1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明 　　油田自動化信息系統(tǒng)建設(shè)主要包括油井遠(yuǎn)程監(jiān)控、配電線路自動化系統(tǒng)、輸油管線泄露監(jiān)測、集輸站庫自動化監(jiān)控等四個部分，其目的是利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動加載到廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應(yīng)用提供開放的數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)和管理人員及時控制和掌握生產(chǎn)動態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)。下面我們就油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行論述。 1.1. 現(xiàn)狀綜述 　　全國各地各采油廠已不同程度地進(jìn)行了油井監(jiān)控的試點(diǎn)工作，目前參與的廠商數(shù)量比較多，水平參差不齊，各個廠家都是在做試點(diǎn)工作，也有個別廠家開始規(guī)模推廣。也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在油井現(xiàn)場設(shè)備可靠性差，可維護(hù)性差，不能承受油井現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數(shù)據(jù)開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，呈現(xiàn)一個個的自動化孤島。 全國十幾萬口油井，已經(jīng)采用油井監(jiān)控的油井不會超過兩萬口，不足總數(shù)的15％。 1.2. 設(shè)計(jì)思想 目的： 　　油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對井口參數(shù)的實(shí)時檢測，采用輪詢-應(yīng)答的通信方式，將檢測到的油井狀態(tài)，通過無線方式傳送給采油廠實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并以C／S或Ｂ／Ｓ模式，使生產(chǎn)管理的各個部門能夠及時掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時間，提高開井時率，增加原油產(chǎn)量，提高工作效率。另外，油井井口的控制器具有電量計(jì)算功能，可以為6kV 電力線路配電自動化系統(tǒng)提供基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)。 原則： 　　自動化工程必須按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫”的原則建設(shè)，系統(tǒng)方案必須整體考慮網(wǎng)絡(luò)通訊、系統(tǒng)安全等問題，保證實(shí)時數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)開放，使整個系統(tǒng)具有極高的可靠性與實(shí)用性。 　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“實(shí)用性、可靠性、先進(jìn)性、易維護(hù)”的基本原則，以方便操作、可靠運(yùn)行為實(shí)施根本；方案設(shè)計(jì)既立足于實(shí)際，便于實(shí)施，又著眼于未來，為發(fā)展留有余地。技術(shù)方案普遍采用近幾年發(fā)展和改進(jìn)的新技術(shù)、新設(shè)備、新系統(tǒng)，其所有硬件和軟件均應(yīng)經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場考驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證具有先進(jìn)性和可靠性。 　　整個油田自動化系統(tǒng)在局域網(wǎng)上根據(jù)地域特點(diǎn)在每個采油廠設(shè)一個實(shí)時數(shù)據(jù)傳控中心（包括通訊處理機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器），用于集中管理和存放各采油廠所轄區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)井、6KV 配電線路、聯(lián)合站、輸油管線的現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)，做到實(shí)時數(shù)據(jù)庫開放的原則。 整個系統(tǒng)構(gòu)成如下： 方案說明： 　　井口控制器采集油井示功圖、電量、井口壓力、井口溫度、套管壓力等參數(shù)，經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或者數(shù)傳電臺，以CDMA/GPRS 專線方式或者數(shù)傳電臺接口(RS232) 接入采油廠通訊機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，廠礦小隊(duì)的計(jì)算機(jī)可以用瀏覽器或客戶端方式對實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。井口控制器改變以往只采電壓、電流有效值地模式，而是實(shí)時采集計(jì)算電機(jī)電量參數(shù)，可為配電線路自動化系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)。 　　6kV 配電線路遠(yuǎn)方終端、采油廠通訊機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、配電SCADA 應(yīng)用服務(wù)器、工作站等，利用CDMA/GPRS 網(wǎng)，組成配電線路自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對配電線路運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控和管理。 　　