张有效卡刷卡开门后，该门保持常开状态（不锁），直到规定时间过后回到正常状态，可选择首卡常开有效还是无效；胁迫密码的意思是指当持卡者被人劫持时，为保证持卡者的生命安全，持卡者输入胁迫码后门能打开，但同时向控制中心报警，控制中心接到报警信号后就能采取相应的应急措施，胁迫码必须设为4位数；超级密码开门是指超级用户只需输入8位超级密码而不需要刷卡就能开门，例如超级密码是“12344678”，那
么超级密码持有者只需先按“*”键，再输入“12344678”，最后按“#”键，即可不需要刷卡就能进门。
4.4.2.2读卡器参数设置
在图4—34所示的对话框的读卡器参数栏中，根据所接读卡器，选择读卡器类型（一般选择Wiegand 26）；指示灯是指读卡器指示灯的物理接法，可选为阴极或阳极；在读卡间隔项中输入读卡间隔时间，一般设为2秒。4.4.2.3 区域参数
包括双向APB，区域APB，进入区域、退出区域。
如果该门使用的是双向读卡，当将双向APB设为有效，则某用户刷卡进入门之后，出去时必须再刷一次卡。如果出去时没有刷卡，则下次禁止进入大门。
当将区域APB设为有效，则指定用户必须从规定的门进入规定的区域。可设置进入区域和退出区域，则必须从指定区域进入，然后从另一个指定区域出来。4.4.2.4门参数的复制和粘贴
在图4—34界面中，可通过定义复制按钮和定义粘贴按钮对门的参数进行复制和粘贴。通过光标选中某一已设置好参数的门点，然后单击定义复制按钮，再通过光标选中需要编辑参数的另一门，单击定义粘贴按钮，则复制的门参数已被粘贴到相应门点上。设置完后单击右上角关闭按钮回到在图4—2所示的主菜单界面。4.4.2.4 门的状态时间组
单击门的状态时间组将出现如图4—36所示的界面。
图4—36 在图4—36中，选中某一项后，单击编辑状态时间段按钮或双击该项，将会弹出如图4—37所示的对话框，在状态开始时间项中输入或选择门状态发生作用的开始时间；在进入状态项中点击下行箭头，将出现图4—38所示下拉菜单，在此菜单栏中选择门处于何种状态：休眠状态是用于系统不读卡（即休息）时所处状态；锁常开状态是用于使用“首卡开门”功能时所处状态；安全状态是指系统处于正常等待读卡状态；密码状态是用于使用“卡加密码”开门功能时所处状态；APB状态是用于使用“防跟随检测”功能时所处状态。在有效日期复选框中选择门处于该状态的有效日期（星期日-星期
一、或特殊时间S1-S7、或临时时间T1-T2）。单击确定按钮，回到在图4—36所示的界面。
图4—37
图4—38
其中星期日到星期六为永久时间组，可设置以后每一天门的状态时间段门的属性。S1到S7为特殊时间组，设置日期参看前面时间组的设置，然后可自定义门的属性，包括状态开始时间、结束时间及进入状态的设置。T1和T2为两个临时时间组，然后设置门的属性同上。
4.4.2.6 门状态时间组的复制和粘贴
在图4—36界面中，可通过定义复制来源按钮和粘贴属性按钮对门的状态时间组参数进行复制和粘贴。通过光标选中某一已设置好参数的门点，然后单击定义复制来源按钮，再通过光标选中需要编辑参数的另一门，单击粘贴属性按钮，则复制的门参数已被粘贴到相应门点上。要使所有门状态时间组的属性相同，则单击左下角粘贴所有属性。设置完后单击右上角关闭回到在图4—2所示的主菜单界面。
4.4.2.7 门的用户授权时间组
单击门的状态时间组将出现如图4—39所示的界面。
图4—39 在图4—39中，选中某一项后，单击编辑授权时间段按钮或双击该项，将会弹出如图4—40所示的对话框，在授权开始时间项中输入或选择门状态发生作用的开始时间；在授权终止时间项中输入或选择门状态发生作用的终止时间；在有效的日期时间组复选框中选择门处于该状态的有效日期（星期日-星期
一、或特殊时间S1-S7、或临时时间T1-T2）。然后单击确定按钮回到在图4—39所示的界面。
图4—40 4.4.2.8 门的用户授权时间组的复制和粘贴
在图4—39界面中，可通过定义复制来源按钮和粘贴属性按钮对门的用户授权时间组参数进行复制和粘贴。通过光标选中某一已设置好参数的门点，然后单击定义复制来源按钮，再通过光标选中需要编辑参数的另一门，单击粘贴属性按钮，则复制的门参数已被粘贴到相应门点上。要使所有的门的用户授权时间组属性相同，则单击左下角粘贴所有属性。设置完后单击右上角关闭回到在图4—2所示的主菜单界面。
4.4.2.9 授权用户名单
单击授权用户名单将出现如图4—41所示的界面。
图4—41 4.4.3 控制点的状态（S）
用鼠标选择主菜单栏的控制器（A），单击控制点的状态（S），系统将进入图4—42界面：在此对话框中，能手控指定的门，使指定的门手动打开或关闭，可以设置点的密码保护。
图4—42
4.4.3.1 手动打开与关闭
在图4—42界面中，选择控制器栏中需要进行手动控制的控制器，然后再选中指定控制器中的点中的某一个门，单击手动按钮，该点将被手动强行打开；右键单击该选项，将出现图4—43界面；而选中指定控制器中的点中其它的某一项，右键单击该选项，将出现图4—44界面。其中各状态前面已作说明。
图4—43
图4—44 4.4.3.2 恢复自动模式
当某点经过手动控制以后，必须回到自动模式，该点才能重新接受系统的内部参数控制。在图4—43或图4—44界面中，单击恢复自动模式（Y），该点即恢复为自动模式。
4.4.3.3 恢复全部自动模式
在图4—42界面中，选择控制器栏中需要恢复自动模式的控制器，然后单击全部自动按钮，该控制器所有点即恢复为自动模式。单击关闭按钮，系统将回到在图4—2所示的主菜单界面。4.4.3.4点的密码保护
设置点的密码保护，在图4—42界面中，选择控制器栏中单击“设置点的密码”按钮，出现如图所示界面：
输入控制点的密码，按确认即可。此密码可以限制手动控制各个门禁点的权限。
4.4 电子地图（M）
在主界面的菜单栏上单击电子地图（M），将出现电子地图（M）下拉式菜单，如图4—44，在此菜单中您可以新建地图（N）、打开地图（O）、设计地图（D）、删除地图（E）、关闭所有打开地图（L）、图库（B）。
图4—44 4.4.1新建地图（N）
单击新建地图（N），将出现如图4—46所示界面：
图4—46 4.4.1.1 保存地图
编辑好一个电子地图，然后单击保存。第一次存储，系统会让你给定保存路径，以后就自动保存到该目录。4.4.1.2 另存为
可将该电子地图另外给定一个存储路径。4.4.1.3 地图重命名
可将该电子地图另外命一个名。4.4.1.4 加载背景
可在电子地图上加入一个图片作为背景。4.4.1.4 删除背景
可在该电子地图上删除背景图片。4.4.1.6 添加点
单击添加点会出现如图4—47所示界面。选定要添加的点，单击确定即可。
图4—47 4.4.1.7 删除点
可删除选定的点 4.4.1.8 点的属性
单击点的属性将弹出如图4—48所示的界面：
图4—48
4.4.1.9 关闭
退出地图编辑，若没有存盘，系统会自动提示存盘。4.4.2 打开地图
