數據采集SCADA系統的研發與應用

楊嘉琦

[摘 要] 油氣集輸過程中如壓力、流量、溫度等這些數據都需要進行實時監管來保證生產的正常運行。如何高效、可靠地采集這些關鍵數據，則離不開信息化技術的應用。文章闡述了基于油氣物聯網與云虛擬化這兩項關鍵技術開發的數據采集SCADA系統項目。根據目前使用情況看，該項目的實施可有效地解決目前生產單位的迫切需求，具有“可推廣、可復制”的應用前景。

[關鍵詞] 信息化；數據采集；云技術；SCADA

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 03. 025

[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）03- 0060- 04

1 概 述

油氣集輸系統是油田生產的重要組成環節，這部分數據不僅關系到井下的采收率與計產，還與安全環保有著密切聯系。那么，為了確保生產能夠持續穩定的運行，對這些數據的有效監管則顯得尤為重要。物聯網技術與云虛擬化技術越來越廣泛的應用到油田生產中，只有利用好這些技術才能更好的服務于油田生產，提高油氣田采收與開發效率。

2 SCADA系統設計

該項目結合吉林油田實際生產需求，進而研制出一套數據采集SCADA系統，其主要應用于井組自動化控制與實時數據采集傳輸等方面。該系統架構包括兩個部分：首先，前端設備由傳感器（Sensor）、可編程遠程傳輸單元（RTU）、4G LTE通信模組、二次開發顯示界面及相關電氣器件等設備組成；其次，后端設備為云計算中心，包括Web管理軟件服務器、實時數據庫服務器、歷史數據庫服務器及IIS發布服務器等。最后，設立集中監控中心，通過B/S系統實現對現場數據的實時展示及下發相應指令控制，以便于專業技術人員進行決策與分析。

自主研發的SCADA系統與PLC系統、DSC系統相比，具有性價比更高、與無線通信網絡搭配更加密切的特點，更為適合油田這樣地域廣闊的應用環境。

3 油田SCADA系統實際應用

目前，吉林油田各采油廠員工自然遞減率較快，勞動強度逐年增加。尤為顯著的是采油廠計量間的值班人員，往往要一職多崗，導致了生產數據提交滯后問題的出現。因此，解決計量間人員緊張問題，早日實現無人值守化管理迫在眉睫。經實際調研，在吉林油田新民采油廠三隊實施了SCADA系統的建設與應用，通過采集油間壓力、溫度、質量流量、摻輸流量及水間注水壓力、流量來滿足采油三隊對日常生產數據的需求。利用自動化采集方式，可達到降低數據傳輸風險，減少人工勞動強度，提高辦事效率，確保生產穩定運行的目的。

由圖1可知，SCADA系統基本原理是利用RTU的AI輸入端采集傳感器信號，并通過A/D轉換將模擬信號轉換成數字信號，經4G傳輸至云端服務器。隨之云服務器對采集數據進行集中處理，進而實現對數據的實時更新、歷史數據定時存儲、 IIS數據發布及B/S系統展示等功能。與第三方SCADA系統相比，自主研發的SCADA系統進行了更多優化配置，首次引入了主電路過欠壓保護、短路自保、RTU異常聲光報警等一系列功能，有效提高了設備的穩定性，進而降低設備維護成本。

如果說RTU是數字采集SCADA系統的核心，那么平臺軟件則是指揮這套核心設備的大腦。平臺軟件系統好不好用，是決定系統設計優劣的直接標準，而軟件系統的穩定性是確保數據采集持續、準確的關鍵。云平臺技術的興起可有效解決這一難題，利用云端虛擬化技術可將服務器進行統一部署，進而實現數據的統一上傳與統一存儲。

系統軟件本著“統一平臺、資源共享”的原則，將SCADA系統作為一個子系統模塊集成在已有的物聯網信息化管理平臺框架中，并利用單點登錄方式進行系統登錄。如圖2所示，利用管理員賬號登錄信息管理平臺，點擊登陸即可進入如圖3所示的信息管理平臺主界面。

選擇信息管理平臺中的計量間功能子模塊進入如圖4所示的軟件界面。

當前顯示界面為27#井組數據采集流程。采集數據為單環注水壓力、注水流量、干線壓力、井環溫度、壓力、計產量油等，數據采集頻率為10秒。通過該軟件界面管理人員可清晰掌握集輸系統下各類參數的實時狀態，當發生問題時可針對相應問題進行整改，效果十分直觀。在軟件頁面上端有導航標簽，使用人員可進行點擊對其他信息進行查看。

將實時采集的信息記錄下來，并根據這些數據加以分析利用，SCADA系統才能夠起到真正的作用。當然，只是將數據采集點記錄下來保存在數據庫中，其功能顯然是不完整的。只有將相關數據進行分析，得出相關結論，形成報表進行輸出，這樣才能讓數據“活”起來。

如圖5所示，將采集的數據按照天進行統計，每隔半小時一次，這樣管理人員即可針對不同時間段來對數據進行查看與分析，如數據差值比對、時間間隔產量差計算等。

4 應用效果

由于技術儲備充分，該項目僅用時2個月就完成了新民采油廠三隊5個計量間的數據采集系統建設。項目的實施真正意義上實現了“無紙化”辦公模式，可以說為今后計量間無人值守管理提供了基礎。由于系統均為通信公司自主研發，無需第三方公司介入，可為采油廠節省維護費用百萬余元。相信隨著更多自動化設備的陸續上線，不僅在生產效率上得到有效提高，還可為人員急缺方面帶來幫助。

主要參考文獻

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