綜述 油田自動化信息系統(tǒng)建設(shè)主要包括油井遠(yuǎn)程監(jiān)控、配電線路自動化系統(tǒng)、輸油管線泄露監(jiān)測、集輸站庫自動化監(jiān)控等四個部分，其目的是利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動加載到廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應(yīng)用提供開放的數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)和管理人員及時控制和掌握生產(chǎn)動態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)。現(xiàn)在各油田都在建設(shè)數(shù)字油田，而數(shù)字油田能否順利實(shí)施的其中的一個重要條件是各生產(chǎn)裝置的數(shù)據(jù)能實(shí)時、準(zhǔn)確地進(jìn)入公司的信息化系統(tǒng)。大慶紫金橋軟件技術(shù)有限公司長期從事工業(yè)自動化實(shí)時數(shù)據(jù)的研究工作，現(xiàn)在可以為用戶提供從現(xiàn)場監(jiān)控層到廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理全方位的解決方案。下面我們就介紹一下紫金橋軟件在油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。 全國各地各采油廠已不同程度地進(jìn)行了油井監(jiān)控的試點(diǎn)工作，目前參與的廠商數(shù)量比較多，水平參差不齊，各個廠家都是在做試點(diǎn)工作，也有個別廠家開始規(guī)模推廣。另外這其中也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在油井現(xiàn)場設(shè)備可靠性差，可維護(hù)性差，不能承受油井現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數(shù)據(jù)開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，呈現(xiàn)一個個的自動化孤島。 　　 　　系統(tǒng)方案 　　油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對井口參數(shù)的實(shí)時檢測，采用輪詢-應(yīng)答的通信方式，將檢測到的油井狀態(tài)，通過無線方式傳送給采油廠實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并以C／S或B／S模式，使生產(chǎn)管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產(chǎn)量，提高工作效率。 　　自動化工程必須按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫”的原則建設(shè)，系統(tǒng)方案必須整體考慮網(wǎng)絡(luò)通訊、系統(tǒng)安全等問題，保證實(shí)時數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)開放，使整個系統(tǒng)具有極高的可靠性與實(shí)用性。 　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“實(shí)用性、開放性、可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性、易維護(hù)性”的基本原則，以方便操作、可靠運(yùn)行為實(shí)施根本；方案設(shè)計(jì)既立足于實(shí)際，便于實(shí)施，又著眼于未來，為發(fā)展留有余地。技術(shù)方案普遍采用近幾年發(fā)展和改進(jìn)的新技術(shù)、新設(shè)備、新系統(tǒng)，其所有硬件和軟件均應(yīng)經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場考驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證具有先進(jìn)性和可靠性。 　　整個油田自動化系統(tǒng)在局域網(wǎng)上根據(jù)地域特點(diǎn)在每個采油廠設(shè)一個實(shí)時數(shù)據(jù)傳控中心（包括通訊處理機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、中心服務(wù)器），上位機(jī)采用紫金橋軟件系統(tǒng)，用于集中管理和存放各采油廠所轄區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)井、6KV 配電線路、聯(lián)合站、輸油管線的現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)，做到實(shí)時數(shù)據(jù)庫開放的原則。 　　整個系統(tǒng)構(gòu)成如下： 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 根據(jù)油井分布的地域特點(diǎn)與無線通訊技術(shù)發(fā)展的水平，油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)考慮用CDMA/GPRS 或者數(shù)傳電臺通訊模式，系統(tǒng)主要由傳感器、井口控制器、CDMA/GPRS （數(shù)傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、監(jiān)控瀏覽終端等組成，也可以根據(jù)廠里面的要求適當(dāng)合并有些服務(wù)器。系統(tǒng)框圖如上面總圖所示。 　　