单击打开地图，系统会自动要求给定一个路径，给定路径后就继续编辑了。4.4.3 设计地图
单击设计地图，系统会自动弹出如图4—49所示界面。选定要再设计的地图，单击打开地图即可。4.4.4 删除地图
单击删除地图，系统会自动弹出如图4—40所示界面。选定要删除的地图，单击删除地图，此时系统会提示“确实要删除该地图吗？”，单击“是（Y）”。4.4.4 关闭所有地图
系统将关闭所有的电子地图。
图4—49
图4—40 4.4.6 图库
单击图库会弹出如图4—41所示的界面。图库中有各个控件的电子地图图标。还可添加、删除、修改名称和更换图片。设置完成后单击确定按钮就可完成设置改变。
图4—41
例：编辑好的电子地图。
图4—42
4.6 实时事件（E）
在主界面的菜单栏上单击实时事件（E），将出现实时事件（E）下拉式菜单，如图4—43此菜单中您可以通过选择，查看一段时间内的正常刷卡事件（Z）、异常刷卡事件（Y）、普通设备事件（M）、报警设备事件（A）、人员区域变动事件（R）。
图4—43
在图4—43界面中，单击实时事件（E）下拉式菜单正常刷卡事件（Z）、异常刷卡事件（Y）、普通设备事件（M）、报警设备事件（A）、人员区域变动事件（R）中的任意一项，都将出现如图4—44所示的实时事件主界面，该界面显示了4种不同类型的信息事件表，用户可以通过鼠标选择查看。
4.7 历史事件（L）
在主界面的菜单栏上单击历史事件（L），将出现历史事件（L）下拉式菜单，如图4—44此菜单中您可以通过选择，查看一段时间内的正常刷卡事件（Z）、异常刷卡事件（Y）、普通设备事件（M）、报警设备事件（A）、人员区域变动事件（R）。
图4—44 在图4—44界面中，单击历史事件（L）下拉式菜单正常刷卡事件（Z）、异常刷卡事件（Y）、普通设备事件（M）、报警设备事件（A）、人员区域变动事件（R）中的任意一项，都将出现如图4—46所示的历史事件主界面，该界面显示不同类型的信息事件表，用户可以通过鼠标选择查看。
图4—46 4.8
窗口(W)在主界面的菜单栏上单击窗口(W)，将出现图4—47所示的下拉式菜单，通过单击此菜单中的某一项，即可以以不同方式查看不同类型的事件信息。包括层叠排列（C）、横向平铺（H）、纵向平铺（V）、全部最小化（M）。
图4—47
4.8.1 层叠排列(C)单击图4—47所示下拉式菜单中的层叠排列(C)，将以如图4—48所示层叠显示4种不同类型事件。
图4—48
4.8.2 横向和纵向平铺(H)单击图4—47所示下拉式菜单中的横向平铺(H)，将以如图4—49所示横向平铺显示4种不同类型事件。纵向平铺类似。
图4—49
4.9 帮助（H）
在主界面的菜单栏上单击帮助（H），将出现如图4—62所示的下拉式菜单，通过此菜单，用户可以设置中文输入法和查到基本的帮助主题。
图4—62
4.9.1 用户注册（R）
单击用户注册（R），可以把用户的注册信息重新录入。
4.9.2 关于（A）
单击图4—62所示下拉式菜单中的关于（A）后，将出现About 单机版智能门禁管理软件提示框，如图4—63所示。在此提示框里，显示了 单机版智能门禁管理软件的最终用户许可协议等。
图4—63 34
附录：数据库SQL Server 2000安装步骤
首先，检查ＣＤ－ＲＯＭ中的内容，然后运行ＣＤ－ＲＯＭ中Ａutorun.exe程序，出现安装窗口：
单击安装SQL Server2000组件按钮,出现窗口:
单击安装数据库服务器按钮,出现欢迎使用安装向导窗口:
单击下一步按钮，出现选择安装计算机窗口：
选择“本地计算机”后单击下一步，出现安装选择窗口：
选择“创建新的SQL Server实例，或安装客户端工具(C)”后单击下一步按钮，出现用户信息窗口：
输入用户姓名和公司名称后单击下一步按钮，出现软件许可证窗口：
单击是按钮，接下来出现安装定义窗口：
选择“服务器和客户端工具”项后单击下一步按钮，出现实例名窗口：
输入相应信息后单击下一步按钮，选择系统默认选项典型安装，系统默认的安装位置在Ｃ
盘，如果希望改变系统的安装位置，可单击浏览按钮，可选择系统的安装位置。选择好后单击下一步按钮，出现服务帐户窗口：
选择“使用本地系统帐户“，单击下一步按钮，出现身份验证模式窗口
选择“混合模式（Ｗindows身份验证和ＳＱＬ Ｓerver身份验证），并选中“空密码”，如需设置密码在密码输入栏中输入即可，单击下一步按钮开始复制文件窗口：
单击下一步按钮，则系统开始安装进程，并弹出安装进程窗口。在该安装进程进度窗口中，显示系统正在进行的工作，如拷贝文件、安装有关的服务、系统配置等，直到系统安装成功为止。
ＳＱＬ Ｓerver数据库安装成功后，重新启动电脑后先运行服务管理器，位置如图：
正在运行的数据库
第五篇：抽油机智能控制系统 0914154
河南机电高等专科学校
毕业设计（论文）
抽油机智能控制系统设计
系 部: xxx
专 业: xxxx 班 级: xxxx 姓 名: xxx 学 号: xxxx 指导老师: xxxx
二零一二年五月
摘要
摘 要
本文介绍了一种油井智能节能控制设备的设计方案，实现了自动求取空抽判据，自动计算停
机时间，动态的控制电机的起停时间，可解决目前油田边探井、低产井、挖潜增效井等存在间抽现象明显的井，实现节能降耗目的。
关键词间抽；控制器；抽油机
PLC
II
；变频器； Abstract
ABSTRACT This article describes the design of a well-intelligent energy saving control devices to achieve automatic strike empty pumping criterion, automatic calculation stop Machine time, dynamic control of the motor start and stop time, to resolve the current oilfield side of exploratory wells, stripper wells, tapping the potential synergies well exist between the pumping phenomenon Ming Was well, to achieve energy saving purposes.Keywords;intermittent pumping;controller;pumping
III
目录
目 录
