油田生產信息網絡數據流量的監測*

重慶安全技術職業學院

油田生產信息網絡數據流量的監測*

蔣向東重慶安全技術職業學院

在油田網絡數據流量監測系統框架結構中，包括網絡數據計量器、網絡數據讀取器、應用程序管理器及終端系統運行器。網絡數據流量讀取器是油田監測系統中的組件部分，主要負責把終端系統傳輸的數據流量從Meter應用程序內下載至用戶終端系統。由于油田信息系統屬于一個大型的信息數據庫，因此在對流量監測過程中，既要保證流量監測信息的正確性，又要保證其完整性。MRTG技術可以為監控端口提供不同時間段的流量圖。在油氣田管理中，應用該技術把信號通過數據傳輸系統發送到中心控制室，能實現自動排污和濾罐反沖洗。

網絡數據；流量監測；性能分析；MRTG技術

傳統油田網絡系統在監測數據流量過程中存在一定問題，主要是因為在數據流量圖形編碼和譯碼的過程中，終端系統運行器沒有進行有效讀取，造成終端系統在讀取流量信息時不能對其進行有效控制。而現代終端系統運行器能夠對編碼的圖形進行相應的譯碼，使接收設備與終端設備在流量數據圖形整合上能夠達到一致性，從而控制傳輸的數據流量，確保運行系統的穩定性。

1 系統框架

在油田網絡數據流量監測系統框架結構中，包括網絡數據計量器、網絡數據讀取器、應用程序管理器及終端系統運行器。

網絡數據計量器主要負責對傳輸的數據包進行定期監測，記錄數據流量包傳輸的運行軌跡，并對數據信息進行壓縮。由于油田數據流量監測系統中運行的數據流量每秒鐘能達到10M，包內的數據信息占用信道的冗余大，造成傳輸線路中信道資源的浪費。而網絡數據計量器能對傳輸的數據信息進行檢索、轉換及處理，在信息流量檢索過程中，可對殘余的數據量進行切割，轉化為小數據塊，然后通過信道復用技術，將殘余的數據流量包進行清理。其次，計量器還能對傳輸的數據流量包進行壓縮，主要是因為油田系統傳輸的數據信息量較大，一般的傳輸信道難以滿足需求。

數據流量壓縮是對數據幀結構調整的過程，通信信道幀結構分為三層，依次為報頭、數據層、協議層。報頭中含有傳輸的少量數據信息，防止在傳輸過程中數據信息的丟失。傳統油田流量監控信息系統中，并沒有報頭傳輸的幀結構，大量的數據信息堆積在傳輸信道內，造成接收設備無法對傳輸的數據信息進行有效處理，產生數據包丟失的現象。數據層是對傳輸的數據流量封裝的過程，當數據流量達到25M時，濾波器便對傳輸的數據信息進行一次封裝，并將封裝好的信息進行編碼。該系統采用0和1碼子信息的轉化模式，每8個片段進行封裝一次，例如當油田信息系統傳輸的數據流為1100001000111010101時，每傳送8位信息代碼進行一次有效的封裝。如最后傳送的數據流量信息不足8位信息代碼，則在缺少的位數上補0。

網絡數據流量讀取器是油田監測系統中的組件部分，主要負責把終端系統傳輸的數據流量從Meter應用程序內下載至用戶終端系統。油田網絡數據流量監控系統中具有多個上傳和下載端口，但是傳輸線路中信道的個數有限，只具有32個傳輸信道，其中16路為上行鏈路，16路為下行鏈路。上行鏈路數據流量是將接收設備內存儲的流量信息傳輸至終端存儲器內，然后經服務器進行處理。從移動臺內接收到的數據流量信息由下行鏈路傳輸至接收設備內，將接收到的數據信息進行解碼讀取。但在油田網絡系統中上行鏈路中的流量信息大于下行鏈路的數據流量信息，造成流量傳輸信道內數據信息的堵塞。網絡流量讀取器能有效控制信道內的傳輸流量，保證上行信道內傳輸的流量大于下行信道內傳輸的流量。假設下行傳輸的數據流量為20Mbps，上行傳輸的數據信息量為15Mbps時，網絡數據流量讀取器能調節上行鏈路傳輸信道的帶寬，使其傳輸過程趨于平穩。一般傳輸信道的帶寬為100kHz，信息比特流之間時間間隙為0.0125s，時間間隙變小，傳輸的信道變寬，兩者之間呈反比關系。假設下行傳輸鏈路信道中，信息比特流的時間間隙為0.0100s，傳輸信道的帶寬為13M，調節比特流時間間隙時，要根據同步原理，保證上行鏈路與下行鏈路在相同時間片段內進行同時傳輸。最終調節下行信道的帶寬為10M，所占用的信道比3∶2，進而控制了上行鏈路中的傳輸數據流量。

