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油田遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案

  作者:admin 發(fā)表日期:2010-9-5 已經(jīng)有5545位讀者讀過此文


油田遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案

方 案 說 明

目 錄

1 摘要 2

2 系統(tǒng)總架構(gòu)圖 2

3 采油站本地監(jiān)控 4

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面 5

3.2 數(shù)據(jù)記錄顯示 7

4 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊 8

5 信息中心監(jiān)控服務(wù)器 9

5.1 信息中心監(jiān)控效果 9

5.2 雙機(jī)熱備的安全架構(gòu) 10

5.3 歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線 10

5.4 報(bào)警處理 11

5.5 報(bào)表樣式 11

6 網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布及資源共享 11

7 相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用 13

8 總結(jié) 13

9 產(chǎn)品規(guī)格附錄 14

9.1 Adam系列產(chǎn)品 14

9.2 FAS2046產(chǎn)品規(guī)格 15

9.3 赫立訊MA8系列產(chǎn)品規(guī)格 16

9.4 WebAccess技術(shù)規(guī)格 17

1 摘要

 油田的一個(gè)采油廠由多口油井、計(jì)量站、管匯閥組,轉(zhuǎn)油站,聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施組成,那么整個(gè)采油廠的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出油品的數(shù)據(jù)(主要有溫度、壓力、流量等)就直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定及原油質(zhì)量。目前大多由人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并測量、統(tǒng)計(jì)采油數(shù)據(jù)。由于油井?dāng)?shù)量多且分布范圍由幾十至上百平方公里,這種方式必然使工人勞動(dòng)強(qiáng)度加重,并且影響了設(shè)備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,甚至準(zhǔn)確性。也同時(shí)存在筆誤,作假等隱患。這樣會(huì)導(dǎo)致上層無法正確了解到現(xiàn)場的真實(shí)情況,并且不能根據(jù)生產(chǎn)所消耗的實(shí)際勞動(dòng)力等數(shù)據(jù),制定較有效、靈活的處理方案。所以油廠的自動(dòng)化、信息化就顯得極為突出。

 隨著網(wǎng)絡(luò)信息化的飛速發(fā)展和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的日積月累,采用傳統(tǒng)的管理方式和數(shù)據(jù)手工記錄模式已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展要求。生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢的網(wǎng)絡(luò)化已成為現(xiàn)代企業(yè)提高工作效率,降低生產(chǎn)成本的有效手段。要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)分析,指令的遠(yuǎn)程下達(dá)以及對設(shè)備的控制等功能,迫切要求分布廣泛的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

 為了實(shí)現(xiàn)油田數(shù)據(jù)信息化、網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全局共享,廠長、總工等管理人員利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)查看其監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù),打破各個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場相互之間長期形成的“信息孤島”局面,本系統(tǒng)采用目前國際上最先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),通過網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)間共享以及實(shí)時(shí)監(jiān)控。本方案詳細(xì)的從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、采集原理、記錄方式、數(shù)據(jù)通訊規(guī)約、網(wǎng)絡(luò)安全等多方面,并對油田廣泛分布各地的監(jiān)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息提出完整的監(jiān)控解決方案。

 完整的油田監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)分為三層架構(gòu),分別是:采油現(xiàn)場的本地監(jiān)控系統(tǒng)、信息中心的中心采集服務(wù)器、廠區(qū)內(nèi)局域辦公網(wǎng)絡(luò)。

 采油現(xiàn)場本地應(yīng)有相對獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng),現(xiàn)場的操作人員可以隨時(shí)對采油設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和設(shè)置。各采油站現(xiàn)場根據(jù)其規(guī)模和功能,其監(jiān)控對象的數(shù)量會(huì)有不同,而且各采油站也從管理的角度來分為有人值守和無人值守兩種,本系統(tǒng)架構(gòu)圖中分別就有人值守和無人值守配置不同的解決方案。

 由于油田的范圍很大,各監(jiān)測點(diǎn)之間以及監(jiān)測點(diǎn)與中心之間距離很遠(yuǎn),難以架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò),即使條件較好的油田架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)其前期投入成本及維護(hù)成本都非常高。所以本方案中推薦使用目前最為先進(jìn)的無線技術(shù)GPRS作為通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。