第1章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1抽油机简介及其发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2抽油机改造的意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.2.1传统抽油机的不适应性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.2传统抽油机能耗太高„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.3当前国内抽油机发展状况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.3.1改进抽油机的结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.3.2改变电动机的工作特性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.3.3国外抽油机技术的发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.4我国抽油机节能技术发展的方向„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1.5本文研究和解决的问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 第2章 研究方案的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.1游梁式抽油机的机械原理分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.2改造抽油机电机的节能方案分析„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2.1采用电容补偿„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2.2超高转差电动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2.3采用永磁电动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2.4双功率电动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.2.5绕线式异步电动机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 第三章 智能控制节能方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 3.1抽油机变频调速系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 3.2基于PLC的抽油机间抽控制系统„„„„„„„„„„„„„„„„14 第四章 结论与心得 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 附录 A„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..2
2抽油机智能控制系统
第1章 绪 论
1.1抽油机简介及其发展
抽油机是油田系统广泛使用的抽油机械，研究开发与应用抽油机已有100多年的历史了。其主要工作原理是利用电动机，驱动抽油机塔架上减速传动装置，拖动柱塞泵中活塞往复运动，将渗透到柱塞中的原油提升出地面，如图1-1所示。
图1-1 抽油机工作示意图
不论是国内还是国外，在工业生产中，节能问题已经受到越来越多的重视，油田作为耗能大户其节能受到全世界的关注。对我国来讲，抽油机节能技术的研究具有更大的实际意义。我国每年机械采油耗电量达４２亿千瓦小时，是一个相当可观的数字。实测结果表明，我国在用的抽油机系统的总效率只有１６％～２３％，有的甚至更低，与美国的抽油系统效率４６％相比还有很大差距[1]。而且，我国各主要油田基本进入油田开发当中、后期阶段，要求抽油设备满足深井抽油、增大排液量等采油工艺的要求，满足大负荷、长冲程和大扭矩的要求。抽油机的使用经济性越发受到关注，由于石油含水量增加，抽每吨石油耗电量也响应增加，所以必须对广泛应用的常规游梁式抽油机进行节能改造，同时开发、应用各种高效节能抽油机并不断探索提高电动机负载率的方法，从而达到节能的目的。
油田抽油机上配套的电机大多处在轻载运行状态，使电机的功率利用率变低，对提高抽油机系统效率也极为不利。造成这种现象主要有两个原因：
一是设计时，抽油机和电机选型过大（抽油机实耗功率一般小于装机功率１／３），使抽油机电机处于轻载运行；
河南机电高等专科学校
二是由抽油机负载特性造成的。抽油机载荷是脉动载荷，这就使抽油机在一个冲程里有相当一部分时间处于轻载运行[1]。
抽油机电机运行时平均负荷很低，一般在２０％左右，负荷率高的也不过才３０％。低负荷率运行造成功率因数低，效率低，电能浪费大，造成“大马拉小车”的状况。
本课题就是针对上述问题提出的解决方案，河南中原油田因其抽油机的功率因数太低（经实测平均值为０.４３），不仅对电网的质量造成影响，而且造成能源的浪费和经济的巨大损失。故公开招标以寻求最佳节能方案。本课题就来源于这次招标活动，并被列为河南省科技厅科技攻关项目。
1.2抽油机改造的意义
随着石油系统的重组改制和我国加入ＷＴＯ，石油企业面临非常激烈的市场竞争，近几年来油价下调，油田效益滑坡，抽油机电机节能不仅意义大，而且迫切。我国油田分布广，气候条件差异较大，抽油机长期在户外工作，恶劣的自然条件阻碍了新技术的推广应用，大部分抽油设备仍处于五、六十年代的水平、效率低下，并且存在以下主要问题：
1.2.1传统抽油机的不适应性
(1)无法满足复杂油藏的需求
目前我国部分老油田如大庆、克拉玛依等已逐渐进入开发生产的后期，含水率持续上升，要想稳定产量，只有采用长冲程、低冲次的开采工艺来提高产液量，而目前的游梁式抽油机因无法调节其运动规律很难满足要求。我国稠油储量丰富，产量逐年递增，目前年产量约有２０００万吨。采用游梁式抽油机开采稠油会遇到很多问题，如“光杆打油”、抽油杆断脱等，这是由于稠油粘度高、密度大、流动困难等物性决定的，因此稠油开采合理的工艺要求是抽油机具有上冲程快下冲程慢的运动特性，游梁式抽油机因不能无级调速而无法满足这种工艺要求[2]。(2)无法满足复杂多变的油井工况
随着开采时间的延长，油井供液能力不断减弱，要想提高抽油系统效率必须不断改变工作制度，但是目前的游梁式抽油机只有三个级别的冲次，很难满足这种要求，尤其在油藏供液能力低于游梁式抽油机最低冲次排量时，系统效率更低。
(3)大多数抽油机没有自动控制功能
由于没有自动控制功能，传统的抽油机不能随油井工况自动改变工作制度和对油井故障进行预测，许多故障无法避免，如抽油杆或抽油泵断脱，过载烧电动机。目前，对这些问题的检测判断，主要依靠测试人员携带示工仪上井测试，受井场距离、道路、天气等各种因素限制，有些数据不能及时采集，不能及时发现油井系统故障，从而影