應用程序管理器主要是防止傳輸信息流量中斷，在編碼程序上設定多個MeterReader的運行管理器。油田終端系統在傳輸數據信息時要經過應用管理器的監測，收集傳輸數據流量包中碼片信息的報頭，終端系統與應用程序管理器之間實現一對多的對應關系，保證每個數據流量包中的報頭信息都能實現監測。假設油田網絡中設置了一個Meter Reader運行管理器，所有傳輸的報頭信息都需要同一個運行管理器進行數據流量的監測。這樣既造成流量信息包內碼子片段的丟失，并且也增大了延時效應。當MeterReader運行管理器發生故障時，便會造成整個監測系統的癱瘓。為此，在設立運行管理器時采取多對多的運行方式，分散其他各個運行管理器的數據流量，提高運行效率，當其中一個MeterReader運行管理器發生故障時，其他各個站點內的MeterReader運行管理器會處理故障點處的數據流量包。

終端系統運行器主要完成數據流量包的加載功能，當運行管理器完成對數據流量的監測之后，便將監測后的數據流量包傳輸至終端系統內，完成對數據流量包的讀取功能。終端運行器內還有數據流量解碼器，完成對監測數據包內信息讀取的功能。這種解碼器采用的是正弦函數與余弦函數圖像轉化的過程，在接收設備編碼器運行過程中，能夠對監測的數據流量包進行正弦函數與余弦函數圖像的截取，轉化為反正弦和反余弦函數的圖像，然后在終端系統運行器內進行原圖像的讀取。假設接收設備編碼的圖像函數為sinx，但在流量系統監測讀取中的函數圖形為arccosx，此時終端監測系統便會發出糾錯碼，通知接收設備重新讀取函數圖像。只有當接收設備與終端數據流量監測設備圖形一致時，才能繼續傳輸數據流量信息，此時終端流量監測系統也會發出一組命令碼，通知接收設備繼續傳輸數據流量信息。

2 流量監測系統在油田中的應用

由于油田信息系統屬于一個大型的信息數據庫，因此在對流量監測過程中，既要保證流量監測信息的正確性，又要保證其完整性。在對流量監測信息正確性查詢時，首先要保證監測信道的空余度。假設上行鏈路中傳輸的監測信息流量的帶寬小于下行監測信息流量傳輸帶寬，便會造成監測信息流量的失真。在網絡數據流量讀取器中嚴格控制傳輸信道的寬度，可確保上行傳輸帶寬的需求。當上行鏈路與下行鏈路中的監測數據信息同時進行傳輸時，網絡數據流量讀取器也能有效控制同步的時間間隙，在規定時間內將監測的數據流量傳輸至終端系統內。

其次，在數據流量圖形解碼過程中，要保證數據流量監測的完整性，這樣才能在終端系統運行器中進行解碼。當終端系統運行器翻譯出的編碼圖形與接收設備傳達的編碼圖形不一致時，便會發出糾錯碼，通知接收設備重新發送編碼圖形。只有當接收設備與終端設備監測數據流量圖形一致時，才會保證接收設備繼續傳輸監測數據流量編碼的圖形。這種監測技術能夠保證油田網絡數據庫中數據流量的完整性與有效性。

3 MRTG軟件技術的應用

MRTG技術是指多路由器流量圖形生成器，它可以為監控端口提供不同時間段的流量圖。流量監控和分析是油田網絡管理的重要組成部分，可對網絡端口的輸入或輸出數據做周期性檢測。在油氣田管理中，應用該技術把信號通過數據傳輸系統發送到中心控制室，能實現自動排污和過濾罐反沖洗。

在排污環節，收油罐、沉降罐、反沖洗罐和反沖洗回收罐各自配有4個氣動蝶閥，通過污水控制柜的操作，來調整閥門的開啟和關閉，實現排污自動化管理；為適應對設備工藝流程的監控，需要在控制中心合理制定計算機系統。另一方面，采用電磁流量計測量來水流量，可以到達0.3的精確度。

4 結語

通過對油田網絡數據流量監測及性能分析研究，證明該監測方式可全面控制油田信息系統中的數據流量，將傳輸的流量無失真地傳輸至終端系統內，有效保證數據流量信息的完整性。這種流量監測技術不單適用于油田的生產管理，還可在其他領域中廣泛應用。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.012

基金論文：重慶市教委“行動導向教學法在高職實踐教學中應用的對策研究”（133262）；“基于心理學視角的化工企業安全生產管理機制研究”（14SKS18）。