 信息中心作為收集各采油站的數(shù)據(jù)中心,負(fù)責(zé)接收從GPRS傳回的全部現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等原始數(shù)據(jù)。除了遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場的生產(chǎn)情況外,還可以對這個(gè)數(shù)據(jù)做有效的統(tǒng)計(jì)、分析。信息中心通常位于廠區(qū)內(nèi)的有線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi),與辦公管理網(wǎng)相連接。信息中心的主機(jī)服務(wù)器將全部數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行發(fā)布。

 廠區(qū)管理層的相關(guān)人員,即可通過辦公局域網(wǎng)絡(luò)直接登錄至信息中心的服務(wù)器上,進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視以及各類報(bào)表數(shù)據(jù)的查詢。還可以透過互聯(lián)網(wǎng)的接口讓出差在外地的工程師瀏覽數(shù)據(jù)。

3 采油站本地監(jiān)控

 采油站本地監(jiān)控分前端采集模塊、集中采集控制器、監(jiān)控主機(jī)三個(gè)部分,在中間層數(shù)據(jù)采集控制器,采用了嵌入式數(shù)字控制器FAS-2046,由FAS-2046來實(shí)現(xiàn)收集整理下層設(shè)備采集的數(shù)據(jù),并由它向上傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)。而前端數(shù)據(jù)采集模塊則選用研華公司的系列產(chǎn)品,其中主要以它的ADAM系列I/O模塊為主。這些I/O模塊支持多種形式的接口連接方式,與底層的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行連接。由于他們采用了獨(dú)特的架構(gòu)設(shè)計(jì),以及高性能的技術(shù)指標(biāo),可以讓這些控制器和模塊在惡劣的環(huán)境下正常工作,同時(shí)在面板設(shè)計(jì)方面也具有安裝簡單、靈活等特點(diǎn)。

 FAS-2046控制器,采用目前經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際考驗(yàn)并廣泛使用的實(shí)時(shí)OS技術(shù),提供一套Windows CE.net解決方案,支持多種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口,兩個(gè)以太網(wǎng)、一個(gè)RS-232 和兩個(gè)RS- 232/485 串行等通訊接口用于通訊。具有開放、可擴(kuò)展以及無風(fēng)扇無磁盤的設(shè)計(jì)優(yōu)勢。自帶I/O,并且可以通過串口擴(kuò)展遠(yuǎn)端I/O。強(qiáng)大的圖形化編程工具(FAS-pro)支持對FAS-2046的控制邏輯開發(fā),使他的控制效果更加出色。詳細(xì)資料可參見產(chǎn)品規(guī)格附錄的 FAS2046產(chǎn)品規(guī)格。

 而ADAM5510系列是通用傳感器到計(jì)算機(jī)的便卸式接口模塊,內(nèi)置微處理器使其可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理,模擬量I/O,數(shù)字量I/O數(shù)據(jù)顯示和RS-485通訊等功能。ADAM5510系列分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)體積緊湊,符合現(xiàn)場總線的趨勢,對于象RS-485和Modbus等流行的現(xiàn)場總線架構(gòu),ADAM5510系列提供多種不同的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),內(nèi)置的可編程I/O范圍及報(bào)警輸出增強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。它支持各種通訊介質(zhì),如雙絞線、無線調(diào)制解調(diào)器及光纖等。ADAM5510的選擇要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況而確定具體的型號(hào)及規(guī)格。詳細(xì)資料可參見產(chǎn)品規(guī)格格附錄的Adam系列產(chǎn)品。

 由于FAS-2046采用WinCE.Net為運(yùn)行平臺(tái),用戶可以自行開發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序,同步運(yùn)行于FAS-2046系統(tǒng),而且FAS-2046除擁3個(gè)串口外,還具備兩個(gè)以太網(wǎng)接口,其網(wǎng)絡(luò)通訊能力更強(qiáng),較適合一些有特殊控制要求的環(huán)境。而ADAM5510 用DOS環(huán)境,其系統(tǒng)封閉強(qiáng),安全性、穩(wěn)定性較高,采用插槽式自由配置I/O點(diǎn)比例,更加靈活。實(shí)際工程中,可根據(jù)實(shí)際情況和需要進(jìn)行選擇。

