組態(tài)軟件示功圖在油田的應用

摘要

　　油田自動化信息系統(tǒng)建設主要包括油井遠程監(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)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡資源自動加載到廠級實時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應用提供開放的數(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)，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設備正常運轉、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)論述。

1.系統(tǒng)要求

　　對電潛泵井停機、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警；對抽油機井停機、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警。線路來電瞬間，也作為異常情況報警。
　　采油隊監(jiān)控機按照管理權限僅能查詢本隊油井的工作狀態(tài)、實時收據(jù)、及相關通信模塊工作狀態(tài)、配電線路工作狀態(tài)。
　　抽油機井示功圖、電流圖（或功率圖），除定時采集保存外，采油隊可根據(jù)生產(chǎn)情況，手動選擇油井井號，實時索要示功圖、電流圖（或功率圖）。
　　當電潛泵井出現(xiàn)過載停機故障時，將停機前一分鐘內(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)。
　　采油隊監(jiān)控機具有靜態(tài)數(shù)據(jù)瀏覽和編輯等功能：包括抽油機型號、配置電機型號、油井井號、沖程、線路名稱、量程上、下限、報警上、下限、油井井況等方面的數(shù)據(jù)，并能夠添加新開油井、刪除停產(chǎn)油井、修改作業(yè)井的基本數(shù)據(jù)。
　　系統(tǒng)具有示功圖、電流圖（或功率圖）、電流、電壓等參數(shù)的實時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視功能，可方便地了解長時間的參數(shù)變化情況，方便快速分析。
　　系統(tǒng)應將地理概念引入圖形系統(tǒng)，使圖形能反映地理信息，可以非常直觀形象反映整個油區(qū)的工作狀況。
　　采油廠、礦與相關科室能夠通過瀏覽器查詢廠、礦、隊油井的工作狀態(tài)與實時數(shù)據(jù)，當天停井情況、開機時率統(tǒng)計，以及歷史數(shù)據(jù)與歷史記錄。
　　電泵井 SU 主要進行電壓、電流、油井回壓、井口溫度等參數(shù)的測量。抽油機井SU 主要進行示功圖、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有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量等參數(shù)的計算功能。

2.系統(tǒng)架構

　　井口控制器采集油井示功圖、電量、回壓、溫度等參數(shù)，經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或者數(shù)傳電臺，以CDMA/GPRS 專線方式或者數(shù)傳電臺接口(RS232) 接入采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器，廠礦小隊的計算機可以用瀏覽器或客戶端方式對實時數(shù)據(jù)庫進行訪問。井口控制器改變以往只采電壓、電流有效值地模式，而是實時采集計算電機電量參數(shù)，可為配電線路自動化系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)。
　　6kV 配電線路遠方終端、采油廠通訊機、實時數(shù)據(jù)庫、配電SCADA 應用服務器、工作站等，利用CDMA/GPRS 網(wǎng)，組成配電線路自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電線路運行狀況的實時監(jiān)控和管理。
　　集輸站庫自動化系統(tǒng)與輸油管線泄漏檢測系統(tǒng)均是相對獨立的一個系統(tǒng)，經(jīng)局域網(wǎng)將系統(tǒng)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳采油廠實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享。
　　通過B/S 模式，可以使管理者瀏覽和查詢?nèi)珡S實時數(shù)據(jù)，及時了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。也可以通過C/S 模式對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析。
　　為了保證系統(tǒng)的時鐘一致性，系統(tǒng)配備專用的GPS 時鐘，用于同步全網(wǎng)的系統(tǒng)時鐘，包括定時與各FTU、SU 遠方對時。
　　系統(tǒng)中通訊機、實時數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器等重要節(jié)點采用雙機熱備用配置，保持主機和備機之間數(shù)據(jù)的一致性，使主、備機可以在故障時可以隨時切換運行。　　數(shù)據(jù)中心采用雙網(wǎng)冗余配置，且與油田局域網(wǎng)隔離，當主網(wǎng)出現(xiàn)故障，備網(wǎng)可隨時切換為主網(wǎng)運行。　　網(wǎng)絡安全性設計，采用防火墻、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡隔離、用戶權限管理等技術和手段保證網(wǎng)絡和信息的安全。用戶權限管理工作包括系統(tǒng)用戶資料庫管理、用戶注冊、用戶級別設置、用戶權限設置等主要內(nèi)容。
　　目前全油田網(wǎng)絡范圍內(nèi)已建立起了病毒防治體系，因此本系統(tǒng)病毒防治依照油田統(tǒng)一規(guī)范執(zhí)行。

