石油是重要能源，國民經(jīng)濟(jì)的命脈，同煤相比，具有能量密度大、運(yùn)輸儲存方便、燃燒后對大氣的污染程度較小等優(yōu)點(diǎn)。中國是一個能源消耗大國，對石油的強(qiáng)勁需求，在十一五期間，國家在通過自產(chǎn)及進(jìn)口的方式保障能源供應(yīng)的同時，還要發(fā)展自己的能源事業(yè)。特別是發(fā)展海上石油勘探開發(fā)及開采。海上采油工藝由海上采油設(shè)施、油氣水處理、集輸及計(jì)量、海上采油工藝及修井設(shè)備、油氣井測試和海上油氣田生產(chǎn)管理組成。
由于海上環(huán)境十分惡劣，生產(chǎn)、生活條件非常艱苦，給油田生產(chǎn)管理帶來了較大難度。為了安全生產(chǎn)，提高采油時率及資料錄取率的及時可靠，針對海上不同于陸地的特殊情況，在海上開展自動化技術(shù)，對方便管理、增產(chǎn)原油具有重要意義。針對這種生產(chǎn)需求，中國石油旗下軟件公司紫金橋推出了基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫及監(jiān)控軟件的海上采油平臺信息系統(tǒng)。
一、系統(tǒng)概述
海上油田一般由中心平臺和衛(wèi)星平臺組成。中心平臺位于油氣較集中的海域，其集油氣開采、儲存、傳輸、發(fā)電、通信、生活等功能于一體，衛(wèi)星平臺是相對簡易的小平臺，分布在中心平臺周圍，其電力由中心平臺供給，完成油氣的開采、計(jì)量、加熱，并通過與中心平臺相連的海底管線把油氣輸送至中心平臺。
在海上采油平臺上有眾多的數(shù)據(jù)信息，其中包括安全生產(chǎn)必須的：如溫度、壓力、液位高低限報(bào)警，電泵停泵報(bào)警，遙控電泵啟停，遙控關(guān)閉井上井下安全閥及遙控緊急關(guān)斷，火災(zāi)監(jiān)測，可燃?xì)怏w檢測，自動消防和防盜監(jiān)視等。另外還有生產(chǎn)管理必須的：油溫、油壓、回壓、注水壓力、電泵運(yùn)行參數(shù)、遙控選井、自動進(jìn)行油氣水計(jì)量和注水計(jì)量等。
基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的海上采油平臺信息系統(tǒng)由前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)和中心服務(wù)器組成，其中前置數(shù)采機(jī)負(fù)責(zé)將衛(wèi)星平臺的安全生產(chǎn)所必須的數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中紫金橋過程數(shù)據(jù)庫里，并通過Real-I/O傳輸?shù)阶辖饦驅(qū)崟r數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。
二、需求及性能分析
基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫RealDB的海上采油平臺信息系統(tǒng)采用B/S及C/S兩種模式，具備良好的數(shù)據(jù)采集及存儲能力。其中衛(wèi)星站配備紫金橋數(shù)采機(jī)，將大量的儀表、智能模塊等采集的現(xiàn)場參數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)通道傳送到數(shù)采機(jī)中；中心總站配備紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其一方面通過無線通信方式將衛(wèi)星站的數(shù)據(jù)接收到過來，即實(shí)現(xiàn)對周圍所管轄的衛(wèi)星平臺站的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，瀏覽數(shù)據(jù)，分析異常，并可直接進(jìn)行操作和控制；另一方面，完成本地采集中心平臺采油工藝范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心平臺和衛(wèi)星平臺的全部生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控管理。
系統(tǒng)可實(shí)時對海上采油平臺生產(chǎn)狀況實(shí)時監(jiān)控，普通數(shù)據(jù)保存在硬盤中3個月，重要數(shù)據(jù)及關(guān)鍵參數(shù)保存5-10年，可供管理人員實(shí)時查詢、分析，系統(tǒng)具備聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)展功能，可自由方便擴(kuò)站、擴(kuò)點(diǎn)，能按要求定時打印生產(chǎn)日、月報(bào)表，對異常情況及時報(bào)警通知，對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時跟蹤，對產(chǎn)能進(jìn)行數(shù)據(jù)評估，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模擬，同時可執(zhí)行下達(dá)的操作指令，并提供統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)，為上層ERP等管理軟件提供數(shù)據(jù)依據(jù)。同時可完成雙機(jī)及多機(jī)備份。
