油田數字化監控系統運維體系探討

劉毅

[摘 要]隨著數字油田的不斷推進，油田內的數字化設備不斷增加，數字化系統的運維難度越來越大。數字化系統的建設與應用需要投入大量的儀表、自控系統、網絡、軟件等，其中任何一個環節出現問題都會直接影響系統正常運行，運維技術、工作量、及時性是應用好系統的重要因素。在建設數字化油田的同時，需要建立有效的運維體系。運維體系的建立，既要考慮油田開采技術以及建設專業管理隊伍，也要考慮應用外部技術提高管理水平。本文從建立網絡運維組、建立嚴格的管理機制、儀表運維等方面探索建立數字化系統運維體系的途徑。

[關鍵詞]數字化;運維;數字化運維

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.071

[中圖分類號]TP308[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）04-0-02

1 ? ? 油田數字化建設的現狀

隨著油田勘探開發技術的進步，油田采油規模不斷擴大，油田數字化建設的規模也持續擴大，各種生產數據的自動采集、實時監控、數據實時傳輸等數字化建設提高了企業效益，降低了員工勞動強度，實現了增加油水井、增加站庫、不增人的目標，降低了崗位員工的工作量，全面提高了管理水平（如圖1）。但是，數字化油田的規模在擴大的同時，還缺乏相對完善的運維體系，建好的數字化監控系統過了質保期后，因運維能力不足導致系統癱瘓。運維是保證數字化油田設備正常運行、降低員工工作量的重要因素。因此，油田在進行數字化建設的同時還要建立有效的運維體系。網絡、組態軟件、現場儀表、PLC、工控機是數字化監控系統的主要組成部分，其中任何一項環節出現問題都會影響整個系統正常運行，因此，數字化系統運維需要做好每一個環節，才能真正推進油田數字化發展。

2 ? ? 油田數字化監控系統運維中存在的問題

網絡是生產數據傳輸的必須途徑，監控系統所需的網絡分為好幾種。現場儀表與PLC之間通常使用信號線或網線連接，PLC與工控機之間通常使用網線連接，工控機內的生產數據如需上傳企業網必須經過光纜等，這幾種傳輸方式有一個中斷都會影響監控系統的正常運行。前線網絡中斷的原因大多是人為破壞，尤其在站內外施工頻繁時，由于現場施工人員不了解光纜線路，經常會破壞站內、站外、企業網的地埋光纜，導致生產數據不能及時傳輸。或者即使光纜維護隊伍進行及時搶修，光纜恢復了原來的通訊功能，但光纜的繼續應用會受到一定的影響，光纜損耗增加，光纖傳輸質量降低，進而會影響網絡運行的速度。

數字化系統建設驗收合格后，各項系統能夠穩定運行，但工控機的操作方面容易出現問題。現場操作人員缺乏計算機操作的知識和經驗，經常會誤操作，導致工控機內的組態軟件運行出現錯誤，組態軟件甚至會崩潰，使整套監控系統癱瘓。此外，一些操作人員會將移動存儲設備隨意連接在工控機上。筆者經過實際調查發現，現場很多工控機運行速度緩慢，大多數都存在計算機病毒，作為工業控制設備的工控機感染計算機病毒后，會給企業的生產、監控管理帶來巨大的安全隱患。因此，建立嚴格的管理機制對于數字化系統的運維至關重要。

自動化采集儀表是數字化系統的基礎，只有儀表讀數準確、及時，才能支撐起整個數字化系統，但是，現場儀表是整個數字化系統中損壞率最高的環節。儀表有正常使用期限，其中，壓力變送器、溫度變送器等現場儀表容易受到雷擊、突然停電、突然來電等情況的影響，雷擊會使儀表內部的電子元件受到過電流、過電壓的沖擊，導致電子元件損壞，頻繁停電、來電會損壞儀表的供電裝置，從而影響儀表的正常使用。筆者所在的油廠共有6 110臺自動化儀表，1 158臺定量摻水裝置，大部分使用時間比較長，出現故障的概率比較大。目前，全廠只有11人負責儀表維修及儀表的更換工作，在超負荷工作的狀態下很難及時維修儀表。