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响产量并造成不必要的浪费。我国每口油井年平均修井1.25次，维修费用高，工人的劳动时间长，强度高，原油的生产成本高，且浪费了大量的生产时间。1.2.2 传统的抽油机能耗太高
抽油机的电能消耗约占油田总用电量的２０％～２５％。而且，在当前和今后的一段时间内，油田的用电量每年都将会有大幅度的上升。在此情况下，尽管国家竭力保证石油生产用电，但１９８８年仍由于停电、限电、缺电而减少了４０×１０4吨原油。因此，节电不仅是石油工业的当务之急，而且也是一项长期的战略任务。
对于间歇井或当油田到了中后期，地层下降，造成有些油井必然产液能力不足，这类油井采用抽油机采油时，由于产抽不平衡，油井动液面会逐渐降低，当液面低于管式泵体时，抽油泵将长期处于低效率工作。因此这类油井应当及时停止抽油机运行，避免白白浪费电力。同时，减少设备的无效磨损，延长使用寿命。
据粗略估计，目前油田在用的５型、８型、１０型及１１型等中型常规机约１００００台，仅大庆就有３２００台[3]。这些在用常规抽油机中绝大数是可以进行节能改造的。通过以下几点，即可看出常规节能改造的现实意义：
（1）如果上述１００００台在用的常规机，每台轴功率若按１４ＫW计算，每年共需用电约１０×１０8千瓦时。改造后，若能节电１０％，则每年可节电１×１０8千瓦时左右。
（2）1００００台在用的常规机改造后节省出来的电力，可供１００0口新增机采井使用，由此又可节省出大约１.５×１０8千瓦时用于供电设施的基建费用。
（3）1００００口使用中型常规机的机采井，每年约可采用２７５０×１０4吨原油。改造后的增产率即使按现场实测的下限值５％再打个对折计算，每年全国也可以由此而增产原油７０×１０4吨。
综合上述三点，改造一台常规机第一年约可产生１.２５万元的经济效益，第二年起每年可产生０.６万元的经济效益。改造一台常规机的费用仅需０.4～０.8万元，当年即可收回投资[4]。
1.3当前国内外抽油机发展状况
多年来，人们在抽油机节能方面做了大量的研究工作，为油田的节能做出了很大贡献。从抽油机载荷特性上看，其变化规律比风机、水泵类的负荷复杂得多，这给研究工作带来许多困难，目前油田抽油机节能主要分为二个方面[3]： 1.3.1改进抽油机的结构
主要是通过对抽油机四杆结构的优化设计和抽油机平衡方式的完善来改变抽油
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机曲柄轴净扭矩曲线的形状和大小，使其波动变的平坦，且减少负扭矩的存在。从而减少抽油机的周期载荷系数，提高电动机的工作效率，达到抽油机节能的目的。
自上个世纪七十年以来，为实现上述需要，各种型式的前置式、无游梁长冲程式抽油机相继投入生产，使有杆抽油技术有了突破性进展。目前，我国研制与使用的节能型抽油机主要有以下五种类型：
（1）异向曲柄平衡抽油机：一般可节约电耗１５％～３５％（2）前置式抽油机：一般可节约电耗36%。
（3）链条抽油机：一般可节约电耗30%-40%。如胜利油田在用的800多台链条抽油机，增产油量达60多万吨，节电6000多万千瓦小时，获得经济效益3万多元。（4）气动平衡抽油机：一般可节约电耗30%～50%。（5）地面驱动井下螺杆泵：一般可节约电耗60%～75%。
但以上这些工作均是设法对抽油机的结构进行改善从而达到节能的效果，却忽略了抽油机的负载变载荷特性，即其负载转矩与速度的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比例。忽略了抽油机这一特性的结果是：不论负载如何变化，电动机均按最大负载提供功率，这势必造成能源的浪费，而这正是国内广大油田上在用抽油机目前普遍存在的情况。
1.3.2改变电动机的工作特性
人们普遍认为抽油机工作效率不高的主要原因是其负荷与所用的普通三相异步电机的工作特性不匹配，所以改变电动机的工作特性就成为主要矛盾，它又包括二个方面：
（1）从电动机本身考虑，就是提高电动机效率和负荷率，从而提高运行效率和功率因数。如： 电磁滑差电动机、稀土永磁同步电动机等的设计，提高电动机效率的潜力不大，能提高几个百分点就很不容易，而且是以提高电动机成本为代价的。（2）从系统考虑，就是改变电动机的机械特征，使机、杆、泵整个系统达到较好的配合，提高系统效率。目前常用的方法有：
1）超高转差率电机替代目前的普通电机
超高转差率电动机机械特性较软，使上冲程转速减慢，减小了驴头的速度和加速度，从而大大减小了抽油系统的动载和电机的峰值扭矩，其结果可使减速箱的扭矩减小10%～20%，这既可节电，又可延长减速箱使用寿命和减少抽油杆断脱。
2）在电动机配电装置旁就地安装补偿电容器
电动机可看作一个感性负载，其在能量传递过程中建立磁场，在一个周期内吸收的功率和放出的功率相等。加入电容后，将电动机所吸收的无功功率由电容来补偿，从而使电网输送的无功功率减少，功率损耗下降，达到节电目的。[6]。
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3）利用变频调速器，根据油井负荷启动调节电动机转速。
电动机的同步转速直接与频率成正比。通过改变电源的频率，就能改变电动机的同步转速。现在，已有各种方案实现电源变频，随着大功率模块装置的实现，可用逆变器拖动感应电动机。
4）提高供电电压
抽油井是按一定规律分布在油田上的典型分散性低压用电负荷。抽油机配电系统具有线路长、变压器多而且负荷率低的特点，因此，电网损耗较大。提高配电网络的额定电压可以减少电网损耗、节省经费和提高供电可靠性。
大庆油田和江汉油田都进行了将抽油机供电电压改为660伏的实验，其结果使低压网损耗减少了2/3，输电能力提高了2倍，不仅减少了变压器台数，同时还提高了电压的稳定性。
1.3.3国外的抽油机技术的发展[7] [8]
国外的抽油机发展水平较高，早在上个世纪60年代，美国CMI公司就采用计算机模拟动态分析辅助设计研制出了异相曲柄平衡抽油机。由于这种抽油机具有许多优点，其经济指标已达到了目前在用抽油机的最好水平，因而在世界范围内得到了广泛的应用。另外，国外节能型抽油机还广泛采用了先进的数控系统，从而能保证抽油作业始终处于最佳状态。与此同时，有些国家还先后研制了许多形式新颖的节能抽油机。如美国Jo—Way工具公司研制的一种前置式全胶带传动无齿轮减速器抽油机。具有运行平稳、扭矩均衡和良好的节能效果。美国D.L.M钢铁公司研制的特殊结构形式的轮式抽油机，只需一台2.2～7.4KW的电动机就可以驱动，现场使用情况表明，可节电30%。另外，还有其他形式的如齿形胶带传动抽油机、天然气发动机驱动抽油机、智能抽油机和玻璃钢抽油杆抽油机等节能型抽油机[5]。这些抽油机应用了世界各个地区、各种工况条件下的抽油作业，均取得了良好的节能效果。在抽油机的节能改造方面，美国等一些技术先进的国家也取得长足的发展。像变频调速、电机的矢量控制等技术很多都是从国外引进的。