三、系統(tǒng)軟硬件配置
1、系統(tǒng)基本硬件配置
本系統(tǒng)由中心服務(wù)器，前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成。
中心服務(wù)器采用雙機(jī)（多機(jī)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余備份，（如果條件好可以實(shí)用集群服務(wù)器，紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫支持集群服務(wù)器），機(jī)器可以選擇IBM/HP的服務(wù)器，前置數(shù)采機(jī)選用工控機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場溫度，濕度等進(jìn)行選擇。數(shù)據(jù)通信采用電臺或者GPRS方式。
另外，部分衛(wèi)星站（數(shù)據(jù)量小）可以采用 RTU代替前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳到中心服務(wù)器，以便節(jié)省開支，紫金橋軟件支持大部分RTU。
2 系統(tǒng)軟件平臺
2.1 中心服務(wù)器軟件平臺——RealDB
本套系統(tǒng)中心站軟件采用的是中國石油天然氣集團(tuán)下屬軟件公司紫金橋開發(fā)的紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)RealDB。RealDB是一個性能好、容量大、可靠性高、安全性強(qiáng)的分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺。適用于數(shù)據(jù)存儲、生產(chǎn)管理、先進(jìn)控制、優(yōu)化控制、流程模擬等應(yīng)用，是企業(yè)信息化的橋梁，可以提高工廠管控一體化水平，有效降低企業(yè)成本。RealDB運(yùn)行在Windows 操作環(huán)境下，它的主要可以實(shí)現(xiàn)高性能實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)存儲；數(shù)據(jù)及趨勢顯示，事件的記錄；管理控制不同區(qū)域的值，可在線及遠(yuǎn)程管理；事故追憶及班組考核、質(zhì)量管理等功能；日月統(tǒng)計(jì)報(bào)表及打印等；提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)；提供了如查詢工具、趨勢統(tǒng)計(jì)分析等工具
紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)RealDB構(gòu)成主要包括：RealDB-VIEW、RealDB-DRAW、RealDB-I/O、及RealDB-MOD。其中：RealDB-DRAW主要用來制作各種顯示畫面，定義和管理硬件連接以及組態(tài)數(shù)據(jù)點(diǎn)，調(diào)用RealDB-MOD（實(shí)時數(shù)據(jù)庫各組件），RealDB-I/O負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信，RealDB-VIEW實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽及管理功能。
2.2、衛(wèi)星平臺軟件——紫金橋前置數(shù)采機(jī)軟件
衛(wèi)星平臺軟件采用紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫RealDB的前置數(shù)據(jù)采集軟件Real-DC，它提供強(qiáng)大的功能，高級診斷能力，可靠的通信，以及方便易用的界面。在線及離線方式提供了完整的編程、文檔、報(bào)告以及上/下載功能。其編程采用的是梯形圖方式，方便、易學(xué)。
圖1 海上采油平臺信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
四、海上采油平臺信息系統(tǒng)的特點(diǎn)
基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫及監(jiān)控軟件的海上采油平臺信息系統(tǒng)通過信息手段可對現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可及時、準(zhǔn)確、全面地掌握采油平臺生產(chǎn)情況，進(jìn)行科學(xué)決策。
1、可降低工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，工作量大而繁重，采用本自動化信息平臺，數(shù)據(jù)采集及傳送在瞬間完成，大大提高效率，降低人力成本。
2、整合分散的數(shù)據(jù)，利于科學(xué)管理