組態軟件是現場數據采集存貯、顯示、數據自動更新的核心，筆者所在油廠使用的組態軟件多種多樣，目前主要的組態軟件有組態王（KINGVIEW6.53）、西門子（西門子WINCC6.0）、力控（6.1SP）、美國記憶（ifix 5.0），紫金橋（紫金橋監控組態軟件6.5）。由于每個數據監控采集點的硬件供貨廠商以及使用的組態軟件不同，軟件運維人員不僅需要熟練掌握組態軟件的操作方法，還要了解PLC和現場儀表的基本運行原理，從而才能編寫和修改工控機內的組態軟件。此外，有一些井、站的監控系統，還具備工業控制功能，操作人員在中控室就可以遠程操控現場設備的運行、停止，改變設備的運行參數等，不僅使用組態軟件，還使用各種數據庫。因此，軟件運維人員需要具備多方面的數據庫編程知識。

3 ? ? 建立運維體系

數字化運維不僅要求運維人員必須具備軟件編程專業的技術知識，還要求建立一個合理的組織機構和嚴格的管理機制，形成嚴密的運維體系。

3.1 ? 建立網絡運維組

網絡運維組主要負責數據傳輸網絡的日常運行維護，需要保證網絡運維的及時性，通過多部門聯合解決數據傳輸光纜的破壞次數。首先，設計部門設計施工路線時應該避開光纜輻射地區，如必須通過該地區，要綜合考慮施工路線，減少對光纜的破壞。其次，施工部門在施工時應盡量聯系光纜使用單位，確認施工區域是否有光纜，最大限度地減少光纜的破壞次數。最后，光纜維護部門應做好光纜敷設位置信息的定位工作，無論是站內、站外，還是企業網的光纜安裝地面標識，并將定位信息積極提供給相關部門，做好光纜線路保護工作。

3.2 ? 建立嚴格的管理機制

針對工控機的日常管理，相關部門必須建立完善的管理機制。第一，工控機操作人員必須經過相關培訓后才可以操作工控機，其他無關人員禁止操作。第二，除專業維修人員外，其他人禁止將移動存儲設備與工控機進行連接，如發現則嚴肅考核。第三，工控機屬于敏感信息設備，不允許工控機與企業網進行直接連接，如需進行數據交互，必須安裝相應的網絡隔離設備，或采取專網專用的措施。第四，建立問責機制，每臺工控機指定專門的負責人，如因操作不當或管理疏忽導致工控機癱瘓，直接問責工控機負責人。第五，制定完善的工控機管理的規章制度，減少工控機出現故障的概率。

3.3 ? 儀表運維

儀表運維不僅需要運維人員具備專業的儀表維修技能，還需要企業建立合理的運維流程。維修流程應設定為：發現故障→診斷→制訂維修方案→實施→正常運行→經驗分享。儀表使用單位發現故障后，應及時匯報上級單位采油礦，并配備專門的儀表管理人員。儀表管理人員需具備儀表基礎知識，可以對儀表的故障原因作出初步判斷，然后反饋給儀表維修人員，維修人員根據反饋制訂維修方案，到達現場進行維修或者更換。在順利解決故障后，相關單位應及時分享經驗，及時分析儀表出現故障的原因，確保以后碰到同樣的故障問題時能夠及時解決，且可以通過分享平臺分享給其他維修人員，為以后開展儀表維修工作提供有效的技術支持。

3.4 ? 軟件運維

當一套監控系統投產時，軟件運維人員必須全程跟蹤，特別是在工控機和組態軟件安裝時，一定要在現場和廠家溝通好，確定組態軟件的版本、品牌以及對外數據接口情況，了解監控系統的運行原理。同時，若工控機出現問題，可以直接采用工程備份恢復組態軟件。

軟件運維人員需要熟練掌握全廠組態軟件的操作方法及所使用的數據庫類型。正常驗收合格以后的組態軟件一般不會出現問題，但是系統實施一段時間后，一些站點可能會在流程上出現改變，此時，組態軟件內的報表、流程、數據展示等功能需要軟件運維人員用組態軟件進行修改。

目前，油田企業的數字化監控一般通過站內工控機的顯示屏進行展示，如果生產數據要在企業網進行Web展示需用戶單位自行解決，這就需要軟件運維人員利用組態軟件和實時數據庫進行數據的二次開發，并需要熟悉數據庫的開發及工控機中實時數據庫的轉換工作。此外，油田企業應定期組織培訓，聘請組態軟件方面的專家對運維人員進行培訓，不斷提高運維人員的運維能力。

4 ? ? 結 語

油田數字化是油田開發走向成熟的必然趨勢，也是油田發展的必經之路。數字化油田的基礎投資比較高，應用后如果收效甚微會給油田帶來巨大的損失。因此，建立一個及時、高效的運維系統是數字化油田正常運行的保障，能夠從根本上提高油田的數字化水平，優化用工模式，提高用工效率。

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