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紫金桥软件在大庆油田天然气生产监控管理系统中的应用

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:140

  作者:李晓英,王树国,王兵,王波单位:大庆油田有限责任公司天然气分公司,大庆石油管理局南垣油气处理厂
  1、 引言
  大庆油田有限责任公司天然气分公司主要担负着油田的油气集输和油气初加工任务,是全国最大的溶解气处理加工基地,从地理位置讲天然气分公司的生产基地比较分散,方圆百里,生产原料依托于采油厂,加工的产品又供应到其他系统,因此油、气、烃等输送管线战线绵长,装置运行复杂,生产信息量大,目前现场大部分生产信息都以手工记录、电话上报的模式操作,这种现状对天然气的综合管理会有很大的影响;若把分散的各个装置的运行参数、生产数据及仪表计量等集输系统的数据信息全部集中到一个智能化的实时监控平台中,实现站队到大队、大队到分公司的实时数据采集的电子化、无纸化办公;实现现场实时在线监测装置和仪表计量的运行状况,为天然气生产管理指挥提供强有力的技术保证。实时数据采集监测系统的开发与应用将及时、准确、高效、方便地为领导宏观调控及天然气系统今后的数据挖掘提供第一手资料,实现天然气生产和集输的自动化运行管理,提高生产管理效率。实时数据采集监控传输系统的开发将进一步完善油田数字化建设,改进天然气生产信息管理的模式,真正达到油田数据信息资源的共享。
  2、 天然气生产及集输现状
  目前天然气生产装置及集输系统的数据,已经通过底层控制器即智能采集器采集到控制岗的上位机工作站的实时历史数据库中存储,并将采集的数据重新组态形成现场模拟的人机界面。以便岗位工人对设备运行状况进行实时监控,并定时手工抄写装置运行参数及集气、油、烃等生产量、外销量的数据,电话上报其上级相关部门。
  在这种数据采集模式下的生产信息管理流程模式是:
  A、岗位值班人员每小时收集基础数据 大队调度汇总成报表 生产运行部;
  B、大队调度汇总成表 大队计划统计员汇总表 计划规划部 大队统计员 计划规划部;
  C、岗位人员收集基础数据 小队技术员汇总 大队工艺技术员汇总 油气生产部;
  整个生产数据管理过程全部人工操作,整个数据流向完全同其职能管理相一致,只是其中的部分制表工作由计算机完成。
  3、实时数采监控系统环境的设计与实施
  根据目前天然气生产集输现状,在原有数据采集的基础上重新开发实施了实时数据采集监控系统,系统通过现场数据采集监控网、系统优化数字化平台网二级网络系统如图一,形成天然气生产、集输系统的数字化、信息化、网络化监控平台,实现了远程数据信息共享和生产管理的实时调控,支持远程移动办公和异地查询。
  图一 天然气实时数采监控结构局部简图
  3.1系统环境的设计与实施
  3.1.1硬件环境
  利用现场原有的工控机,对硬件配置档次比较底的机器,进行部分配件的升级,机器内存要求在128M以上;
  在信息中心配备一台服务器(内存在128以上,硬盘20G以上,CPU最好采用双CPU)
  客户端:能够支持IE浏览器5.0以上即可.
  3.1.2网络环境
  由于天然气系统的特殊性,也决定了天然气分公司网络环境的复杂性,天然气分公司的局域网基本上借助于采油厂的网络环境,并且有些装置区、计量站队偏远,无法接入油田公司局域网,所以我们在装置区铺设了光纤,搭建了分公司无线网,由无线网转接到油公司局域.
  3.1.3软件环境
  由于装置和集输计量现场监控系统安装的时间不同,装置和仪表类型的不同,所以底层采用的软件环境也不同,为了能够将不同软件环境采集的数据存储到同一个数据库环境中,我们选用了功能强大的紫金桥工控组态软件作为上位机工作站上层和公司中心服务器端的软件开发环境.
