1 項目背景
西南油氣田分公司"十二五"信息與通訊規劃，結合分公司現狀，為滿足生產信息化建設需求，實現"六統一"的目標，西南油氣田分公司于2011年起對其下屬主要天然氣生產單位有7家，包括：重慶氣礦、川東北氣礦、川西北氣礦、蜀南氣礦、川中油氣礦等5家氣礦，及專業從事凈化天然氣長輸管道管理和運營的輸氣管理處，實現信息化管理。全面實現數據管理正常化、生產指揮實時化，基本實現項目研究協同化、經營管理桌面化、決策支持集成化，逐步建成全國一流的數字化油氣田。
合江輸氣作業區位于瀘州市合江縣內，隸屬于中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處，根據西南油氣田分公司信息化要求，本次對合江輸氣作業區所轄1個合江作業區調控中心，安瀾輸氣站、江津輸氣站、赤水輸氣站等11個輸氣站以及慈云閥室、龍車閥室等13個閥室，共計24個建設單元進行SCADA建設，實現生產數據實時監控，減少人員日常工作量。從而實現西南油氣田分公司信息化管理要求。
2系統構成
合江輸氣作業區SCADA建設單元，按其生產運行功能分為：調控中心，輸氣站，閥室。輸氣站和閥室都是實現現場數據采集，在數據傳輸方式上，輸氣站采用光纖通信將本地監測的生產運行數據傳送到作業區調控中心；閥室采用無線CDMA通信方式先將數據傳輸到二級單位輸氣管理處，作業區調控中心通過已建數據網絡再從二級單位輸氣管理處讀取相應生產運行數據。合江輸氣作業區SCADA系統結構及通信參見圖2-1。
圖2-1合江輸氣作業區SCADA系統結構及通信
2.1輸氣站
輸氣站在生產運行中實現天然氣集中輸運及計量的作用，主要監測數據有進、出站氣體壓力、可燃氣體濃度、孔板流量計數據、電動閥閥位狀態監測及控制以及工藝區實時生產視頻監控。輸氣站系統構成參見圖2-1中輸氣站部分，主要包括生產數據監測包括數據采集功能、人機交互界面和生產運行實時視頻監測。
2.1.1 數據采集功能
輸氣站使用天然氣流量計算機（HC601）通過采集孔板計量裝置孔板前靜壓壓力、孔板前后差壓壓力以及輸送天然氣氣體溫度，計算出天然氣輸送流量值，并傳送到SUPER E50 RTU主控制器內。SUPER E50 RTU 主控制器通過擴展相應的I/O模塊以及通信模塊實現對現場其余變送儀表的數據采集。SUPER E50 RTU 主控制器使用標準 MODBUS TCP協議經過交換機網絡將輸氣站內生產數據傳送到上級單位數據服務器。圖2-2 為輸氣站數據采集系統。
圖2-2 輸氣站數據采集系統
2.1.2 人機交互界面及功能特點
輸氣站人機交互界面使用標準 MODBUS TCP協議，通過輸氣管理處數據平臺實現對其站內RTU以及所轄閥室生產數據實時監控。圖2-3為輸氣站生產運行人機交互界面。
圖2-3 輸氣站生產運行人機交互界面
主要特點：
（1)）實時監測功能
作業區、輸氣站能夠實時監測站內及所轄閥室生產運行的全部生產數據，如進/出站壓力、外輸流量，電動閥狀態，可燃氣體濃度等數據。
（2）自動控制功能
根據生產需要，在RTU人機界面發送遠程操作命令，自動將指定電動閥打開或關閉，減少危急事件響應時間，增強了人員安全系數。
（3）曲線功能
曲線功能包括實時曲線和歷史曲線。實時曲線能夠反映監測點隨時間的變化情況和趨勢。歷史曲線能夠形象的反映前一段監控時間里監測點數值的變化情況，有助于分析測控點報警原因。
（4）報表功能
人機界面可根據RTU監測生產運行數據自動生成生產所需報表，并可連接網絡打印機實現打印，減少人員繁瑣的手動錄入共組，避免了由于人員疏忽造成記錄錯誤的失誤。
（5）報警與聯鎖功能
數據采集點報警，如壓力高報警、天然氣泄漏濃度高報警等；
設備故障報警，如電動閥故障判斷與報警、計量流程異常等；
危險報警點可與設備聯動，實現聯鎖控制。
（6）生產運行歷史數據功能
RTU控制器可獨立工作，并可存儲數百條歷史計量數據，供查詢和打印。
2.1.3 視頻監測
輸氣站監控視頻采集通過攝像機、硬盤錄像機以及顯示器實現視頻的就地顯示和存儲，并通過數據交換網絡將視頻傳送至作業區監控電腦。
2.1.4 主要設備簡介
輸氣站數據采集功能中重要設備包括SUPER E50 RTU 、HC601天然氣流量計算機和孔板流量計，分別做簡要介紹。
Super E50 RTU