油井工作狀態(tài)傳感器和變送器主要有溫度傳感變送器，壓力傳感器和變送器，電流互感器、抽油機(jī)載荷傳感器和變送器、位移傳感器和變送器、變壓器一次側(cè)電流互感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應(yīng)的電壓或電流值送至井口控制器。然后經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或數(shù)傳電臺，接入采油廠通訊機(jī)，數(shù)據(jù)通訊機(jī)采用輪詢方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析經(jīng)處理后，進(jìn)采油廠監(jiān)控系統(tǒng)。油田中心服務(wù)器接收各廠級監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并對其它系統(tǒng)提供實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)。 　　 　　油井監(jiān)測數(shù)據(jù) 　　電泵井 SU 主要進(jìn)行電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數(shù)的測量。抽油機(jī)井SU主要進(jìn)行示功圖、電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數(shù)的測量，且保留油井遙控啟停功能。井口控制器具有電機(jī)有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量等參數(shù)的計(jì)算功能。 　　對電潛泵井停機(jī)、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低等異常情況檢測報(bào)警；對抽油機(jī)井停機(jī)、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低、載荷過低等異常情況檢測報(bào)警。線路來電瞬間，也作為異常情況報(bào)警。 　　當(dāng)電潛泵井出現(xiàn)過載停機(jī)故障時，將停機(jī)前一分鐘內(nèi)三相電流（Ia、Ib、Ic）與線電壓（如Uab）的數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫，為電泵故障診斷提供分析數(shù)據(jù)。 　　 　　通訊服務(wù)器 　　通訊服務(wù)器主要用于與現(xiàn)場設(shè)備通訊，處理在通訊過程中遇到的問題，以向系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)。通訊服務(wù)器軟件應(yīng)具備以下基本功能： 　?。?） 增/刪終端，系統(tǒng)可支持多種類型的終端。至少支持以下兩種：抽油機(jī)井終端、電泵井終端。 　?。?） 配置終端通訊參數(shù)，包括通訊規(guī)約及屬性。系統(tǒng)可支持多種通訊規(guī)約。支持MODBUS、DNP3.0/UDP/IP等規(guī)約。 　?。?） 發(fā)送采集指令，并接收從終端發(fā)回的數(shù)據(jù)。 　　（4） 按照終端的配置執(zhí)行與終端的通訊過程和規(guī)約處理，系統(tǒng)根據(jù)終端的通訊通道和廠家將終端分組，一個組中的終端應(yīng)是同一通訊方式同一廠家的產(chǎn)品，一個組最多可容納20 個終端（與通訊的輪詢周期有關(guān)）。在循檢時間到來時，通訊服務(wù)器根據(jù)終端的分組情況，為每個組建立一個通訊線程，由每個現(xiàn)場負(fù)責(zé)該組中所有終端的通訊。 　?。?） 通道質(zhì)量監(jiān)視：對通道的速率、誤碼率等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并隨時做出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 　?。?）對發(fā)生故障的設(shè)備采用智能調(diào)度策略，在幾乎不犧牲系統(tǒng)采集速度的前提下，當(dāng)故障設(shè)備恢復(fù)時，能自動恢復(fù)其數(shù)據(jù)采集。 　　 　　采油廠級監(jiān)控系統(tǒng) 　　油井生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)由安裝在油井上的監(jiān)測終端、安裝在采油廠級的通訊和數(shù)據(jù)服務(wù)器、采油隊(duì)等用戶使用的監(jiān)測界面、現(xiàn)場通訊系統(tǒng)和管理通訊系統(tǒng)五個部分組成，系統(tǒng)軟件平臺采用紫金橋組態(tài)軟件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 油井生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)由通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、報(bào)警和事件處理子系統(tǒng)、安全控制子系統(tǒng)、圖形界面軟件和圖形制作子系統(tǒng)組成。 　　通訊子系統(tǒng)主要和通訊服務(wù)器通訊，負(fù)責(zé)接收通訊服務(wù)器的數(shù)據(jù)以及對其下發(fā)各類指令。能夠采集各種可以通過通道傳遞到主站的遙測、遙信、電度及其它類型的量測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)定時召喚油井終端數(shù)據(jù)，召喚周期可按功圖、電流圖和其它量分別以分鐘為單位設(shè)置，最小為1 分鐘，最大為255 分鐘。 　　數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將通訊子系統(tǒng)得到的原始數(shù)據(jù)按現(xiàn)場采集點(diǎn)的類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換、判斷是否需要產(chǎn)生報(bào)警及數(shù)據(jù)存儲管理。 　　