数字化油田监控解决方案

0 采油厂数据远传监控系统 方案书 2017 年 12 月 1 1 1设计依据设计依据 1 1建设数字化油田的发展要求建设数字化油田的发展要求 油田的一个采油厂由多口油井 计量站 管汇阀组 转油站 联合站 原油 外输系统 油罐以及油田的其它分散设施组成 那么整个采油厂的各种设施的工作 状态及采出油品的数据 主要有温度 压力 流量等 就直接关系到油田生产的稳 定及原油质量 目前大多由人工每日定时检查设备运行情况并测量 统计采油数据 由于油井数量多且分布范围由几十至上百平方公里 这种方式必然使工人劳动强度 加重 并且影响了设备监控与采油数据的实时性 甚至准确性 所以油厂的自动化 信息化就显得极为突出 随着网络信息化的飞速发展和生产数据的日积月累 采用传统的管理方式和 数据手工记录模式已不能满足现代企业的发展要求 生产信息的数据统计和查询的 网络化已成为现代企业提高工作效率 降低生产成本的有效手段 XXX 本着建设数 字化油田 创一流油田企业的发展目标 迫切要求分布广泛的现场生产统计数据实 现网络化 2 2系统概述系统概述 根据反复的实地考察 了解到目前采油厂下的部分联合站和电泵站已有完整 的数据采集系统 且已完成前端数据采集工作 但由于各个数采系统所用软件均来 自不同厂家 因此数据暂停留在各监控站点服务器中 并未实现数据全局共享 为了实现油田数据信息化 网络化 打破各个监控现场相互之间长期形成的 信息孤岛 局面 本系统采用目前国际上最先进的远程监控系统 利用现有的局 域网络基础 通过网际组态软件 WebAccess 的远程数据传输功能 实现数据的网间 共享以及实时监控 本方案详细的从网络架构 采集原理 记录方式 数据通讯规 约 网络安全等多方面 针对 XXX 采油厂广泛分布各地的监控站点的数据信息提出 完整的监控解决方案 2 3系统组成原理 根据采油厂目前各个监控子系统的特点 结合网际组态软件 WebAccess 的网 络架构 实现原理如下图所示 根据系统原理图 在各个联合监控站点和电泵站监控中心的数采系统服务器 中安装 WebAccess 监控节点部分软件 Scada Node 对于已有数采系统软件的站点 通过 WebAccess 提供的标准数据接口如 DDE OPC ODBC 等从现有的数采系统中提取 动态实时数据 同时要求现有的数采系统至少提供一种便于数据共享的标准数据接 口 对于尚未建立数采系统的站点 则需要建立数据采集系统 通过 WebAccess 本 身自带的上百种设备驱动直接和底层硬件进行通讯 实现数据的采集 除进行数据 采集远传之外 WebAccess 还可以根据监控点的设备分布情况和工艺流程 绘制监 控界面和报警 报表 曲线图等 使监控人员有身临其境的感觉 同时各监控站点 可以利用本地打印机进行报警信息 报表数据的打印输出 在采油厂的监控中心配置一台数据存储 网络发布的 WebAccess 服务器 各个 监控站点通过网络将采集到的动态实时数据经软件优化的数据传输协议高速上传到 二厂监控中心的 WebAccess 服务器中 进行数据存储 同时 WebAccess 服务器起到 监控站点和客户端的连接作用和图形界面的网络发布 管理层的任何领导都可以通 过标准的浏览器登陆 WebAccess 服务器对现场的生产情况进行实时监控 其监控界 面效果与各个监控站点完全相同 包括全部的警报 报表 图表信息 操作记录等 且当任何某一监控站点发生报警时 其他处于监控网络中的 PC 机都会有报警信息产 生 实现 一方报警 八方响应 的全局互动 确保报警信息第一时间得到有效处 理 最大限度降低因设备状态异常而带来的损失 局域网内甚至是互联网内的管理人员的 PC 机必须安装 WebAccess 客户端插件 WebAccess 服务器通过授权用户名 密码的方式审核远程访问者的身份 极大地保 护生产数据的安全性 4 4 数据采集传输原理数据采集传输原理 根据采油厂所辖监控站点的实际情况 充分发挥已有数采系统的功能 结合 WebAccess 组态软件的兼容性 扩展性和跨平台性的功能特点 整个系统采用国际 上标准通用协议 OPC ODBC DDE 等多种协议方式并存的软件结构 其中黄色箭头代 3 表数据传输方向 图 2 数据传输原理图 5 5 WebAccessWebAccess 实时监控软件实时监控软件 WebAccess 是美国著名专业从事自动化 HMI SCADA 系统组态软件研发与应用的 BroadWin 科技有限公司开发的一种基于 WEB 技术监控系统 