集輸站庫自動化系統(tǒng)與輸油管線泄漏檢測系統(tǒng)均是相對獨(dú)立的一個系統(tǒng)，經(jīng)局域網(wǎng)將系統(tǒng)采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳采油廠實(shí)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享。 　　通過B/S 模式，可以使管理者瀏覽和查詢?nèi)珡S實(shí)時數(shù)據(jù)，及時了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。也可以通過C/S 模式對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析?！　榱吮ＷC系統(tǒng)的時鐘一致性，系統(tǒng)配備專用的GPS 時鐘，用于同步全網(wǎng)的系統(tǒng)時鐘，包括定時與各FTU、SU 遠(yuǎn)方對時。 　　系統(tǒng)中通訊機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等重要節(jié)點(diǎn)采用雙機(jī)熱備用配置，保持主機(jī)和備機(jī)之間數(shù)據(jù)的一致性，使主、備機(jī)可以在故障時可以隨時切換運(yùn)行。 　　數(shù)據(jù)中心采用雙網(wǎng)冗余配置，且與油田局域網(wǎng)隔離，當(dāng)主網(wǎng)出現(xiàn)故障，備網(wǎng)可隨時切換為主網(wǎng)運(yùn)行。 　　網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計(jì)，采用防火墻、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡(luò)隔離、用戶權(quán)限管理等技術(shù)和手段保證網(wǎng)絡(luò)和信息的安全。用戶權(quán)限管理工作包括系統(tǒng)用戶資料庫管理、用戶注冊、用戶級別設(shè)置、用戶權(quán)限設(shè)置等主要內(nèi)容。 　　目前全油田網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)已建立起了病毒防治體系，因此本系統(tǒng)病毒防治依照油田統(tǒng)一規(guī)范執(zhí)行。 1.3. 油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 　　根據(jù)油井分布的地域特點(diǎn)與無線通訊技術(shù)發(fā)展的水平，油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)考慮用CDMA/GPRS 或者數(shù)傳電臺通訊模式，系統(tǒng)主要由傳感器、井口控制器SU、CDMA/GPRS （數(shù)傳電臺）通訊模塊DTU、采油廠通訊機(jī)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、監(jiān)控瀏覽終端等組成。系統(tǒng)框圖如上面總圖所示。 　　油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器，壓力傳感器，電機(jī)電流、電壓傳感器、抽油機(jī)載荷、位移傳感器、變壓器一次側(cè)電流傳感器，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應(yīng)的電壓或電流值送至井口控制器SU。然后經(jīng)CDMA/GPRS 網(wǎng)或數(shù)傳電臺，接入采油廠通訊機(jī)，數(shù)據(jù)通訊機(jī)采用輪詢方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析經(jīng)處理后，進(jìn)采油廠實(shí)時數(shù)據(jù)庫。廠礦小隊(duì)的計(jì)算機(jī)可根據(jù)不同的權(quán)限，采用C/S 或B/S模式對實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。 1.3.1. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 　　井口控制器功能 　　電泵井 SU 主要進(jìn)行電壓、電流、井口壓力、井口溫度等參數(shù)的測量。且保留油井遙控啟停功能。 電潛泵井停機(jī)、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低等異常情況檢測報(bào)警； 游梁式抽油機(jī)井SU 主要進(jìn)行示功圖、電壓、電流、井口壓力、井口溫度等參數(shù)的測量，且保留油井遙控啟停功能。 游梁式抽油機(jī)井停機(jī)、電壓過壓、欠壓、電流過流、欠載、井口回壓過高、過低、載荷過低等異常情況檢測報(bào)警。 　　井口控制器具有電機(jī)有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量等參數(shù)的計(jì)算功能。線路來電瞬間，也作為異常情況報(bào)警。 　　軟件功能 　　采油隊(duì)監(jiān)控機(jī)按照管理權(quán)限僅能查詢本隊(duì)油井的工作狀態(tài)、實(shí)時收據(jù)、及相關(guān)通信模塊工作狀態(tài)、配電線路工作狀態(tài)。 　　抽油機(jī)井示功圖、電流圖、功率圖、功率因數(shù)圖等，除定時采集保存外，采油隊(duì)可根據(jù)生產(chǎn)情況，手動選擇油井井號，實(shí)時索要示功圖、電流圖（或功率圖）。 當(dāng)電潛泵井出現(xiàn)過載停機(jī)故障時，將停機(jī)前一分鐘內(nèi)三相電流（Ia、Ib、Ic）與線電壓 的數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫，為電泵故障診斷提供分析數(shù)據(jù)。 