  3.1.4 安全措施
  该系统是一个庞大的生产运营监测管理系统,我们在保证系统具有强大功能的同时,更要保证系统的安全性,因为上位机若遭到病毒或黑客的攻击,不但数采监控传输功能被破坏,严重的会造成装置停机等生产事故,由于网络的复杂性,我们进行了如下的安全保护设计:
  3.1.4.1系统抗病毒能力设计
  采用网络版防病毒软件来保护网络操作系统安全运行,建立严格的网络安全机制(包括防火墙技术、虚拟网络技术)对系统病毒的传播有抑制作用。
  3.1.4.2网络系统安全设计
  为维护网络系统安全在无线网与油田局域网之间加入硬件防火墙加以防范,主要采用VLAN划分子网和防火墙技术。
  公司网络内部,用户访问互联或外部用户通过互联网访问本系统时采用防火墙软件来有效地防止“黑客”访问,防止信息流失和整个信息系统遭到破坏。另外代理服务器PROXY SERVER也提供了可扩展的防火墙安全特性,使网络系统被他人入侵时能及时采取措施。
  3.1.4.3信息查询安全设计
  由于天然气生产和集输系统有很多信息需要保密,所以在服务器层开发时,根据天然气管理的要求,按着用户的级别和权限,设定不同的、唯一的密码。不同级别的用户只能访问与其级别相适应的网络资源和数据、图形信息。
  4、 现场数据采集网
  4.1数据采集层模块及功能:数据采集通讯软件(完成数据的读取和校验)、通讯状态报警软件、实时数据库二次压缩软件(对大量的计算结果、现场实时数据、管理数据进行二次压缩存储)、时钟同步软件(执行数据提供者与实时数据库服务器间严格的时钟同步)。
  如果在同一地点存在多个控制装置,可以通过局域网将各装置数据集中到一个操作站上,统一向公司的实时数据库传送。
  4.2上位机工作站的监控组态
  组态形象地讲,就象我们平时搭积木,用现成的积木块搭建自己想需要的建筑;监控组态软件是面向实时监控和数据采集的软件平台工具,它是伴随着集散型控制系统的出现而产生的,应用组态软件中提供的各种控件资源形成我们所需的监控界面和数据存储系统。
  天然气有60多个计算机操作岗,60多套测控系统中底层数据采集存储软件种类繁多,由多个厂家开发。数据采集传输协议也各不相同。
  底层实时数据库的创建:天然气生产、集输系统包括天然原油稳定、提馏、天然气浅冷、深冷、增压、储运、液化气、813计量等装置;上位机工作站实时数据库是实时监控系统的基础,它是现场控制状况网上实时发布的桥梁,所以首先在每个上位机工作站上安装所选的紫金桥工控组态软件平台,并按此软件实时数据库的规范创建采集点和现场监控模拟显示界面,将底层其它控制软件形成的数据转换到实时数据库中。
  5、 天然气实时数采监控系统网上实时发布的整体设计与实现
  工控机的实时数据库创建好之后,在信息中心的中心服务器端安装我们所选的具有网上发布功能的组态软件平台,并创建与上位机工作站相映的实时数据库,通过本软件的通讯功能模块将上位机的数据传送到服务器的实时数据库中,同时根据现场生产、集输控制流程和管理所需的信息创建发布图形界面,所发布的信息只要有浏览器,便可以实时查看现场装置运行和集输情况。
  5.1 主要功能实现概况
  服务器端运行的组态软件平台是天然气生产、集输数采监控传输系统的核心,是网络通讯的枢纽。它是采集现场信息和网上发布的桥梁,它与现场上位机工作站端的通讯协议采用TCP/IP协议,是C/S模式。
