油田設備數據采集與存儲方案設計

陳小泉

摘? 要：充分利用設備實時數據，是實現智能油田的必要條件。油田現場一般都存在大量設備，設備自動化程度較高，大部分設備運行過程中，運行參數能夠通過傳感器實時傳入中控系統，數據會一直保存在中控服務器中，形成數據孤島。為了充分利用這些數據，進行設備狀態分析、趨勢預測，需要從多套中控系統取出數據，通過網絡遠傳回后端數據中心。同時還需要提供人工錄入的方法，以便在沒有傳感器的情況下，還能及時采集上報設備運行數據。該文針對不同采集方式，分別對數據采集和數據存儲進行設計分析。

關鍵詞：中控系統? 實時數據? 關系數據? iFix? iHistorian

中圖分類號：TP311.52 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（c）-0052-02

1? 數據采集

數據采集分為現場控制系統自動采集及手工采集兩種方式，自動采集采用GE Proficy iFix[1]（以下簡稱iFix）軟件實現，手工采集分為手工數據錄入或Excel數據導入兩種方式，采用.Net自定義開發實現，通過開放系統錄入界面進行手工錄入或Excel模板導入。

1.1 自動采集

系統通過開放的OPC技術，采用iFix讀取現場中央控制室的工業控制計算機[2]上的設備實時數據，并將其持久化，為基礎數據集中存儲及應用分析提供數據源。采集頻率與自控系統數據刷新頻率一致，可根據實際情況修改采集頻率。由于設備實時數據傳輸頻率較高，而油田傳輸通道較長（幾百公里，且部分鏈路為窄帶通信），傳輸通道故障可能性較高，鑒于此情況，需要傳輸通道支持緩存，便于通道恢復時數據不丟失，該方案采用iFix的自帶功能來實現傳輸緩存，按1000點、10s/次頻率和7天緩存周期來估算，約占用緩存空間230MB。每次傳輸帶寬大約8K。

油田設備實時數據采集包括3個部分內容：單井數據、地面流程數據、設備參數。單井數據包括井口參數（溫度、壓力、回壓）、井下參數（溫度、壓力、流量、狀態等）。地面流程參數包括分離器參數、溫度、壓力、流量、液位、閥門開關狀態、管線流量、溫度、壓力等。設備參數：包括運行狀態、累計運行時間等，另外，每類設備按專業特點不同有所區別。部分數據需要直接連接設備機柜獲取，如部分透平發電機參數。

1.2 手工采集

對于一些無法自動從控制系統獲取的數據，提供手動錄入或Excel導入方式。可以采用.Net技術框架平臺自定義開發，系統界面供用戶手工錄入數據或提供導入功能由用戶使用Excel模板導入數據。手工采集的數據包括生產單元每日生產概況、生產運行詳細信息、重點設備運行狀態及故障信息、海管集輸相關信息、化驗分析記錄、生產單元能耗和排污信息。

2? 數據存儲

數據存儲分為實時數據存儲及關系數據存儲，實時數據庫采用GE Proficy iHistorian[3]（以下簡稱iHistorian）產品，關系數據庫采用ORACLE 11g數據庫產品，實時數據庫數據源自iFix的現場實時數據自動采集，關系數據庫數據部分源自現場用戶的手工輸入及Excel導入，部分則是由實時數據定時或人工轉化為關系數據存入關系數據庫。

2.1 實時數據存儲

實時數據采用iHistorian實時數據庫進行存儲，實時數據庫數據源自iFix采集的現場控制系統數據。存儲頻率默認為10s，可根據實際情況調整存儲頻率。

數據存儲需要按照規范進行，按照設施、數據來源、位置、中控點描述等實現實時數據/歷史數據存儲。由于涉及多套設施和中控，為了便于識別和避免重復，實時參數點需要明確相應命名規則。在實時參數點命名時，增加區域位置識別信息，點命名規則如下。

（1）參數點命名組成：區域描述+位置描述+中控點描述+傳感器類型，分隔符用“-/_”。

（2）區域描述：是指參數點所歸屬設施或設備所處物理區塊，有層級關系，以下劃線區分，如ZJ_ZW12-3。

（3）位置描述：說明參數點所歸屬設施或設備所處物理位置，可以和設備位置樹相結合，加上設備名稱;層級關系用下劃線識別。

（4）中控點描述：直接取中控原Tag點即可。

2.2 關系數據存儲

關系數據采用ORACLE 11g關系數據庫進行存儲，關系數據庫數據部分源自現場用戶的手工輸入及Excel導入，部分則是由實時數據定時或人工轉化為關系數據存入關系數據庫。按照專業分別建立對應的生產數據，如生產數據、設備運行數據、作業數據等。從各種數據來源獲取數據后，分專業及不同類型進行存儲，針對已分類的保存數據，可以進行歷史查詢、數據統計曲線分析對比等。

數據分類主要包括注冊信息、設施生產綜合信息、生產參數信息、設備運行信息、儲運信息、化驗信息、節能減排信息。

2.3 實時轉關系

iHistorian自帶的SDK開發包，利用高性能API函數[4]進行數據調用，通過編制定時任務或手工采集頁面調用API函數進行數據的查詢讀取轉并轉換為關系數據，保存至關系數據庫中，完成實時數據到關系數據的轉換。

3? 結語

通過自動采集和手工錄入的方式，能夠及時讀取到現場設備運行數據，同時，針對這兩種方式，方案中提出不同的數據存儲方式，基本上能夠滿足設備數據遠傳和存儲的要求。后期在這個基礎上，可以不斷擴展，覆蓋整個油田的相關設備。數據的自動化采集和存儲能夠打破現場數據孤島，減輕工作人員的手工采集強度，也能夠為其他系統提供有效的數據支持。

參考文獻

[1] 張勵.IFIX在西湖泵站自動化系統中的應用[J].自動化應用，2018（3）：90，99.

[2] 胡徐彥.海上平臺油水處理系統的自動控制[J].油氣田地面工程，2014（1）：72-73.

[3] 朱浩.iHistorian在集團公司數據平臺的應用[J].自動化應用，2018（2）：79-80.

[4] 劉玉玲.實時數據庫日志模塊訂閱與發布機制研究[D].北京交通大學，2008.