組態軟件示功圖在油田的應用

　　摘要

　　油田自動化信息系統建設主要包括油井遠程監控、配電線路自動化系統、輸油管線泄露監測、集輸站庫自動化監控等四個部分，其目的是利用現場監控系統，實現數據源頭自動采集，借助油田現有網絡資源自動加載到廠級實時數據庫，為各級管理部門應用提供開放的數據平臺，使生產和管理人員及時控制和掌握生產動態，從而實現整個生產過程的自動化；并可以對取得的實時數據進行統計、分析、優化，從而為保證生產設備正常運轉、降低生產成本提供重要依據論述。

　　1.系統要求

　　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。

　　采油隊監控機按照管理權限僅能查詢本隊油井的工作狀態、實時收據、及相關通信模塊工作狀態、配電線路工作狀態。

　　抽油機井示功圖、電流圖（或功率圖），除定時采集保存外，采油隊可根據生產情況，手動選擇油井井號，實時索要示功圖、電流圖（或功率圖）。

　　當電潛泵井出現過載停機故障時，將停機前一分鐘內三相電流（Ia、Ib、Ic）與線電壓(如Uab)的數據上傳數據庫，為電泵故障診斷提供分析數據。

　　采油隊監控機具有靜態數據瀏覽和編輯等功能：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據，并能夠添加新開油井、刪除停產油井、修改作業井的基本數據。

　　系統具有示功圖、電流圖（或功率圖）、電流、電壓等參數的實時趨勢、歷史趨勢監視功能，可方便地了解長時間的參數變化情況，方便快速分析。

　　系統應將地理概念引入圖形系統，使圖形能反映地理信息，可以非常直觀形象反映整個油區的工作狀況。

　　采油廠、礦與相關科室能夠通過瀏覽器查詢廠、礦、隊油井的工作狀態與實時數據，當天停井情況、開機時率統計，以及歷史數據與歷史記錄。

　　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、日用電量等參數的計算功能。

　　2.系統架構

　　井口控制器采集油井示功圖、電量、回壓、溫度等參數，經CDMA/GPRS 網或者數傳電臺，以CDMA/GPRS 專線方式或者數傳電臺接口(RS232) 接入采油廠通訊機、實時數據庫服務器，廠礦小隊的計算機可以用瀏覽器或客戶端方式對實時數據庫進行訪問。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，可為配電線路自動化系統提供所需的數據。

　　6kV 配電線路遠方終端、采油廠通訊機、實時數據庫、配電SCADA 應用服務器、工作站等，利用CDMA/GPRS 網，組成配電線路自動化系統，實現對配電線路運行狀況的實時監控和管理。

　　集輸站庫自動化系統與輸油管線泄漏檢測系統均是相對獨立的一個系統，經局域網將系統采集的生產數據上傳采油廠實時數據庫，實現網上數據共享。

　　通過B/S 模式，可以使管理者瀏覽和查詢全廠實時數據，及時了解現場生產情況。也可以通過C/S 模式對生產數據進行統計、分析。

　　為了保證系統的時鐘一致性，系統配備專用的GPS 時鐘，用于同步全網的系統時鐘，包括定時與各FTU、SU 遠方對時。

　　系統中通訊機、實時數據庫服務器、應用服務器等重要節點采用雙機熱備用配置，保持主機和備機之間數據的一致性，使主、備機可以在故障時可以隨時切換運行。數據中心采用雙網冗余配置，且與油田局域網隔離，當主網出現故障，備網可隨時切換為主網運行。網絡安全性設計，采用防火墻、數據加密、網絡隔離、用戶權限管理等技術和手段保證網絡和信息的安全。用戶權限管理工作包括系統用戶資料庫管理、用戶注冊、用戶級別設置、用戶權限設置等主要內容。

　　目前全油田網絡范圍內已建立起了病毒防治體系，因此本系統病毒防治依照油田統一規范執行。

　　3.軟件說明

　　油井生產監測系統由安裝在油井上的監測終端、安裝在采油廠級的通訊和數據服務器、采油隊等用戶使用的監測界面、現場通訊系統和管理通訊系統五個部分組成。系統結構如下圖所示：

　　油井監測系統軟件由通訊軟件、數據處理軟件、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約和接口與現場設備進行通訊，獲取現場設備所采集的數據或向現場設備發送數據和指令。

　　數據處理軟件主要負責將通訊軟件得到的原始數據按現場采集點的類型進行轉換、判斷是否需要產生報警及數據存儲管理。

　　命令處理軟件主要負責處理用戶的下發命令、將命令轉換為通訊服務器的控制指令，并協調多個用戶同時下發命令時的關系。

　　報警和事件處理軟件負責實現預定的報警效果、對報警和事件進行記錄、存儲。

　　安全控制軟件負責管理系統用戶的認證和授權信息，對系統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.系統流程為：

　　油井的數據由油井終端負責采集，油井終端上裝通訊模塊，采集到的數據由通訊模塊送至位于采油廠信息中心的通訊服務器。數據經處理后存入實時數據庫。采油廠用戶通過應用服務器獲取系統服務，應用服務器訪問實時數據庫獲取數據。

　　由用戶發起的操作，如手工召測數據、更改配置等，由應用服務器進行處理，并通知通訊服務器執行相應的操作。

　　(1) 數據采集功能

　　數據定時采集：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據。系統定時召喚油井終端數據，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；

　　按需數據采集：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據；

　　通訊控制功能：啟動/停止對油井終端的數據采集、切換終端使用的通道等；通道質量監視及故障診斷，通訊流量計算；

　　GPS 對時：接入GPS 時鐘信號，定時統一全系統時鐘，并向各油井終端發送對時命令；可支持多種通訊規約、多種通訊通道；添加/刪除油井終端，修改終端通訊參數，如地址、通訊規約、數據召喚周期等；修改油井終端參數，如各種報警限值，抽油機沖程、沖次、各傳感器量程等參數，并將必要的參數下發到油井終端；

　　(2) 數據處理功能

　　事項報警處理功能：系統對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，當數據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，系統記錄所有用戶操作、通訊事件和終端報警；

　　數據保存周期可按不同數據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。所有系統操作均有授權控制；

　　(3) 人機界面功能

　　界面循環顯示：授權用戶可選擇油井，使基本信息界面可自動循環顯示，顯示時間可在5 秒-30 秒之間以秒為單位設置；

　　報警發生時，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，基本運行數據等；

　　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：支持常用函數功能；

　　歷史數據綜合查詢及生成報表；

　　遙控啟/停井（預留功能）

　　(4) 系統維護功能

　　為油井終端維護人員提供手持終端，以便于現場維護，并可在局信息網出現故障時接收現場的報警信息；

　　(5) 報表功能

　　可自定義報表格式，生成EXCEL 報表。