Super E50 系列RTU 是安控科技集多年的控制系統研發、工程經驗設計的新型模塊化RTU 產品，可實現對工業現場信號的采集和設備的控制。該產品采用了32 位處理器和高效的嵌入式操作系統，整個系統功能強大、操作方便、集成度高，不僅能完成數據采集、定時、計數、控制，還能完成復雜的計算、PID控制、通訊聯網等功能，其程序開發方便，可與上位機組成控制系統，實現集散控制。Super E50 系列RTU 產品具有多種配置和可選功能，可根據工程的實際需求，設計開發成各種控制系統。
HC601天然氣流量計算機
HC601天然氣流量計算機，是安控科技股份有限公司研發的新型天然氣專業計量RTU產品。該產品既可以獨立組成天然氣計量系統，又可以無縫嵌入Super E50系統，組成具有燃氣計量、調節控制、信號采集于一體的智能站控系統。該產品采用32位處理器，實現兩路孔板計量，兩路渦輪計量，符合國家標準GB/T21446-2008 、GB/T17747-1999 和 GB/T21391-2008，獨立運算速度每路小于75毫秒，兩路系統運算速度小于150毫秒，而且在進行多路（多于兩路）計量、組合計量時不會加重系統的運行負荷。
孔板流量計
孔板流量計是將標準孔板與多參數差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領域的過程控制和測量。孔板流量計又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件（節流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應用于氣體。蒸汽和液體的流量測量。
2.2 閥室
閥室在生產運行中實現站外輸氣管道中關鍵電動閥開關閥操作以及外銷天然氣計量的作用，其主要監測數據有進、出閥室管線輸氣壓力、閥室內可燃氣體濃度、電動閥開關閥位監測以及外銷天然氣流量計的數據。根據所采集生產數據的需求在閥室數據采集中使用 SUPER32 L201，閥室系統結構參見圖2-1閥室部分，主要完成現場數據采集功能。
2.2.1 數據采集功能
閥室使用SUPER32 L201 RTU 通過編程對自定義協議天然氣流量計計量數據進行采集，并增加相應防浪涌設備對現場變送儀表進行采集。閥室數據采集控制器SUPER32 L201 RTU 通過無線數據終端（CDMA）將閥室內生產數據傳送到輸氣管理處內數據服務器。圖2-4 為閥室數據采集系統。
圖2-4 閥室數據采集系統
2.2.2 主要設備簡介
閥室數據采集功能中使用的主要設備是SUPER32 L201屬于北京安控SUPER32 L RTU系列。SUPER32 L系列是面向工業現場信號采集和對現場設備控制的通用RTU。該系列RTU 采用先進的32 位處理器，不僅能完成現場信號的數據采集、控制輸出，還能實現數據處理、PID 運算、通信聯網等功能。與同類RTU 相比，具有更大的存儲容量、更強的計算功能、更簡便的編程與開發能力、更強大的通訊組網能力和卓越的環境指標特性。Super32-L 系列RTU 專為惡劣環境下高可靠的工業應用設計，可應用于包括油氣田、油氣儲運、煤層氣、頁巖氣、市政燃氣、熱網、水務、水利、農業、氣象、環保、路燈監控等各個領域
2.3 作業區調控中心
作業區調度中心在生產運行中實現作業區安全生產調度的作用，其主要監測數據有作業區所轄輸氣站、閥室生產數據實時監控，用于生產調度。
2.3.1 數據監控
作業區人機交互界面采用標準 MODBUS TCP協議，通過交換機直接讀取輸氣站生產運行實時數據。作業區所轄閥室采用從二級單位輸氣管理處數據服務器讀取的方式實現閥室生產運行數據實時監控。圖2-5為作業區調控中心人機交互界面。
圖2-5 作業區調控中心人機交互界面
2.3.2 視頻監控
輸氣站監控視頻采集通過攝像機、硬盤錄像機以及顯示器實現視頻的就地顯示和存儲，并通過數據交換網絡將視頻傳送至作業區監控電腦，實現作業區對所轄輸氣站視頻實時監控的功能。圖2-6 為合江輸氣作業區視頻監控圖。
圖2-6 合江輸氣作業區視頻監控圖
3 實現效益
合江輸氣作業區SCADA系統投運以來，工作穩定可靠，達到了預期的設計目標。生產管理人員在中控室即可對站內乃至數十公里外的閥室生產運行數據進行掌握，大大減輕了生產人員的工作負擔，增加了安全生產的可靠性，從而實現西南油氣田分公司信息化管理要求。