WebAccess4 0 中文版是 根据中国自动化控制国情开发的中文版软件 远程互联网访问 中央监控室中央监控室 WebAccess 服务器服务器 采用 采用 Web Server 的站点发布方式 数采系统数采系统 ORACAL 数据库 服务器 ODBC 厂长厂长 技术科技术科 集输科集输科 防火墙 办公局域网络 基于 WebAccess 的 管理层网络通讯技 术 基于 B S 架构的远 程调度管理层的网 络通讯技术 基于 B S 架构的 HTTP 访问技 术 基于国际标 准通信协议 的网络通信 技术 端口映射 NAT 技术 数采系统数采系统数采系统数采系统数采系统数采系统电泵站电泵站 数采系统数采系统 4 图 2 WebAccess 软件架构 WebAccess 是以网络浏览器 Internet Explore 为基础 并将 TCP IP 协议内置 于软件核心中 互联网的开放性便成为 WebAccess 系统的有机构成部分 整个系统 与互联网无缝连接 客户端无需负担额外费用便可通过标准网络浏览器对系统进行 访问 进行在线动态编辑 随时随地掌握系统动态 与传统系统不同 基于其内置 的互联网连接性 WebAccess 支持的客户端不受数量限制 是最佳成本的互联网控 制方案 同时 WebAccess 的多叠式网络安全架构也保护终端用户的数据和整个系统 6 6 系统实现功能系统实现功能 6 1 实时监控实时监控 WebAccess 监控主机 将实时采集从现场层送上来的现场重要数据 如 电 压 电流 含水率 含油率 压力 温度等 并将数据以图文并茂的形式显示于监 控页面中 监控人员可以根据屏幕显示对现场的情况进行实时监视 即当现场发生 任何变化 如有报警信息产生 WebAccess 监控主机 将随之变化并发出警报信息 在监控层的操作人员将第一时间内得到现场的警报信息 警报信息的表现方式除可 以在屏幕上会有动画 闪烁 列表等提示外 还可以以声音 网络 E MAIL 短信等方式 通知不在现场的管理人员 5 6 26 2 多样式的报警信息多样式的报警信息 当系统有报警产生时 操作员可以根据上图中在线报警栏中的信息提示得知警 报 同时 在线警报 按钮也会呈现红色闪烁状态 点击进入 报警摘要 画面中 在主画面中 不同的报警信息也会有不同的报警显示形式 WebAccess 提供多媒体 语音报警 动画闪烁报警 弹出窗口报警 发送 E MAIL 报警等 可以实现全方位的 报警信息通报 在线报警栏中的报警信息 在每一个监控页面都是相同的 无论现 场还是远程监控站 而且所有站点的的报警信息是全局联动的 可以让操作人员最 短时间内发现报警信息 解决故障 6 36 3 数据记录 报表显示数据记录 报表显示 WebAccess 提供实时曲线 历史曲线对数据进行显示记录 以方便用户根据曲 线走势进行系统分析 还提供报表查询 打印功能 有值班报 日报 月报 可根 据需要输入起始时间 终止时间和采集频率的不同而查询相应时间段的数据报表 还可以通过高级选项设定查询数据的显示类型 如最大值 最小值 平均值等 用 户可以直接将报表输出打印或发送 E MAIL 到指定邮箱 发送报表格式为 HTML 格式 可以轻松将报表粘贴到 EXCEL 等工具软件进行处理加工 WebAccess 提供标准的 ODBC 接口可以将数据记录到关系型数据库 SQL ORACLE ACCESS 方便采油厂上 层管理系统直接读取历史数据库中的全部历史数据 6 46 4 InternetInternet 访问功能访问功能 1 1 支持 支持 3A3A 访问访问 由于油田行业的特性决定了其监控点的地域分散性 传统的监控方法会耗用大 量的人力 物力 财力 WebAccess 系统软件基于 Internet 来实现信息交互 综合 与共享 实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问 真正做到局域和远程信息的 实时监控 数据资源的综合共享 以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理 WebAccess 支持 3A 访问 Anywhere Anytime Anyplace 任何地点 任何时间 任 何位置 也就是说油田生产情况的管理不一定在中控室进行 可在任何授权人员方 便的地方进行 而且 WebAccess 打破了传统的价格观念 开放了管理层的网络扩展 让管理层不需要支付额外的费用 便可随意增加系统中远程访问监控数量 为未来 6 