報(bào)警和事件處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的報(bào)警效果、對報(bào)警和事件進(jìn)行記錄、存儲。并把報(bào)警信息提示給最終用戶，提示相關(guān)人員進(jìn)行處理。系統(tǒng)預(yù)定義了多種報(bào)警條件，如模擬量可分別設(shè)置報(bào)警低低限、低限，高限、高高限，當(dāng)數(shù)據(jù)越過限值時就生成報(bào)警記錄。 　　圖形界面軟件和圖形制作子系統(tǒng)用于生成和顯示用戶圖形界面。通過動態(tài)圖形界面實(shí)時顯示各類生產(chǎn)信息。主要包括：結(jié)合地理位置圖顯示油井信息，如開/關(guān)井，電壓、電流、有功、無功等基本運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)；結(jié)合地理位置圖顯示與油井相關(guān)的電力線路運(yùn)行信息，如是否停電等；生成各采集參數(shù)的時間曲線；顯示示功圖，功圖迭加和并列對比。 　　　　 　　油田中心服務(wù)器 　　中心服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存貯和管理，安裝紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫。它負(fù)責(zé)整個油田的油井監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)的存貯和管理。中心服務(wù)器包含上位機(jī)界面子系統(tǒng)、安全管理子系統(tǒng)、查詢子系統(tǒng)、報(bào)警和事件處理子系統(tǒng)、歷史存貯子系統(tǒng)、實(shí)時生產(chǎn)報(bào)表子系統(tǒng)、WEB服務(wù)子系統(tǒng)。油井中心服務(wù)器完成以下功能： 　?。?）生成客戶終端畫面：畫面應(yīng)可以以采油廠地圖做背景，按油井的近似地理位置顯示油井的基本運(yùn)行狀態(tài)，如是否開井、是否有報(bào)警等；鼠標(biāo)移動到油井位置可彈出信息框，顯示油井的基本運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、回壓、溫度等；鼠標(biāo)點(diǎn)擊該井轉(zhuǎn)入詳細(xì)的油井信息畫面，提供了顯示示功圖、查詢歷史記錄、進(jìn)行功圖對比等功能選項(xiàng)。 　　（2） 安全管理：① 系統(tǒng)應(yīng)能對用戶采用基于組的權(quán)限控制方式，對終端采用基于區(qū)域的控制方式；② 系統(tǒng)向用戶提供以下權(quán)限：系統(tǒng)管理、終端管理、控制、瀏覽，能控制每個用戶對每個終端的訪問權(quán)限；③ 系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)注冊（修改）新用戶，并為用戶分配權(quán)限；負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)級參數(shù)，包括：生產(chǎn)井缺省輪詢周期、生產(chǎn)井缺省保持日期；④ 一般授權(quán)用戶可以添加（修改）其管轄范圍內(nèi)的終端的配置參數(shù)。 　　（3） 通過查詢配電實(shí)時數(shù)據(jù)庫，獲取配電線路的實(shí)時數(shù)據(jù)顯示在地圖背景上，使小隊(duì)用戶可以及時掌握油井供電情況，當(dāng)發(fā)生停井時能更好地分析停井原因。 　?。?） 報(bào)警管理：接收通訊服務(wù)器采集的數(shù)據(jù)，通過配置庫中配置的變換參數(shù)和報(bào)警限值設(shè)定，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工程值，并與報(bào)警限值比較，如果需要產(chǎn)生報(bào)警，則交給報(bào)警和事件處理軟件。 　?。?） 歷史數(shù)據(jù)存儲：可對每個采集點(diǎn)配置歷史存儲周期，歷史存儲方式可以在以下兩種方式中選擇：變化保存、定時保存。并和關(guān)系數(shù)據(jù)庫通訊，把生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，為上層更深層次的數(shù)據(jù)開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。 　?。?）實(shí)時生產(chǎn)報(bào)表子系統(tǒng)：紫金橋軟件提供了功能十分強(qiáng)大的報(bào)表系統(tǒng)，能生成各類報(bào)表：如班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)等統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 　?。?） Web服務(wù)系統(tǒng)：通過WEB服務(wù)器，授權(quán)用戶不需要安裝任何其它軟件，通過操作系統(tǒng)所帶的IE瀏覽器即可訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 　　 　　通過紫金橋軟件把各個分散的油井在油田統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)平臺上管理起來，并且與油田其它上位管理系統(tǒng)有機(jī)集成，為數(shù)字油田的建設(shè)提供準(zhǔn)確、實(shí)時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為油田的信息化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。