氣田信息化建設中工業數據監控系統功能特點及應用

摘 要：工業數據監控系統對于實現氣田開采行業的遠程實時監控、井場數據傳輸以及井場工作動態的掌握起到了重要作用；在節約開采成本，提高管理水平和降低開采風險方面具有明顯優勢。文章主要介紹了基于監控組態軟件和SQL數據庫的作業區數據監控系統，該系統通過軟件組態，實現了對作業區下屬井場、單井的實時過程監控和顯示。

關鍵詞：信息化；數據監控系統；實時監控；監控組態軟件；井站

作為我國重要能源來源之一的天然氣行業，地理位置和地理環境都比較復雜，天然氣井場也相應分布范圍比較廣，位置比較差。目前大多數井站采用人工每日定時檢查設備運行情況和采集數據的工作方式。由于單位作業區管轄范圍內井場氣田的井站數量多且分布范圍很廣，多達幾十至上百平方公里，這種工作方式使得作業人員勞動強度大，設備監控和生產數據的實時性和準確性差。導致管理層難以正確及時了解到現場的真實運行情況，并根據生產數據制定靈活有效的處理方案。所以，為了既滿足氣田現代化管理的需要，使決策者及時了解生產現場的運行情況，同時又滿足工作人員對生產過程的實時監控，保證現場設備處于良好的運行狀態，氣田的自動化、信息化建設尤為重要。

1 信息化建設項目介紹

氣田信息化建設通常是從站控系統、區域控制中心、地區調度管理中心、總調度指揮中心逐步進行，在監控層，數據監控系統作為新的人機交互界面，最終將需要的監控數據和監控過程實時顯示出來，以供工作人員使用。旨在對作業區及所轄單井站、中心站以及集配氣站進行信息化建設和改造，以提高作業區信息化水平和管理水平。實現單井站、集配氣站、作業區生產數據的自動采集和傳輸，視頻和圖片的實時監控和傳輸，以及生產數據和視頻圖片的斷線續傳功能，實現了監控層生產數據和視頻圖片在同一監控系統的融合，為上級生產數據采集和視頻圖片傳輸預留了通訊接口。通訊網絡采用自建光纖和ADSL網絡結合的方式，實現生產網絡和辦公網絡的物理隔離，提高了數據傳輸的安全性和可靠性。

2 數據監控系統介紹

2.1 系統設計原則

作業區數據監控系統作為氣田整個工程的監控核心，為各個站場自動化專業化程度較高的控制系統提供了一整套解決方案。在設計系統整體結構及系統各部分軟、硬件結構時，主要遵循了以下幾項設計原則：（1）安全、可靠、穩定性原則：自動化系統在氣田的生產控制和生產管理過程中起著十分關鍵的作用，因此系統的安全、可靠、穩定性是系統設計的首選原則。（2）開放性原則：采用開放性系統，在今后系統的升級、維護和二次開發過程中都有較大的靈活性，因此在設計過程中堅持開放性原則。（3）技術先進性原則：系統必須保證一定的先進性，才能經受時間的考驗。（4）經濟性原則：經濟性原則不僅體現在設計過程中，而且會為系統維護降低成本。（5）操作、維護簡單性原則：系統不僅要功能完善，而且應該操作簡單，維護方便，這會為使用人員帶來很多益處。

2.2 監控組態軟件

信息化建設工程數據監控系統是基于監控組態軟件制作完成。本軟件，是企業信息化有力的生產監控數據處理平臺，為“數字化”氣田的“可視化”、仿真和信息分析與管理提供了有效的工具，可以完整的進行現實生產世界的虛擬與仿真，為氣田“模型化”提供基礎海量數據平臺，有效保證了氣田進行綜合生產管理與運營的高效、安全。