1.4我国抽油机节能技术的发展方向
我国石油工业发展较快，原油开采的自动化水平在不断提高，特别是西部油田和一些新建的采油区域，应用了许多高新技术如：数控抽油机、抽油机的抽空控制器、遥测遥感技术等已用于抽油机的控制，但大部分抽油设备仍处于五、六十年代的水平、效率低下，随着石油系统的重组改制和我国加入ＷＴＯ，石油企业面临更面临着国际上激烈的市场竞争，减少原油开采的能耗，降低成本是我国石油工业的当务之急。在抽油机节能技术有以下方面[9] [10]：
1.进一步研究开发各种新型节能抽油机，如数控抽油机，并使之系列化、标准化、河南机电高等专科学校
通用化，这将是今后我国抽油机发展的主要方向。
2.改造现有常规游梁式抽油机结构。由于常规游梁式抽油机是目前我国各油田使用最多的一种机械采油设备，约占机械采油总量的90%以上，其电能消耗约占油田总用电量的20%～25%。因此，改造现有常规游梁式抽油机是实现节能的重要步骤。
3.致力于抽油机电机控制技术的研究与应用、学习国外的先进经验，进行变频、变压调速，电压跟踪负载变化的调压节能的智能控制系统的设计，用先进的控制技术改造传统的游梁式抽油机，避免“大马拉小车”现象的发生，从而实现节能。
4.增加抽油机远程测控系统
抽油机是石油生产的重要设备，由于大量分布在野外或海上，维护管理费时费力，安装抽油机远程测控系统，利用现代化电子设备对抽油机进行远程监测控制，对于及时、准确、全面地掌握石油生产情况，进行科学决策有着以下十分重要的意义。也是降低成本，提高效益，强化管理的有效途径。
1.5本文研究和解决的问题
为了解决传统抽油机在一个冲程里有相当一部分时间处于轻载运行造成功率因数低，效率低，电能浪费大，造成“大马拉小车”的状况。本文研究了具有智能特点的节能型抽油机控制系统，使抽油机电机的速度能够随着负载的变化连续调节，从而使抽油机的输出功率与负载达到了最佳匹配，增加了功率因数，节约了电能，大大提高抽油机的工作效率。
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第2章 研制方案的选择
游梁式抽油机的节能是一个非常复杂的问题，选择方案时要考虑电动机、功率因数、系统效率、成本投入、可靠性及现场管理等问题，从消耗能量的角度出发，可以把抽油机这个系统分成以下几个子系统：电动机及控制装置、四连杆机构、悬点载荷平衡装置和传动元件。提高这些子系统的效率就是寻找节能途径的“突破口”。不同节能机理有不同的节能方法，由于我们的主要目的是在现有油田设备的基础上进行节能改造，从成本的角度出发，不可能重新设计新的抽油设备，选择新型节能电机。只能从现有的设备出发，使负载和动力相匹配。2.1游梁式抽油机的机械原理分析[11]
游梁式抽油机的类型很多，但其基本结构和工作原理是相同的。抽油机主要由游梁——连杆——曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助装置等四大部分组成，如图2-1所示。
1.电动机 2.刹车 3.减速箱 4.曲柄 5.平衡重 6.连杆 8.平衡块 9.游梁支承 10.游梁 11.驴头 12.悬绳器 13.支架 14.底座
图2-1 抽油机机械结构图
抽油机的工作原理是：电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，并经中间轴带动输出轴，输出轴带动曲柄作低速旋转运动，同时，曲柄通过连杆经横梁拉着后端上下摆动（或者是连杆直接拉着游梁后端）。游梁前端装有驴头，活塞以上液注及抽油杆等载荷均通过悬绳器悬挂在驴头上，由于驴头随同游梁一起上下摆动，结果驴头带动活塞上下的垂直往复运动，就将油抽出井筒[12]。
抽油泵主要由工作筒、衬套、柱塞（空心的）和装在柱塞上的游动阀及装在工作筒下端的固定阀组成，其工作原理如下：
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a b l.拉杆 2.工作筒 3.游动阀 4.柱塞 5.固定阀
图2-2 抽油泵工作原理图
当活塞上行时，图2-2a游动阀受油管内液柱压力作用而关闭并排出活塞冲程的一段液体。与此同时，活塞下面泵筒空间里压力降低，在环形空间的液柱压力作用下，井中液体顶开固定阀，进入泵内活塞所让出的空间。活塞下行时，泵筒内液体受压缩，压力增高，当此压力等于环形空间液柱压力时，固定阀靠自重而关闭。在活塞继续下行中（图2-2b），泵内压力继续升高，当泵内压力超过油管内液柱压力时，泵内液体即顶开游动阀并进入油管内，这样，在活塞不断的上下运动中，固定阀和游动阀也不断地交替关闭和打开，结果油管内液面不断上升，一直到井口排入出油管线。
2.2改造抽油机电机的节能方案分析 2.2.1采用电容补偿
电容补偿是最早使用的一种节能方法，它有两种方式：就地补偿和集中补偿。就地补偿是将电容器装在异步电动机附近，就地进行无功补偿。这中方式既能提高功率因数，减少无功损耗，又能改善用电设备的电压质量，但是不能降低电动机本身的有功损耗，而且投资大、成本高；集中补偿，是在总电源端集中进行补偿，特点是投资少，但只能减少外部供电线路的线损，对内部线路的线损无能为力，效果不如就地补偿方式，并且也不能降低电动机本身的有功损耗，目前这种方法仍在使用，主要作用
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是提高电机的功率因数，以达到供电系统对用户的要求标准。2.2.2超高转差电动机
80年代初我国开始研制超高转差电动机。这种电动机的特点是转子电阻较大，通过增加转子电阻，从而提高电动机的起动转矩，降低安装容量。其机械特性软，遇到换向冲击载荷时，转速下降，靠曲柄惯性作用，减速器和电动机的扭矩变化趋于平缓，峰值扭矩明显降低，从而改善了机、杆、泵的配合，提高了泵的充满系数，增加产液量，达到系统节能的目的。这种电动机的不足是滑差高，损耗较大，效率低。额定效率一般只有0.8，遇冲击载荷时速度下降，效率更低，电动机发热较严重。为散热有的厂家把电动机外壳作成铝的，以利散热，并且在定子绕组上加温控开关，以控制电动机的温升。但这种结构对野外尤其是风沙大的场所不太适用。这种电动机目前在油田推广使用较多，总体节能效果较好。2.2.3采用永磁电动机
永磁电动机以NdFeB永磁材料作为励磁装置。由于运行时不需要无功的励磁电来产生磁场，转子损耗比普通异步电动机小得多，电动机本身的效率比普通Y系列电动机高约5%，功率因数达到0.9，使电机的效率和功率因数都比较高，电机节能效果较好。这种电机由于采用笼型自起动机构其M-S曲线并不理想，其额定运行时机械特性比Y系列电动机还硬，因此不能改善机、杆、泵系统配合，起不到系统节能的作用。启动电流比Y系列电动机还大，启动过程中，电动机转矩有振荡。为提高起动转矩必须适当增加有效材料。且由于NbFeB永磁材料价格昂贵，相同功率的稀土永磁电动机比Y系列电动机成本大约高50%，致使该电动机生产成本高，价格远超过感应电机，难以大量推广使用2.2.4双功率电动机 [15][16][17]