管理层网络扩展提供了广阔的免费空间 2 2 支持远程故障诊断与报警 支持远程故障诊断与报警 一旦将传统的监控系统延伸到因特网上 油田各阶层管理人员即便是在千里之 外也可以完成他的职责 系统报警信息可送达有关管理人员的电话手机 提示系统 运行状况 通过因特网 不仅可以完成监控职责 而且还可以进行远程故障诊断 可以通过因特网持续了解自己设备的运转情况 当设备运行在非正常状态时 可以 立即采取措施避免事故发生 当然可以减少运行管理费用 可以说 基于因特网的 远程监控技术代表着油田自动化的发展方向 3 3 支持 支持 PocketPocket PCPC WebAccess 系统的另一特点是支持 Pocket PC 掌上电脑 通过采用 WinCE 为 平台的 Pocket PC 可利用无线网络技术接入 WebAccess 系统 浏览系统结构 了解 系统工作状况 显示被控设备状态参数 并且可以在授权的情况下对运行参数做调 整 这大大方便了出差在外的管理人员随时随地掌握现场信息 6 56 5 事件记录事件记录 WebAccess 对系统运行中的操作 数据变化 报警等提供分类的信息查询功能 6 5 1运行记录 系统运行中的多种操作如电源的开关 用户的登陆退出等都可记录在 运行记 录 中 操作员也可以通过 ODBC 记录查询运行记录 图 8 通过 ODBC 查询运行记录 6 5 26 5 2 报警记录报警记录 系统运行过程中产生的报警信息都会被记录 记录内容包括 报警点 产生时 间 报警值 报警类型 报警限定等 用户可以在线打印报警记录信息 为用户分 析报警产生原因 查找事故来源提供有利依据 7 同样 操作员也可以通过 ODBC 记录查询报警记录 6 5 36 5 3 系统记录系统记录 操作员进入系统后所做的所有操作都会自动由 系统记录 记录下来 操作员 可以通过 ODBC 查询来查询这些记录 6 66 6 权限设定权限设定 由于生产监控系统上升到 Internet 互联网 系统安全性的问题也是不容忽视 的 WebAccess 的多叠式网络安全架构起到了天然的安全屏障功能 整个系统中任 何监控中心或现场站的操作人员 在进入现场与远程监控界面时 都需需要各自不 同的用户名 密码 而其使用的用户名 密码就直接决定了操作人员能够监控界面 的内容及是否拥有监控和控制的权力 而全部用户名 密码的分配以及权限划分工 作都由监控中心的 WebAccess 工程节点负责配置 WebAccess 监控软件提供五个用 户权限等级 同时 WebAccess 还使用了区域和安全等级的概念以保护系统数据不受 随意修改 6 76 7 与上层管理系统的集成与上层管理系统的集成 WebAccess 的采集节点提供 API 接口 上层管理系统可以编写简易的 API 程序 从采集节点读取 写入整个系统中的任何 I O 点的数据 同时还提供标准的 ODBC 数 据接口 WebAccess 提供的两种接口可以读取现场的全部实时数据和历史数据 实 现与上层管理信息系统的数据共享 6 86 8 远程监控远程监控 由于 WebAccess 与生俱来的网络架构 使得其具有强大的远程监控功能 在整 个网络内任何装有 WebAccess 客户端插件的计算机 登陆监控中心的服务器 即工 程节点 经过严格的身份验证后 可以在 Web 浏览器内看到和现场完全相同的监控 画面和实时数据 如果其管理权限中拥有控制能力 可以直接远程对现场的抽油机 电潜泵等设备进行启停操作 真正做到了远程与现场的零距离监控 而在现场的采 集节点中则详细记录了其操作的全部过程 7 WebAccess7 WebAccess 优势特点优势特点 8 在本项目方案中 WebAccess 的优势功能体现的淋漓尽致 是其他软件所无法 匹敌的 主要有以下几点 1 远程诊断维护远程诊断维护 无论是办公网络内的领导还是或监控中心的中控室 WebAccess 服务器 都支 持工程的远程维护 即监控系统出现任何问题 或需要根据监控内容的更改修改界 面或参数配置 保障了在最短的时间内完成监控人员的修改要求 2 高速的数据传递高速的数据传递 WebAccess 监控主机 的数据传送采用数据优化处理 是目前国际上最先进 的数据优化算法 无论是工厂办公网络或远程互联网都可以保障高速的实时数据刷 新 3 免费无限客户端免费无限客户端 由于 WebAccess 与生俱来的网络核心架构 致使其客户端是免费的 而且是无 限的 这相对于其他组态软件来说绝对是无法企及的 对于 XXX 这样有大规模监控 需求的企业单位来说 无疑