 現(xiàn)場配置工控機(jī),作為現(xiàn)場監(jiān)控主機(jī),整個(gè)監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控內(nèi)容全部由Webccess軟件的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(SCADA)完成。WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(Scada Node)能通過串口或以太網(wǎng)等通訊方式與下層的數(shù)據(jù)采集控制器FAS-2046或ADAM5510系列進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送,即可以從控制器上抓取現(xiàn)場的各項(xiàng)數(shù)據(jù),同時(shí)也可以向下發(fā)指令通過控制器來控制底層設(shè)備的運(yùn)行操作變化。

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面

 WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(Scada Node)將實(shí)時(shí)采集從現(xiàn)場層送上來的現(xiàn)場重要數(shù)據(jù)(如:電壓、電流、含水率、含油率、壓力、溫度等),并將數(shù)據(jù)以圖文并茂的形式顯示于監(jiān)控頁面中,監(jiān)控人員可以根據(jù)屏幕顯示對現(xiàn)場的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,掌握現(xiàn)在設(shè)備的運(yùn)行情況,當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生任何變化(如有報(bào)警信息產(chǎn)生)WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(Scada Node)將隨之變化并發(fā)出警報(bào)信息。

 在監(jiān)控層的操作人員將第一時(shí)間內(nèi)得到現(xiàn)場的警報(bào)信息,警報(bào)信息的表現(xiàn)方式除可以在屏幕上會(huì)有動(dòng)畫/閃爍/列表等提示外,還可以以聲音/網(wǎng)絡(luò)E-MAIL/短信等方式通知不在現(xiàn)場的管理人員。

3.2 實(shí)時(shí)和歷史曲線

 每一個(gè)點(diǎn)的秒、分、時(shí)、日歷史數(shù)據(jù)都可以被記錄在監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中單獨(dú)的文件中。從而可以更加迅速的查看歷史曲線,點(diǎn)的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以同時(shí)在數(shù)據(jù)記錄曲線中瀏覽。

 歷史記錄的最小間隔單位是秒,且根據(jù)不同的顯示方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類存儲(chǔ),保證在查看年度報(bào)表時(shí)無需重新計(jì)算,顯示速度快。

 WebAccess還允許用戶自定義實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢顯示樣式。

3.3 數(shù)據(jù)記錄顯示


 WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(Scada Node)提供實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示記錄,以方便用戶根據(jù)曲線走勢進(jìn)行系統(tǒng)分析;還提供報(bào)表查詢、打印功能,有值班報(bào)、日報(bào)、月報(bào),同時(shí)也可以根據(jù)需要,輸入起始時(shí)間、終止時(shí)間和采集頻率的不同而來查詢相應(yīng)時(shí)間段的數(shù)據(jù)報(bào)表。還可以通過高級(jí)選項(xiàng)設(shè)定查詢數(shù)據(jù)的顯示類型,如最大值、最小值、平均值等。用戶可以直接將報(bào)表輸出打印或發(fā)送E-MAIL到指定郵箱。發(fā)送報(bào)表格式為HTML格式,可以輕松將報(bào)表導(dǎo)出到EXCEL等工具軟件進(jìn)行處理加工。

 所有的數(shù)據(jù)都將存儲(chǔ)于本地硬盤,以便隨時(shí)查詢歷史記錄。

 由于現(xiàn)場采集站根據(jù)其管理方式不同,而分為有人值守和無人值守,以上所介紹的是有人值守。相對于有人值守,無人值守的數(shù)據(jù)采集方式與有人值守完全相同,僅僅只是因?yàn)楝F(xiàn)場無操作人員,不需要配置監(jiān)控主機(jī),而是由FAS2046直接將現(xiàn)場信息透過網(wǎng)絡(luò)向上傳送,并直接接受上級(jí)下達(dá)的控制指令。

 

 

 

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