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                                    油田遠程監控解決方案

                                      作者:admin 發表日期:2010-9-5 已經有5255位讀者讀過此文


                                    油田遠程監控解決方案

                                    方 案 說 明

                                    目 錄

                                    1 摘要 2

                                    2 系統總架構圖 2

                                    3 采油站本地監控 4

                                    3.1 實時監控畫面 5

                                    3.2 數據記錄顯示 7

                                    4 GPRS無線網絡通訊 8

                                    5 信息中心監控服務器 9

                                    5.1 信息中心監控效果 9

                                    5.2 雙機熱備的安全架構 10

                                    5.3 歷史數據和歷史曲線 10

                                    5.4 報警處理 11

                                    5.5 報表樣式 11

                                    6 網絡信息發布及資源共享 11

                                    7 相關領域的應用 13

                                    8 總結 13

                                    9 產品規格附錄 14

                                    9.1 Adam系列產品 14

                                    9.2 FAS2046產品規格 15

                                    9.3 赫立訊MA8系列產品規格 16

                                    9.4 WebAccess技術規格 17

                                    1 摘要

                                     油田的一個采油廠由多口油井、計量站、管匯閥組,轉油站,聯合站、原油外輸系統、油罐以及油田的其它分散設施組成,那么整個采油廠的各種設施的工作狀態及采出油品的數據(主要有溫度、壓力、流量等)就直接關系到油田生產的穩定及原油質量。目前大多由人工每日定時檢查設備運行情況并測量、統計采油數據。由于油井數量多且分布范圍由幾十至上百平方公里,這種方式必然使工人勞動強度加重,并且影響了設備監控與采油數據的實時性,甚至準確性。也同時存在筆誤,作假等隱患。這樣會導致上層無法正確了解到現場的真實情況,并且不能根據生產所消耗的實際勞動力等數據,制定較有效、靈活的處理方案。所以油廠的自動化、信息化就顯得極為突出。

                                     隨著網絡信息化的飛速發展和生產數據的日積月累,采用傳統的管理方式和數據手工記錄模式已不能滿足現代企業的發展要求。生產信息的實時采集、數據統計和查詢的網絡化已成為現代企業提高工作效率,降低生產成本的有效手段。要實現現場數據和設備信息的實時采集和數據分析,指令的遠程下達以及對設備的控制等功能,迫切要求分布廣泛的現場生產數據實現網絡化。

                                     為了實現油田數據信息化、網絡化,實現數據全局共享,廠長、總工等管理人員利用現有的網絡系統查看其監控點的數據,打破各個監控現場相互之間長期形成的“信息孤島”局面,本系統采用目前國際上最先進的遠程監控系統,利用現有的局域網絡基礎,通過網際組態軟件WebAccess的遠程數據傳輸功能,實現數據的網間共享以及實時監控。本方案詳細的從網絡架構、采集原理、記錄方式、數據通訊規約、網絡安全等多方面,并對油田廣泛分布各地的監控站點的數據信息提出完整的監控解決方案。

                                     完整的油田監控系統應分為三層架構,分別是:采油現場的本地監控系統、信息中心的中心采集服務器、廠區內局域辦公網絡。

                                     采油現場本地應有相對獨立的監控系統,現場的操作人員可以隨時對采油設備的運轉狀態、生產數據、工作參數進行監視和設置。各采油站現場根據其規模和功能,其監控對象的數量會有不同,而且各采油站也從管理的角度來分為有人值守和無人值守兩種,本系統架構圖中分別就有人值守和無人值守配置不同的解決方案。

                                     由于油田的范圍很大,各監測點之間以及監測點與中心之間距離很遠,難以架設有線網絡,即使條件較好的油田架設有線網絡其前期投入成本及維護成本都非常高。所以本方案中推薦使用目前最為先進的無線技術GPRS作為通訊網絡傳輸介質。

                                     信息中心作為收集各采油站的數據中心,負責接收從GPRS傳回的全部現場生產數據、設備狀態等原始數據。除了遠程監視現場的生產情況外,還可以對這個數據做有效的統計、分析。信息中心通常位于廠區內的有線局域網絡內,與辦公管理網相連接。信息中心的主機服務器將全部數據可以在網絡內進行發布。

                                     廠區管理層的相關人員,即可通過辦公局域網絡直接登錄至信息中心的服務器上,進行實時的監視以及各類報表數據的查詢。還可以透過互聯網的接口讓出差在外地的工程師瀏覽數據。

                                    3 采油站本地監控

                                     采油站本地監控分前端采集模塊、集中采集控制器、監控主機三個部分,在中間層數據采集控制器,采用了嵌入式數字控制器FAS-2046,由FAS-2046來實現收集整理下層設備采集的數據,并由它向上傳輸到監控主機。而前端數據采集模塊則選用研華公司的系列產品,其中主要以它的ADAM系列I/O模塊為主。這些I/O模塊支持多種形式的接口連接方式,與底層的現場設備進行連接。由于他們采用了獨特的架構設計,以及高性能的技術指標,可以讓這些控制器和模塊在惡劣的環境下正常工作,同時在面板設計方面也具有安裝簡單、靈活等特點。