采油隊(duì)監(jiān)控機(jī)具有靜態(tài)數(shù)據(jù)瀏覽和編輯等功能：包括抽油機(jī)型號、配置電機(jī)型號、油井井號、沖程、線路名稱、量程上、下限、報(bào)警上、下限、油井井況等方面的數(shù)據(jù)，并能夠添加新開油井、刪除停產(chǎn)油井、修改作業(yè)井的基本數(shù)據(jù)。 　　系統(tǒng)具有示功圖、電流圖、功率圖、功率因數(shù)圖、電流、電壓等參數(shù)的實(shí)時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視功能，可方便地了解長時間的參數(shù)變化情況，方便快速分析。 　　系統(tǒng)應(yīng)將地理概念引入圖形系統(tǒng)，使圖形能反映地理信息，可以非常直觀形象反映整個油區(qū)的工作狀況。 采油廠、礦與相關(guān)科室能夠通過瀏覽器查詢廠、礦、隊(duì)油井的工作狀態(tài)與實(shí)時數(shù)據(jù)，當(dāng)天停井情況、開機(jī)時率統(tǒng)計(jì)，以及歷史數(shù)據(jù)與歷史記錄。 1.3.2. 需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 　　游梁式抽油機(jī)井需上傳數(shù)據(jù)主要有：載荷（最大與最小值）、井口壓力、井口溫度、電流（最大與最小值）、電壓有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、日用電量、累計(jì)電量、沖次、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時間等數(shù)據(jù)。示功圖、電流圖（或功率圖）需要一個沖次內(nèi)載荷、電流（或功率）的所有采集量，每個圖約需要200 個數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)總量約為430 個數(shù)據(jù)，其中基本數(shù)據(jù)量為30 個數(shù)據(jù)。 　　電潛泵井需上傳數(shù)據(jù)主要有：回壓、井口溫度、電流(Ia、Ib、Ic)、電壓(Ua、Ub、Uc)、變有功功率、無功功率、功率因數(shù)、日用電量、累計(jì)電量、系統(tǒng)狀態(tài)、采集時間等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總量約為20 個數(shù)據(jù)。 1.3.3. 采油隊(duì)主站 　　油井生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)由安裝在油井上的監(jiān)測終端、安裝在采油廠級的通訊和數(shù)據(jù)服務(wù)器、采油隊(duì)等用戶使用的監(jiān)測界面、現(xiàn)場通訊系統(tǒng)和管理通訊系統(tǒng)五個部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 　　油井監(jiān)測系統(tǒng)軟件由工程管理器、圖形開發(fā)軟件、IO通訊軟件、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、報(bào)警和事件處理軟件、安全控制軟件、圖形界面軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組建組成。 　　工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等，主要是工程的創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)選擇當(dāng)前工程等。 　　圖形開發(fā)軟件用于生成和顯示用戶圖形界面。 　　IO通訊軟件主要負(fù)責(zé)通過設(shè)定的通訊規(guī)約和接口與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊，獲取現(xiàn)場設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)或向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。IO通訊軟件收到的數(shù)據(jù)，處理后存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫；實(shí)時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的改變交給IO通訊軟件，發(fā)給下位機(jī)。 　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫是整個軟件的數(shù)據(jù)處理核心，主要負(fù)責(zé)將通訊軟件得到的原始數(shù)據(jù)按現(xiàn)場采集點(diǎn)的類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換、判斷是否需要產(chǎn)生報(bào)警及數(shù)據(jù)存儲管理；處理用戶的下發(fā)命令、將命令轉(zhuǎn)換為IO通訊軟件控制指令，并協(xié)調(diào)多個用戶同時下發(fā)命令時的關(guān)系。 　　報(bào)警和事件處理軟件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的報(bào)警效果、對報(bào)警和事件進(jìn)行記錄、存儲。一般由用戶根據(jù)實(shí)際應(yīng)用編寫。 安全控制軟件負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)用戶的認(rèn)證和授權(quán)信息，對系統(tǒng)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證和權(quán)限檢查。 圖形界面軟件用于顯示用戶界面 網(wǎng)絡(luò)附件包括： 數(shù)據(jù)通訊軟件，不同的網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)上的軟件間的通訊處理，利用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。 WEB服務(wù)器程序，主要用于監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)