系統(tǒng)將各衛(wèi)星平臺數(shù)據(jù)有效整合到一起，使得分散的衛(wèi)星站及中心站成為統(tǒng)一的信息平臺。
3、直觀的可瀏覽數(shù)據(jù)，利于科學(xué)決策
系統(tǒng)提供直觀的畫面流程圖，工程師和管理人員可以通過客戶端或者IE瀏覽器訪問到現(xiàn)場的生產(chǎn)情況。
4、提供格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，并可長期存儲數(shù)據(jù)
系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，可以為上層管理軟件提供數(shù)據(jù)支撐，同時紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫擁有較好的壓縮算法，可以較好的存儲大量的數(shù)據(jù)，并且利用指針?biāo)饕焖俚臋z索數(shù)據(jù)。
5、便于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高工作效率
通過本系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)采油平臺停電、不正常停機(jī)、油管泄漏、液面異常等情況，從而有效地防止設(shè)備損壞，減少停機(jī)時間，減少或避免油井故障，減少經(jīng)濟(jì)損失。
五、系統(tǒng)完成的功能
前置數(shù)采機(jī)完成衛(wèi)星平臺的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算及現(xiàn)場控制，并采用電臺或GPRS的方式將數(shù)據(jù)傳至中心服務(wù)器（RealDB）中，同時前置數(shù)采機(jī)可接收中心服務(wù)器所發(fā)來的控制信號，完成油氣計(jì)量過程。整個系統(tǒng)具體包含如下功能：
- 數(shù)據(jù)采集及控制：中心平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)器，除完成中心平臺內(nèi)工藝過程的控制及監(jiān)視外，還負(fù)責(zé)外圍衛(wèi)星平臺數(shù)據(jù)采集及控制，可長期的保存數(shù)據(jù)。
- 流程顯示：可進(jìn)行海域圖、工藝流程圖、平臺布置圖、油井工況圖、計(jì)量分離器工況顯示等。
- 通信狀態(tài)監(jiān)視：在中心平臺能夠監(jiān)視與各衛(wèi)星平臺間的通信是處于正常、臨界、故障的哪種狀態(tài)。
- 事故追憶功能：對與事件相關(guān)點(diǎn)的歷史狀態(tài)進(jìn)行詳實(shí)記錄，以便事后對事件產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。事件的種類、數(shù)量、關(guān)聯(lián)點(diǎn)、事件發(fā)生前后時間范圍等都可以自由指定。
- 異常報(bào)警：系統(tǒng)定義了采集數(shù)據(jù)的報(bào)警限，并提供了先進(jìn)的報(bào)警特性，當(dāng)流量、溫度、壓力超出界限時，在操作畫面上顯示報(bào)警信息。報(bào)警信息視報(bào)警嚴(yán)重情況分先后進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)的報(bào)警信息形成報(bào)警文件，在計(jì)算機(jī)上可進(jìn)行查閱并可隨時進(jìn)行打印。
- 班組考核：通過工藝重要參數(shù)的追蹤，發(fā)現(xiàn)操作的潛在問題，產(chǎn)生指導(dǎo)性信息、并能對各個班組的操作水平進(jìn)行評估、考核。
- 生產(chǎn)報(bào)表：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)在內(nèi)，都可實(shí)現(xiàn)報(bào)表調(diào)用，生產(chǎn)報(bào)表格式根據(jù)需要編寫而成，生產(chǎn)報(bào)表每天自動生成，可定時或隨時打印。
- 趨勢分析：對于測量參數(shù)值，可進(jìn)行其趨勢的實(shí)時觀察，如電壓、電流曲線等，并可查閱歷史曲線圖，查閱時拉動時間坐標(biāo)，即可對應(yīng)顯示出此時的瞬時值。所繪制的曲線可由計(jì)算機(jī)打印出來，用于各種分析。
六、系統(tǒng)總結(jié)
基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的海上采油平臺信息系統(tǒng)，可以極大地提高生產(chǎn)運(yùn)行管理的安全性能和可靠程度，減少不必要的人工浪費(fèi)和提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)效率，通過生產(chǎn)過程的集中控制和管理可極大地提高企業(yè)整體效率的競爭能力，提高預(yù)測突發(fā)事件的能力和緊急情況下快速反應(yīng)能力，同時提供統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)，為企業(yè)信息化整合提供數(shù)據(jù)支持。
