基于Web的遠程油田監控系統

南通職業大學技師學院

基于Web的遠程油田監控系統

徐麗鐘南通職業大學技師學院

為有效開展油田地面系統簡化工作，降低石油生產成本，提高油井的自動化管理水平，研制了基于Web的遠程油田監控系統。以ASP.NET開發技術、XML技術和AJAX技術等程序開發技術為基礎，使用B/S與C/S模式相接合的方式，實現信息層、控制層以及設備層三層網絡的數據交互。通過計算機網絡技術將現場儀表、數據采集單元、無線網橋和監控中心計算機設備進行有效集成，實現數據采集和傳輸的實時性。現場試驗表明，該系統具有管理便捷、實時高效和操作方便等諸多優點，可滿足數字化油田的監控要求。

Web；監控系統；OPC技術；AJAX技術；B/S模式

多年來石油生產基本采用人工巡檢、人工數據采集，單井計量采用進站集中計量的管理模式。由于油井分布分散，環境復雜，傳統的管理模式難以保證一線生產設備的正常運轉和生產數據的有效收集，且需要大量的地面管線投資。為有效開展油田地面系統簡化工作，降低石油生產成本，提高油井的自動化管理水平，研制了基于Web的遠程油田監控系統。

1 遠程油田監控系統開發

1.1 系統分布式架構選擇

C/S模式是建立在局域網的基礎上，而B/S模式是建立在廣域網的基礎上的。C/S架構軟件的應用服務器運行數據負荷較輕，數據的儲存管理功能較為透明；但C/S架構需高昂的維護成本且投資大。B/S架構軟件維護和升級方式簡單、成本降低、選擇更多，應用服務器運行數據負荷比C/S重。B/S的硬件（服務器）投入略高于C/S，軟件投入低于C/S。在安裝專用客戶端軟件方面，B/S無限制，而C/S有限制，在技術升級更新方面，B/S只需升級服務器，C/S則需要全部升級；B/S的維護費用低于C/S，B/S的先進性高于C/S。

C/S與B/S混合模式是一種典型的異構體系結構，基于C/S模式的體系結構和基于B/S模式的體系結構各有特點，C/S模式技術成熟，而B/S模式則在Internet環境下有巨大的應用前景[1-2]。實踐證明，將C/S模式與B/S模式結合在一起構建基于網絡的應用系統是當前較理想的設計方法和必然趨勢。

1.2 Web開發技術及OPC技術

OPC[3]是為不同供應廠商設備和應用程序之間的軟件接口標準化，使其數據交換更加簡單化的目的而提出的。OPC服務器是按照各個供應廠商的硬件所開發的，使之可以吸收各個供應廠商硬件和系統的差異，從而實現不依存于硬件的系統構成。

OPC技術規范把硬件供應商和應用軟件開發者分離開來，使得雙方的工作效率都有很大提高。軟件開發商無需了解硬件的實質和操作過程，就能訪問OPC數據服務器中的數據，尤其是開發商在已使用了組態軟件進行實時監控的過程控制系統基礎上，用C++等高級語言開發系統時，大大簡化了過去從設備傳輸數據的復雜過程。在油田監控系統開發中，應用OPC技術實現了VC應用程序和RSView32的數據交換，間接地實現了VC應用程序與PLC的通信，獲得了很好的結果。

ASP.NET可產生執行動態、互動和高性能的Web服務應用程序；同時，用來存儲數據的XML[4]非常適合Web傳輸，而HTML用來顯示數據。AJAX使Web應用更加動態智能，可提供表現能力豐富的AJAXUI組件，可使因特網應用程序更小、更快，更友好。AJAX[5]是一種獨立于Web服務器軟件的瀏覽器技術，獨立于瀏覽器和平臺。Web應用程序較桌面應用程序有諸多優勢，能夠涉及廣大的用戶，更易安裝、維護和開發。AJAX可完善因特網應用程序，提高系統性能，優化用戶界面。AJAX開發需理解傳統的MVC架構，限制應用層次之間的邊界，考慮C/S環境的外部和定型MVC邊界。

2 系統的實現與應用

采用Web開發技術，使用B/S與C/S模式相結合的系統分布式構架，結合油井實際情況，設計了基于Web的遠程油田監控系統。通過實驗運行驗證，基于Web的遠程油田監控系統運行良好、可靠性高、實時性強。基于Web的遠程油田監控系統已在勝利油田某區塊應用，效果良好，提高了此區塊的生產效率。油田監控系統實現了數據采集、數據處理和動態監控等功能，系統數據流程如圖1所示。

圖1 系統數據流程

具體實現功能如下：①數據采集和處理功能，通過PLC控制系統采集現場設備狀態信號，通過OPC數據協議采集油井數據及計量系統數據，對現場采集的數據進行計算歸檔；②畫面動態顯示和控制功能，畫面顯示動態、直觀和形象，可為操作人員提供完全等同于現場的監控效果；③報表功能和歷史數據存儲功能，報表數據的生成和打印采用操作員命令方式，按照預先定義的格式自動產生所有的標題和表頭，并打印報表；④參數設定和密碼保護功能，人工設定、修改油井相關參數，系統設置管理員密碼、工程師密碼和操作員密碼，擁有相應密碼的人才能進行相應功能的操作。

Web服務器端采用ASP.NET作為Web頁面開發工具，用戶操作流程如圖2所示。基于Web的遠程油田監控系統可將動態數據實時發布。采用ActiveX控件作為客戶端人機界面功能模塊來構建動態網頁，具有遠程監控頁面上的功能單元模塊，提高了系統的維護性。

圖2 用戶操作流程

監控系統在勝利油田已被廣泛應用，取得了良好的效果。

3 結論

以ASP.NET開發技術、XML技術和AJAX技術等程序開發技術為基礎，使用B/S和C/S模式相接合的方式，實現信息層、控制層以及設備層三層網絡的數據交互。通過計算機網絡技術將現場儀表、數據采集單元、無線網橋和監控中心計算機設備進行有效集成，實現數據采集和傳輸的實時性。通過現場試驗表明，該系統具有管理便捷、實時高效和操作方便等諸多優點，可滿足數字化油田的監控要求。

[1]孫乾．基于Web的油藏動態分析系統設計與開發[D]．北京：中國石油大學碩士論文．2011.

[2]郭凱．基于GPRS抽油機在線故障診斷監控器的研究與設計[D]．蘭州：蘭州理工大學碩士論文，2009.

[3]韓江洪，陸陽．面向對象設計在DCS中的應用[J]．計算機研究與發展，1996（12）：926-932.

[4]肖兵，李利軍．基于無線網絡及GPRS的油田監控系統設計[J]．低壓電器，2010（17）：24-27.

[5]曹丹．基于Web的油田設備網絡信息管理模式[J]．油氣田地面工程，2013，32（12）：54-55.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.048