本軟件特點如下：（1）生產數據調度：實時數據處理量可以達到20萬點以上，數據吞吐量可以達到30萬點/秒，數據歸檔服務器支持Windows、UNIX、Linux等操作系統，并且支持數據冗余備份，極大提高了數據的安全性和數據處理效率，支持分布式報警、事件，支持網絡數據斷線存儲，恢復功能，并提供聲音報警通知。（2）通訊保障：能同時和國內外各種工業控制廠家的設備進行網絡通訊，可以支持各種網絡通訊方式，如撥號、電臺、以太網等，能適應多條通訊鏈路并行通信，保證通訊鏈路的冗余，解決了因為地理分散導致通訊網絡不穩定的隱患。（3）集成應用：支持B/S和C/S混合模式，構成的系統支持與視頻監控、多媒體、關系數據庫、報警管理、大型GIS系統嵌套等無縫集成。（4）開放性：開放的數據接口，強大的組件容器可以很好的和第三方軟件結合，數據庫開放C、C++、DBI、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流通訊接口，適應系統擴展的要求。（5）過程可視化技術：靈活方便的圖形設計環境，支持工程模板創建、數據模型、畫面模型，保證了多人合作的時候整體工程的風格統一、同步修改。工程模型的導入與導出、方便快速進行工程組態，方便的漸進色調色板，畫面分層，構建絢麗畫面。支持2D、3D等圖形模擬，保證了不會因為動態圖形效果造成系統資源的過度消耗。

2.3 系統技術特點

2.3.1 作業區信息化建設工程數據監控系統技術特點

（1）實現了監控層生產數據和視頻圖片在同一監控系統的融合；（2）增加井場3D工藝流程畫面，更加形象、直觀地展示了現場地實際流程；（3）增加視頻圖片定時抓拍功能，方便查看井站歷史狀況；（4）增加被動入侵連鎖功能，在布防狀態下，當有被動入侵時數據監控系統會及時進行抓圖并進行抓圖彈框，大大提高井站生產安全性；（5）具有對井站進行遠程語音喊話功能等。

2.3.2 作業區信息化建設工程數據監控系統功能

（1）實現安全高效的生產遠程數字化管理；（2）有效控制生產過程中的關鍵技術環節，實現大規模生產所要求的統一、協調；（3）提高生產效率，降低成本。

作業區通過該系統可實現對井場信息數據的采集、傳輸與發布。數據監控系統經過不斷完善，為天然氣開發和生產管理提供了及時、準確、全面的井場數據信息。完善了油氣田的信息化建設，方便了生產管理和綜合研究。

2.4 系統功能展示

2.4.1 井站總覽。按管網圖分布部署井站，清晰展示出各井站所在位置，方便操作工查看各個井站生產動態，可實現自動巡檢各個井站，實時顯示各井站通訊狀態、輸氣狀況，重要參數均設有對應面板，點擊參數即可查看和設置。

2.4.2 通訊拓撲。直觀展示出攝像機、RTU-集氣站——作業區的通信鏈路走向及通訊狀態，通訊狀態由鏈路顏色變化進行顯示，采用紅綠對比效果明顯，每個設備都有自己的設備信息。

2.4.3 3D工藝流程。3D圖形象顯示了站內的實際工藝流程，實時生產運行狀況參數就顯示在管道旁，形象直接。點擊參數數據即可查看該參數在一段時間內的變化曲線，更加方便了解各個參數的運行情況，有利于安全生產。

2.4.4 被動入侵抓圖。在布防狀態下，有人闖入井站會立刻觸發監控系統的被動入侵抓圖及彈框連鎖功能，以迅速捕獲井站狀況，大大提高生產安全性。

2.4.5 遠程關井操作。通過井安操作面板實現遠程關井，操作權限受用戶級別和權限所屬位置限制，需要管理員權限并且權限歸屬于作業區才能實現關井功能。

2.4.6 數據在線分析。建立實時分析系統，使用曲線及棒狀圖，更清晰地顯示出數據參數的變化情況，為操作員分析問題提供途徑，全面提升自動化應用與管理水平。

2.4.7 數據實時監控。建立實時數據統計，實現數據的分析與應用，滿足生產管理精細化的要求，全面提升自動化應用與管理水平。

2.4.8 實時視頻監控。融入的“實時視頻監控”功能實現了實時數據監控和實時視頻監控的結合，加強了對現場的設備管理，提高現場的安全性能。

作者簡介：歐宏（1970-），男，學士學位，畢業于西南石油學院石油天然氣加工專業，現從事油氣田電子信息系統安裝服務。