[14]。
双功率电动Y系列电动机的区别在于定子绕组不同，定子绕组是两个可以并联运行的绕组，机座与普通Y系列电动机相同，比如原来37KW的电动机，现在其定子绕组设计成一个为22KW，一个为15KW。电控箱中有一个电流检测电路，并且能够实现绕组的自动切换，启动时可令两个绕组分时投入（时差约0.5s），总的启动电流减小。当负荷率低于60%时，可令22KW的绕组运行；当负荷率低于40%时，可令15KW的绕组运行。如果抽汲工况发生变化，负荷较大时，两个绕组都投入，这样，电动机在各种情况下都有较高的负荷率，解决了“大马拉小车”的问题。电动机运行效率和功率因数都有较大的提高，原有电动机的改造成本也低。缺点是不能解决系统配合的问题，起不到系统节能的作用。大庆油田也曾用两台电动机联轴当成一个电动机使用，电动机可根据负荷情况进行切换，通过提高负荷率来达到节能的目的。这种方法要求两台电动机额定转速相同，且有一个电动机必须是双轴伸。联轴时，同轴度要求较高，现场安装难度大，使用不太方便。
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2.2.5绕线式异步电动机
绕线式异步电动机是在石油天然气总公司的资助下，由石油大学与胜利油田合作研制和试验的。方法是在普通绕线式异步电动机（YZR系列）转子滑环的输出引线端接一个三相整流桥，整流桥后接一大功率电阻，电阻两端并联一个电力电子开关（IGBT）。根据电动机电流的变化规律，控制IGBT以脉宽调制（PWM）方式通断，构成调制斩波电阻，使得在换向或冲击载荷时电动机的机械特性变软，从而改善系统的配合，提高系统效率。在曲柄转过换向点时控制IGBT导通，切断电阻，使电动机工作在硬特性下，效率恢复到正常值。这不仅兼顾了超高滑差电动机和普通电动机的优点，同时又克服了两者的缺点。这种电动机的另一个优点是启动电流小，是额定电流的2倍，而且启动转矩大，系统效率的提高与超高转差电动机相近，但电阻损耗和器件损耗比超高转差电动机低，而且损耗是在电动机外部，电动机不会发热。但缺点是其成本较高，可靠性较差[18]。
通过以上的分析，我们可以看出目前开发的一些节能电机大都存在着这样或那样的问题，还有待于进一步的提高。且一次性更换所有在用的普通电机费用太高，它更适于新建油田的电机选型和老式油田设备的逐步更新。因此不是我们研究的主要方向。
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第三章 智能控制型节能方案
在80年代以前，抽油机电动机控制系统都是由模拟电路来实现的，控制系统所有的信号都是模拟信号，致使系统十分复杂。随着大规模集成电路技术的发展，逐渐在抽油机电动机控制系统中应用一些数字集成电路取代部分模拟电路，简化了系统，达到了数模混合控制。从80年代起，微处理器尤其是单片微型计算机技术得到了飞速的发展，微型计算机的运算速度越来越快，精度越来越高，处理能力越来越强，功能越来越多，结构越来越简单，可靠性越来越高，微型计算机已能完成转矩控制系统复杂的控制任务。到80年代中后期，国外已有抽油机电动机智能控制系统应用到工业上的报道[19]。
抽油机电动机智能系统中主要完成以下几个方面的工作：
·逻辑控制器功能 可以代替模拟、数字线路和一些继电器、接触器控制，而且具有很强的逻辑判断和记忆功能，控制十分灵活迅速，工作准确可靠，寿命长。
·故障监测和实时诊断 故障诊断可分为起动预诊断、在线诊断和离线诊断。启动预诊断是在系统投入之前，检查主电路是否缺相、短路，熔断器是否完好以及微机自身各部位是否正常等，确认全部正常后才运行投入运行。在线诊断是系统运行中，周期性地循环检测与诊断各规定的监测点，检测到异常信号和数据后，发出报警信号，根据轻重缓急分别进行处理，有些情况还可以做到自恢复。还可根据故障前后的数据，分析和判断故障的原因，离线诊断是在故障定位困难的情况下，封锁驱动信号，不使故障状态扩大，此时可离线诊断进行测试推理，维修人员有选择地对有关信息进行详细分析。
·自动保护 可以对电源瞬时停电、过压、过载等进行及时的保护。在微机中还可以预先存有各半导体热特性参数，根据随时检测到的管温，对器件的工作状态进行干预和保护。
·运算、调节和控制功能 各种控制规律可以用软件实现，可以实现较复杂的控制规律。由于近年来工控机的普遍应用，能够满足快速系统的要求，较复杂的系统还可以用多处理器分散控制。随着功率半导体器件、电力变换技术和微机控制技术的发展，微机的多通道信息传输、通信能力、分时控制、编程灵活和功能多而强的特点得到越来越充分的应用。
本文选择的节能控制方案如下：
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3.1抽油机变频调速系统设计
随着PLC控制技术的不断完善和硬件设备性能的不断提高，其在石油工业中的应用越来越广泛。变频调速系统在油田抽油机节能改造中有着重要的应用价值。采用变频调速技术将游梁式抽油机进行技术
改造后可大大提高驱动电机的功率因数（由原来的0.25～0.5 提高到0.9 以上），而且游梁式抽油机可根据油井的实际供液能力，动态调整抽取速度，一方面达到节能目的，同时还可以增加原油产量;另一方面实现了抽油电机真正的“软起动”，对电动机、变速箱、抽油机都避免了过大的机械冲击，大大延长了设备的使用寿命，减少了停产时间，提高了原油的生产效率。1.抽油机变频调速系统总体方案设计
游梁式抽油机工作效率不高是因为悬点载荷特性与所用的三相异步电动机的转矩不相匹配。在抽油机运行的一个周期内，上冲程时悬点要提升沉重的抽油杆和油液柱，需要减速箱传递很大的正向转矩；下冲程时抽油机靠抽油杆—抽油泵自重正向拖动，使电动机主轴反向做功，减速箱要传递较大的反向转矩。电机在一个冲程中的某些时段被迫运行于再发电状态，抽油杆下落所释放的机械能有部分转变成了电能回馈电网，但所回馈的电能不能全部被电网吸收，引起附加能力损失。
在变频器的直流回路或变频器输出端，通过检测单元检测电压或电流值，判断电机是处于电动状态、还是处于发电状态，相应调整变频器输出频率，改变电机的速度，减少或消除制动单元制动电阻上电能的消耗,使抽油机的平均速度至其运行的期望速度值，以达到抽油机节能增效的效果。
抽油机变频调速系统主要有PLC控制单元、检测传感器、变频器、上机位、抽油电机等组成。系统的主要设计任务是利用各类传感器采集抽油机的每个冲程过程中的载荷、位移变化和示功图以及电动机的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等工作参数，对抽油机的各种工况（包括非正常停机、断杆、空抽、欠载、过载等故障）进行实时诊断，并将各种信息通过通讯模块传送到PLC 可编程控制器上，通过自动或手动向变频器发出信号，按一定要求改变变频器的输出频率，对抽油机的冲次按照工况要求进行调整。2.信号采集系统设计