  服务器端具有WEB发布功能,通过系统IIS实现WEB访问,在服务器端应用组态软件的画图工具,创建现场流程图、管理报表及其他信息界面,在与服务器端的实时数据库相连,就可以将现场信息实时地以图形和报表的形式发布到网上,非现场管理人员通过浏览器根据自己的权限和级别实现复杂信息检索,监控自己所管辖的现场状况,这种图形信息网上发布功能是传统关系型数据库几乎无法克服的,发布的同时还将保持高度并发处理能力,WEB访问用户数不受限制,我们这套系统在服务器端共创建8千多个采集点包括了大部分装置运行参数和所有表示量的数据,按单位分组存储,流程图500多幅,所有813计量表的静态信息都以单独界面的形式开关地显示在每块表的旁边。
  为了给今后其它以关系型数据库开发的应用系统软件提供第一手资料,也为了保证了天然气分公司数据源的唯一性和可靠性,我们用服务器端组态软件提供的ODBCGET工具,将实时历史数据可以实时或定时转储到关系型数据库中,转储时可以将所选的采集点(以IP为单位),实时成批地转储到关系型数据库不同的数据表中,也可以通过用数据转储模块,先建立实时数据库与关系型数据库之间的绑定,在通过编程实现数据转储,转储到关系型数据库。
  服务器端自动检测通信信道状态,网络通信量的统计、异常事件的处理和记录等功能,实时性地诊断通讯状态和链路链接情况,形成报告,显示在服务器端的单独窗口中;链路自动恢复处理,保证了发生链路中断时发送的报文不被丢失。
  服务器端与上位机工作站间同时进行多点通讯,对每台上位机工作站(底层数据库,以机器的IP为通讯节点)的访问周期可以根据用户需要、采集点的多少和网络环境自行设置,我们一般设置每三秒钟轮回采集现场数据一次,保证了人的数据实时性。
  5.2 系统发布界面的设计与实现
  天然气数采监控管理系统主要用于生产管理,系统内容含盖了天然气分公司所有的运行信息、计量信息、外网管网等信息,系统设计主菜单按生产单位及处理站、计量间分层划分,子菜单以生产管理内容划分,系统主界面如图二
  运行信息:反映各生产加工处理装置的各种统计数据、装置运行状况、天然气外输情况、天然气量、轻烃外销及库存情况等,同时可以提供装置的班、日、周、旬、月、季、年度的综合统计数据。如图(三、四)
  外网信息:反映各站队与供气方(采油厂),供水方(水库),和商品气外输情况的各种管网流程图信息。
  计量信息:计量管理以公司的生产实时数据库为基础,生成装置(小队)、大队、公司三级计量管理数据,计量主要包括轻烃计量;采油厂来气、来油计量;返输气、商品气计量;水库来水计量等等。供计量管理部门及有关人员访问,生成各类计量报表、计算产品的计量缺损、评价计量系运转效果。如图(五)
  图二天然气实时数采监控系统主界面
  图三、三大队提留灌区流程图
  图四、三大队生产数据报表
  图五、三大队所管辖的部分计量管网
  6、 应用效果
  实时数采监控系统的开发打破了过去主要以手工记录数据和电话上报数据的传统模式;实现了装置采集与网上发布同步的功能;将原来只能在操作岗工控机上看到的数据直接发布到网上,相关人员在有浏览器的地方,可以随时查询到天然气任一装置整体及分解流程图、外网流程图、油气烃的管网流程图、班报信息、关键项的历史趋势图分析、装置各参数、装置运行状况、报警信息、仪表计量等信息,并对装置运行、计量集输进行实时监控,减少或避免了事故的发生,降低公司在商品气、烃的损失等等。
  7、 结束语
  实时数采监控系统的应用,不仅改变了原有的数据流程管理模式,也实现了从职能化管理到业务流程管理的转变,缩短了信息沟通的时间,提高了工作效率,实现了真正的跨平台应用,信息资源的共享,极大地提高了信息的反馈速度及生产管理效率,为公司的生产数据资源深层和公司经营管理打下了坚实的基础。

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