1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明 　　油田自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)、輸油管線泄露監(jiān)測(cè)、集輸站庫(kù)自動(dòng)化監(jiān)控等四個(gè)部分，其目的是利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動(dòng)采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動(dòng)加載到廠級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為各級(jí)管理部門(mén)應(yīng)用提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)平臺(tái)，使生產(chǎn)和管理人員及時(shí)控制和掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化；并可以對(duì)取得的實(shí)時(shí)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(guó)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(gè)廠家都是在做試點(diǎn)工作，也有個(gè)別廠家開(kāi)始規(guī)模推廣。也暴露出很多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在油井現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可靠性差，可維護(hù)性差，不能承受油井現(xiàn)場(chǎng)惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數(shù)據(jù)開(kāi)放性不夠，往往是各個(gè)廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)的自動(dòng)化孤島。 全國(guó)十幾萬(wàn)口油井，已經(jīng)采用油井監(jiān)控的油井不會(huì)超過(guò)兩萬(wàn)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(guò)對(duì)井口參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用輪詢(xún)-應(yīng)答的通信方式，將檢測(cè)到的油井狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線方式傳送給采油廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并以C／S或Ｂ／Ｓ模式，使生產(chǎn)管理的各個(gè)部門(mén)能夠及時(shí)掌握油井工作狀態(tài)，縮短油井故障處理時(shí)間，提高開(kāi)井時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)提供基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)。 原則： 　　自動(dòng)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(kù)”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(wèn)題，保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放，使整個(gè)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(lái)，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(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)考驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證具有先進(jìn)性和可靠性。 　　整個(gè)油田自動(dòng)化系統(tǒng)在局域網(wǎng)上根據(jù)地域特點(diǎn)在每個(gè)采油廠設(shè)一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳控中心（包括通訊處理機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)放的原則。 整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成如下： 方案說(shuō)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(tái)，以CDMA/GPRS 專(zhuān)線方式或者數(shù)傳電臺(tái)接口(RS232) 接入采油廠通訊機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，廠礦小隊(duì)的計(jì)算機(jī)可以用瀏覽器或客戶(hù)端方式對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)。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(shí)采集計(jì)算電機(jī)電量參數(shù)，可為配電線路自動(dòng)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、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(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。 　　集輸站庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)與輸油管線泄漏檢測(cè)系統(tǒng)均是相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享。 　　通過(guò)B/S 模式，可以使管理者瀏覽和查詢(xún)?nèi)珡S實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況。也可以通過(guò)C/S 模式對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析。　　為了保證系統(tǒng)的時(shí)鐘一致性，系統(tǒng)配備專(zhuān)用的GPS 時(shí)鐘，用于同步全網(wǎng)的系統(tǒng)時(shí)鐘，包括定時(shí)與各FTU、SU 遠(yuǎn)方對(duì)時(shí)。 　　系統(tǒng)中通訊機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)可以隨時(shí)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(shí)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(hù)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(hù)權(quán)限管理工作包括系統(tǒng)用戶(hù)資料庫(kù)管理、用戶(hù)注冊(cè)、用戶(hù)級(jí)別設(shè)置、用戶(hù)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(wú)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(tái)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(tái)）通訊模塊DTU、采油廠通訊機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(tái)，接入采油廠通訊機(jī)，數(shù)據(jù)通訊機(jī)采用輪詢(xún)方式收集井口控制器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析經(jīng)處理后，進(jìn)采油廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。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(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)。 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(cè)量。且保留油井遙控啟停功能。 電潛泵井停機(jī)、電壓過(guò)壓、欠壓、電流過(guò)流、欠載、井口回壓過(guò)高、過(guò)低等異常情況檢測(cè)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(cè)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(guò)壓、欠壓、電流過(guò)流、欠載、井口回壓過(guò)高、過(guò)低、載荷過(guò)低等異常情況檢測(cè)報(bào)警。 　　井口控制器具有電機(jī)有功功率、無(wú)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(lái)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(xún)本隊(duì)油井的工作狀態(tài)、實(shí)時(shí)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(shí)采集保存外，采油隊(duì)可根據(jù)生產(chǎn)情況，手動(dòng)選擇油井井號(hào)，實(shí)時(shí)索要示功圖、電流圖（或功率圖）。 當(dāng)電潛泵井出現(xiàn)過(guò)載停機(jī)故障時(shí)，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(kù)，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(hào)、配置電機(jī)型號(hào)、油井井號(hào)、沖程、線路名稱(chēng)、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(kāi)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(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)監(jiān)視功能，可方便地了解長(zhǎng)時(shí)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(gè)油區(qū)的工作狀況。 采油廠、礦與相關(guān)科室能夠通過(guò)瀏覽器查詢(xún)廠、礦、隊(duì)油井的工作狀態(tài)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)天停井情況、開(kāi)機(jī)時(shí)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(wú)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(shí)間等數(shù)據(jù)。示功圖、電流圖（或功率圖）需要一個(gè)沖次內(nèi)載荷、電流（或功率）的所有采集量，每個(gè)圖約需要200 個(gè)數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)總量約為430 個(gè)數(shù)據(jù)，其中基本數(shù)據(jù)量為30 個(gè)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(wú)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(shí)間等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總量約為20 個(gè)數(shù)據(jù)。 1.3.3. 采油隊(duì)主站 　　油井生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由安裝在油井上的監(jiān)測(cè)終端、安裝在采油廠級(jí)的通訊和數(shù)據(jù)服務(wù)器、采油隊(duì)等用戶(hù)使用的監(jiān)測(cè)界面、現(xiàn)場(chǎng)通訊系統(tǒng)和管理通訊系統(tǒng)五個(gè)部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 　　油井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件由工程管理器、圖形開(kāi)發(fā)軟件、IO通訊軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、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(kāi)發(fā)軟件用于生成和顯示用戶(hù)圖形界面。 　　IO通訊軟件主要負(fù)責(zé)通過(guò)設(shè)定的通訊規(guī)約和接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊，獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)或向現(xiàn)場(chǎng)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)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(chǎng)采集點(diǎn)的類(lèi)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(chǔ)管理；處理用戶(hù)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(gè)用戶(hù)同時(shí)下發(fā)命令時(shí)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(duì)報(bào)警和事件進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)。一般由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用編寫(xiě)。 安全控制軟件負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)用戶(hù)的認(rèn)證和授權(quán)信息，對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)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(hù)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)