在抽油机变频调速系统中，要把抽油机的各种工况、直流母线电压、相电压、相电流等信号采集到可编程控制器内，需要各种检测传感器将各种信号由模拟信号转换成数字信号，经串口传送到显示屏上，方便操作人员进一步操作。3． 变频调速系统硬件设计（1）系统硬件结构设计
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抽油机变频调速系统硬件主要包括：电机、变频器、电流电压检测电路、可编程控制器、传感器检测电路及上位机控制部分。本系统的可编程控制器采用西门子PLC S7-200，由上机位给定控制信号经I/O 接口传给PLC，PLC 接到信号后由内部程序分析处理通过矢量控制法改变变频器输出频率后，由产生的变频电源来控制电机速度的变化。检测电路将经各种检测传感器检测到的信号传送给PLC，通过A/D 处理后将各种信息再经串口传送到显示
屏上，使得操作人员可以很清楚的看到抽油机变频调速系统的运行状况示。（2）PLC 输入/ 输出电路设计
PLC 输入交流电压波动在电源电压 10%( 15%)范围内的要求，PLC 输入电路选择交流输入。具体输入接口电路图如图1 所示。
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图1 PLC 输入接口电路PLC输出电路有三种接线形式分别是继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出，根据抽油机变频调速系统中PLC的输入电压为 24V,能与PC，操作屏连接，输出电流不能过大，且抽油机在运转过程中要求响应快，PLC 输出接口电路选择晶体管输出，如图2 所示。
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图PLC 输出接口电路
（3）PLC 配线图设计
在游梁式抽油机变频调速系统中，PLC 可编程控制器需要分析、处理各种检测传感器在抽油机工作过程的检测的信息，并将信息通过模块转换给变频器，控制抽油机的各项运动参数。根据PLC在游梁式抽油机变频调速系统中能控制抽油电机正/ 反转、工/ 变频转换、数据采集、报警/ 指示等功能。4.变频调速系统软件设计
抽油机变频调速控制系统应同时具备可靠性、通用性、实时性和控制软件灵活性的要求。为满足系统控制软件灵活性的要求，软件设计采用了自上而下，从整体到局部的设计思想，采用模块化设计方案，使程序思路清晰，可读性强。抽油机变频调速系统
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软件设计主要由两部分组成:PLC 控制系统软件设计和系统监控软件设计。（1）PLC 控制系统软件设计
PLC 控制系统主要负责串口的通信、矢量控制计算、A/D 转换、检测传感器的信号采集以及故障监控等。本次系抽油机变频调速系统PLC控制软件程序的编写采用西门子S7-200 CN STEP7_MicroWINV4.0 西门子 PLC 编程软件编写程序，其操作流程图如图3 所示。
图3 PLC 控制系统软件操作流程图
PLC控制系统主要用于实现抽油机按照设定的参数完成相应的工艺动作。传感器测试出抽油机示功图——上一冲程的示功图作为变频器运行频率的参考指标。对现场拉力和压力变送器信号实时采集，A/D 转换后参与数学运算，得出当前井下原油液位变化情况，控制系统判定采用何种抽油方式（变频调速或变频两段速等等），以达到科学合理采油，节能降耗的目的。（2）系统监控软件设计
抽油机变频调速系统监控软件负责电主要机参数的设定、电机的运行状态和抽油机各
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种工况的显示及控制等。抽油机变频调速系统监控软件由五大基本模块组成,分别是系统监控模块，示功图显示模块，参数设定模块，传感器信息显示模块和故障报警模块。系统监控模块用于显示抽油机采油相关的基本信息，包括抽油机冲程、冲次、累计产量、累计消耗电量、累计冲程次数、电动机功率、原油温度以及液位高度占比等。示功图显示模块用于显示抽油机完成一个冲程内悬点载荷与位移之间的关系，界面上可以显示最大载荷、最小载荷等。参数设定模块用于设定电动机的输出频率，它可以通过自动和手动两种模式进行设置，还可以设置电动机的运行状态（正/ 反转，工/ 变频等）。传感器信息显示模块用于显示各种检测传感器的相关详细信息，包括型号、种类、型号、性能参数、备注等。故障报警模块用于在抽油机工作过程中遇到的各种故障以及电动机起动出现故障时进行预警提示，包括报警时间、事故状况以及复位操作等。
3.2基于PLC的抽油机间抽控制系统
为改善油田抽油机系统的运行现状，结合低渗透油藏渗流规律，通过测量电动机的工作电流，确定不同产量油井间开周期．在此基础上，研制基于PLC间抽控制系统的硬件及软件系统，提出了采用星角双向切换加间抽控制的节能控制技术方案． 现场试运行结果表明，该系统工作原理可行，功能设计实用，整机性能良好，解决了低产低效井能耗高、泵效低的问题 取得了较好效益。当前各火油Ⅲ存存相 一部分低产油井，其中有杆抽油系统会出现供液不足的情况．所悄供液不足即油井液面低于 抽油泵，其原 是抽油机的设汁能力是按照油井最人化的抽取量确定的，而油井足由浅入深的抽取，井中液面会逐渐卜降，泵的允满度会越来越不足，直到最后发生窀抽现象．如粜对此不加以控制，就会导致油泵麽损、寿命缩短，同时浪费电．埘丁这种i}}1井，最简单的方法是实行问抽： 当油井出液量不足或发生空抽时，就关闭抽油机，等待井卜液量的薷积：当液面超过一定深度时，再开启抽油机进行抽吸，从而提高抽油机的lT作效率．闪此，抽汕机实现智能问抽控制有着良好的经济效益：(1)缩短了抽油时间，减少了能量消耗．通过传感器信号实现闭环控制的智能间抽控制器(IPOC)，在检测到空抽时立即关闭抽油机，避免了空抽的发生，平均可多节约能量20～30％：
(2)相对于人工问抽和定时间抽，智能问抽控制达到了较低的平均液面，而较低的液面意味着较低的井底流压，结果较多的液体流入井底，从而增加了产量，通常可增产1～4％ ：
(3)由于消除了液击现象，町使井下和地面设备的维修费用减少25～30％． 1 工作原理
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从分析油层供液条件、排液条件出发，运用新型的油井生产供排关系理论，检测电流变化情况，经过计算机数据分析处理，利用自动控制技术对抽油机采取智能问歇式采油控制(IPOC)，使抽油机的运行模式与油层供液状况及排量情况有机结合，从而在不影响油井产量的前提F，有效提高抽油机 的工作效能．为精确感知油井负荷的动态变化，可以通过安装相关的传感器，如液面探测器、流量传感器、电机电流传感器，抽油杆载荷传感器等．本系统采用了电机电流传感器，电机电流的检测是最方便、最可