                                     FAS-2046控制器,采用目前經現場實際考驗并廣泛使用的實時OS技術,提供一套Windows CE.net解決方案,支持多種標準的網絡接口,兩個以太網、一個RS-232 和兩個RS- 232/485 串行等通訊接口用于通訊。具有開放、可擴展以及無風扇無磁盤的設計優勢。自帶I/O,并且可以通過串口擴展遠端I/O。強大的圖形化編程工具(FAS-pro)支持對FAS-2046的控制邏輯開發,使他的控制效果更加出色。詳細資料可參見產品規格附錄的 FAS2046產品規格。

                                     而ADAM5510系列是通用傳感器到計算機的便卸式接口模塊,內置微處理器使其可以獨立提供智能信號調理,模擬量I/O,數字量I/O數據顯示和RS-485通訊等功能。ADAM5510系列分布式數據采集控制系統體積緊湊,符合現場總線的趨勢,對于象RS-485和Modbus等流行的現場總線架構,ADAM5510系列提供多種不同的數據采集系統,內置的可編程I/O范圍及報警輸出增強了系統設計的靈活性。它支持各種通訊介質,如雙絞線、無線調制解調器及光纖等。ADAM5510的選擇要根據現場的實際情況而確定具體的型號及規格。詳細資料可參見產品規格格附錄的Adam系列產品。

                                     由于FAS-2046采用WinCE.Net為運行平臺,用戶可以自行開發設計應用程序,同步運行于FAS-2046系統,而且FAS-2046除擁3個串口外,還具備兩個以太網接口,其網絡通訊能力更強,較適合一些有特殊控制要求的環境。而ADAM5510 用DOS環境,其系統封閉強,安全性、穩定性較高,采用插槽式自由配置I/O點比例,更加靈活。實際工程中,可根據實際情況和需要進行選擇。

                                     現場配置工控機,作為現場監控主機,整個監控主機的監控內容全部由Webccess軟件的監控節點(SCADA)完成。WebAccess監控節點(Scada Node)能通過串口或以太網等通訊方式與下層的數據采集控制器FAS-2046或ADAM5510系列進行數據的傳送,即可以從控制器上抓取現場的各項數據,同時也可以向下發指令通過控制器來控制底層設備的運行操作變化。

                                    3.1 實時監控畫面

                                     WebAccess監控節點(Scada Node)將實時采集從現場層送上來的現場重要數據(如:電壓、電流、含水率、含油率、壓力、溫度等),并將數據以圖文并茂的形式顯示于監控頁面中,監控人員可以根據屏幕顯示對現場的情況進行實時監視,掌握現在設備的運行情況,當現場發生任何變化(如有報警信息產生)WebAccess監控節點(Scada Node)將隨之變化并發出警報信息。

                                     在監控層的操作人員將第一時間內得到現場的警報信息,警報信息的表現方式除可以在屏幕上會有動畫/閃爍/列表等提示外,還可以以聲音/網絡E-MAIL/短信等方式通知不在現場的管理人員。

                                    3.2 實時和歷史曲線

                                     每一個點的秒、分、時、日歷史數據都可以被記錄在監控節點中單獨的文件中。從而可以更加迅速的查看歷史曲線,點的歷史和實時數據可以同時在數據記錄曲線中瀏覽。

                                     歷史記錄的最小間隔單位是秒,且根據不同的顯示方式進行統計分類存儲,保證在查看年度報表時無需重新計算,顯示速度快。

                                     WebAccess還允許用戶自定義實時趨勢和歷史趨勢顯示樣式。

                                    3.3 數據記錄顯示


                                     WebAccess監控節點(Scada Node)提供實時曲線、歷史曲線對數據進行顯示記錄,以方便用戶根據曲線走勢進行系統分析;還提供報表查詢、打印功能,有值班報、日報、月報,同時也可以根據需要,輸入起始時間、終止時間和采集頻率的不同而來查詢相應時間段的數據報表。還可以通過高級選項設定查詢數據的顯示類型,如最大值、最小值、平均值等。用戶可以直接將報表輸出打印或發送E-MAIL到指定郵箱。發送報表格式為HTML格式,可以輕松將報表導出到EXCEL等工具軟件進行處理加工。

                                     所有的數據都將存儲于本地硬盤,以便隨時查詢歷史記錄。

                                     由于現場采集站根據其管理方式不同,而分為有人值守和無人值守,以上所介紹的是有人值守。相對于有人值守,無人值守的數據采集方式與有人值守完全相同,僅僅只是因為現場無操作人員,不需要配置監控主機,而是由FAS2046直接將現場信息透過網絡向上傳送,并直接接受上級下達的控制指令。

                                     

                                     

                                     

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