3.軟件說明

　　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)服務器、采油隊等用戶使用的監(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)結構如下圖所示：

　　油井監(jiān)測系統(tǒng)軟件由通訊軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、命令處理軟件、報警和事件處理軟件、安全控制軟件、圖形界面軟件和圖形制作軟件組成。
　　通訊軟件主要負責通過設定的通訊規(guī)約和接口與現(xiàn)場設備進行通訊，獲取現(xiàn)場設備所采集的數(shù)據(jù)或向現(xiàn)場設備發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。
　　數(shù)據(jù)處理軟件主要負責將通訊軟件得到的原始數(shù)據(jù)按現(xiàn)場采集點的類型進行轉換、判斷是否需要產(chǎn)生報警及數(shù)據(jù)存儲管理。
　　命令處理軟件主要負責處理用戶的下發(fā)命令、將命令轉換為通訊服務器的控制指令，并協(xié)調(diào)多個用戶同時下發(fā)命令時的關系。
　　報警和事件處理軟件負責實現(xiàn)預定的報警效果、對報警和事件進行記錄、存儲。
　　安全控制軟件負責管理系統(tǒng)用戶的認證和授權信息，對系統(tǒng)用戶進行身份認證和權限檢查。
　　圖形界面軟件和圖形制作軟件用于生成和顯示用戶圖形界面。

4.系統(tǒng)流程為：

　　油井的數(shù)據(jù)由油井終端負責采集，油井終端上裝通訊模塊，采集到的數(shù)據(jù)由通訊模塊送至位于采油廠信息中心的通訊服務器。數(shù)據(jù)經(jīng)處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。采油廠用戶通過應用服務器獲取系統(tǒng)服務，應用服務器訪問實時數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)。
　　由用戶發(fā)起的操作，如手工召測數(shù)據(jù)、更改配置等，由應用服務器進行處理，并通知通訊服務器執(zhí)行相應的操作。
(1) 數(shù)據(jù)采集功能
　　數(shù)據(jù)定時采集：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置，最小為1 分鐘，最大為255 分鐘；
　　按需數(shù)據(jù)采集：采油廠用戶終端可在任何時刻請求召喚一口或多口井的數(shù)據(jù)；
　　通訊控制功能：啟動/停止對油井終端的數(shù)據(jù)采集、切換終端使用的通道等；通道質(zhì)量監(jiān)視及故障診斷，通訊流量計算；
　　GPS 對時：接入GPS 時鐘信號，定時統(tǒng)一全系統(tǒng)時鐘，并向各油井終端發(fā)送對時命令；可支持多種通訊規(guī)約、多種通訊通道；添加/刪除油井終端，修改終端通訊參數(shù)，如地址、通訊規(guī)約、數(shù)據(jù)召喚周期等；修改油井終端參數(shù)，如各種報警限值，抽油機沖程、沖次、各傳感器量程等參數(shù)，并將必要的參數(shù)下發(fā)到油井終端；
(2) 數(shù)據(jù)處理功能
　　事項報警處理功能：系統(tǒng)對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當數(shù)據(jù)越限值時可生成報警記錄。可定義報警的音響效果，活給出語音報警提示；
　　事件記錄，系統(tǒng)記錄所有用戶操作、通訊事件和終端報警；
　　數(shù)據(jù)保存周期可按不同數(shù)據(jù)類型設置為逢變即存、10 分鐘、30 分鐘、60 分鐘（保存周期應大于等于采集周期）；
　　權限管理。所有系統(tǒng)操作均有授權控制；
(3) 人機界面功能
　　界面循環(huán)顯示：授權用戶可選擇油井，使基本信息界面可自動循環(huán)顯示，顯示時間可在5 秒-30 秒之間以秒為單位設置；
　　報警發(fā)生時，可自動推出報警畫面，并伴有聲音或語音報警；
　　結合地理位置圖顯示油井信息，如開/關井，基本運行數(shù)據(jù)等；
　　結合地理位置圖顯示與油井相關的電力線路運行信息，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；
　　計算功能：支持常用函數(shù)功能；
　　歷史數(shù)據(jù)綜合查詢及生成報表；
　　遙控啟/停井（預留功能）
(4) 系統(tǒng)維護功能
　　為油井終端維護人員提供手持終端，以便于現(xiàn)場維護，并可在局信息網(wǎng)出現(xiàn)故障時接收現(xiàn)場的報警信息；
(5) 報表功能
　　可自定義報表格式，生成EXCEL 報表。