靠、最廉价的方法．其原理为：当发生空抽时，下冲程开始时游动凡尔并没有打开，光杆载荷为杆柱重量及游动凡尔上部液柱的重量之和，可平衡掉大部分配重的重量，电动机只要用很小的能量就可将杆柱送入井底，这时电机电流较小．而 油井中泵的充满度较高时，下冲程开始不久，游动凡尔就打开了，泵中液面托住了游动凡尔卜部的液柱重量，并且使抽油杆柱也浸没在液体中，这时光杆载荷只是杆柱在液体中的浮重，电机只有用较大的能量来举起曲柄或游梁尾部的平衡块的重量，才能将杆柱送入井底，因而电流火．所以可通过电机的平均电流的大小鉴别是否发生空抽． 2 控制器设计
可编程序控制器(PLC)是80年代发展起来的· 种集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于体的新一代T业自动化控制装置．由于其体积小、编程简单、功能强、组装灵活、抗干扰能力强及可靠性高等诸多优点存各个工业控制领域得到广泛应用，并已成为现代工业控制的王大支柱之 ．由于油ffj野外工作环境比较恶劣，对软硬系统的可靠性、稳定性有很高的要求，【六]而选择可编程控制器PLC比较合适．该问抽控制器以可编程控制器(PLC)为主控制器，配以数字采样模块、点输入电路和输出电路、液晶显示模块等．系统控制运行如图1所示：该系统可实现如下功能：：(1)对油片生产动态采样、分析，随着动态变化调整设备工作制度：(2)停机、停电，来}乜后自动延时启动设备：
(3)系统将根据电机实时电流信号反馈的功耗情况，控制电机在置角形、星彤或过载停机j种状态问自动切换：
(4)根据用电情况设计的控制电路，可实现带电源浪涌及欠 保护报警提示；(5)可自动显示油井动态数据，预算油井f]产液超、T：作时率、作时问段等。
图1系统控制运行图
抽油机智能控制系统
3．2.1硬件设计(1)PLC及显示模块
由于该系统输入tj输出点数不多，且广J外T作要求可靠性较高，所以选用了OMRON的CPM1A．CPM1A属lrSYSMAC系列超小型可编程序控制器．该 PLC系统不仪具备以往小型PLC所具仃的功能，且还具仃丰富的指令集便捷的通讯，以及较好的调试和故障诊断功能．根据所用的PLC型号，采用了OMRON MPT002可编程序终端，该显示终端可实现多种连接方式，内置了~OMRON的PLC通信协议，使用户不再需要专门对通信过程进行编程，提高了软件运行的可靠性．(2)输出电路
本系统的被控对象足电机的开关，为满足星角切换和开机／停机要求，需要对3只交流接触器(C1-C2)按⋯定组合关系进行控制，其电路原理如图2所示，控制真值表如表l所示
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．
(3)模拟量输入电路
由装在电路上的电流互感器将连续电流信号传给CPM1A．MAD01模拟量I／0单元，完成电流信号的数字采样后，再通过此I／O单元PLC接口把采样数据送至PLC．(4)其它辅助电路
辅助电路主要由报警电路、电机保护电路、电流显示电路组成． 3．2.2 软件设计
该间抽控制器软件设计采用PLC梯形语言编程，其程序流程图如图3所示：
控制器初始化后，首先发出抽油机起动前电铃报警，预示电机即将起动；随后电机以三角形方式起动，以满足抽油机重载起动的要求；起动若干分钟后由PLC控制切换到星形方式运行；在运行5分钟后，启动电流采样积分，由装在电路E的电流传感器将连续电流信号通过PLC的模数转换模块送至PLC，采样频率10Hz，积分时间长度l0分钟；积分结束后存储积分值并判断是否为第一次起动；若是第一次启动，再重新进行l0分钟采样积分，若不是第一次启动，则与 ⋯次积分值比较，若人十上次积分值的105％，抽油机智能控制系统
则加长开时间，减短停时间；若小于上次积分值的95％则减短开时间，加长停时间，在这两个区间内则停开参数不变．通过系统设置的间歇控制参数，系统将对开机和停机的累计时问进行计时，实现定时控制一 述过程周而复始进行，直至人工干预停机为止．停开参数通过预先测井数据和低渗透油藏渗流规律的问抽理论计算得到，并存初始化时进行设置，工作时通过奁表法实现，这样既简化了控制算法，又提高了控制的可靠性．系统将根据电机实时电流信号反馈的功耗情况，控制电机在三角形、星形或过载停机三种状态间自动切换．即在实时功耗小于设定三角形向星形切换功率时，电机：T 作在星形方式；在功耗火于设定星彤向三角彤切换功率时，电机工作在i角彤方式；取样了解正常运行的电流范围，当设备运行发生 类问题和故障时，电流会发生明显的变化，计算机即会发出保护停机指令，停机保护．
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第四章 结论与心得
本文开发了基于PLC控制技术的抽油机变频调速系统，其中包括信号采集系统，变频调速系统和相应的软件控制系统。实践证明，该系统具有良好的可靠性、通用性和实时性，可以为油田企业节约大量的能源消耗成本，创造巨大的经济效益，同时可以大大延长设备的使用寿命，有很好的推广应用价值。4.1结论：
(1)采用变频控制游梁式抽油机的拖动系统是一个合理的选择, 该系统节约电能、提高电机工作效率和抽油机的使用寿命, 能有效地降低抽油机电机的无功功率和有功功率, 提高功率因数到0.9左右, 同时改善供电系统污染, 减少网损。该变频控制系统符合游梁式抽油机拖动系统控制的发展方向。
(2)基于抽油机电机开发了变频调速节能控制器。完成了其中PLC 控制系统的软、硬件设计, 根据电机电压反馈值, 通过控制电机的励磁电压来达到电机输入跟随输出, 从而改变抽油机“ 大马拉小车“的现象。
(3)试验结果证明提出的控制系统合理, 控制方案可行。能较好地解决游梁式抽油机的拖动系统存在的诸多问题。对设计高性能游梁式抽油机专用变频器和降低采油成本具有重要意义。4.2毕业设计总结：
通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。
毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。
抽油机智能控制系统
毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我们的指导老师张老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
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致
谢
致谢应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员或单位表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风，比如：本文是在导师姚永刚教授和悉心指导下完成的，表示谢意!
感谢姚老师！.河南机电高等专科学校
附录一
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