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目 錄
1 摘要 2
2 系統(tǒng)總架構(gòu)圖 2
3 采油站本地監(jiān)控 4
3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面 5
3.2 數(shù)據(jù)記錄顯示 7
4 GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊 8
5 信息中心監(jiān)控服務(wù)器 9
5.1 信息中心監(jiān)控效果 9
5.2 雙機(jī)熱備的安全架構(gòu) 10
5.3 歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線 10
5.4 報(bào)警處理 11
5.5 報(bào)表樣式 11
6 網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布及資源共享 11
7 相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用 13
8 總結(jié) 13
9 產(chǎn)品規(guī)格附錄 14
9.1 Adam系列產(chǎn)品 14
9.2 FAS2046產(chǎn)品規(guī)格 15
9.3 赫立訊MA8系列產(chǎn)品規(guī)格 16
9.4 WebAccess技術(shù)規(guī)格 17

1 摘要
油田的一個(gè)采油廠由多口油井、計(jì)量站、管匯閥組，轉(zhuǎn)油站，聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施組成，那么整個(gè)采油廠的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出油品的數(shù)據(jù)（主要有溫度、壓力、流量等）就直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定及原油質(zhì)量。目前大多由人工每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況并測(cè)量、統(tǒng)計(jì)采油數(shù)據(jù)。由于油井?dāng)?shù)量多且分布范圍由幾十至上百平方公里，這種方式必然使工人勞動(dòng)強(qiáng)度加重，并且影響了設(shè)備監(jiān)控與采油數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，甚至準(zhǔn)確性。也同時(shí)存在筆誤，作假等隱患。這樣會(huì)導(dǎo)致上層無(wú)法正確了解到現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，并且不能根據(jù)生產(chǎn)所消耗的實(shí)際勞動(dòng)力等數(shù)據(jù)，制定較有效、靈活的處理方案。所以油廠的自動(dòng)化、信息化就顯得極為突出。
隨著網(wǎng)絡(luò)信息化的飛速發(fā)展和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的日積月累，采用傳統(tǒng)的管理方式和數(shù)據(jù)手工記錄模式已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展要求。生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢的網(wǎng)絡(luò)化已成為現(xiàn)代企業(yè)提高工作效率，降低生產(chǎn)成本的有效手段。要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)分析，指令的遠(yuǎn)程下達(dá)以及對(duì)設(shè)備的控制等功能，迫切要求分布廣泛的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。
為了實(shí)現(xiàn)油田數(shù)據(jù)信息化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全局共享，廠長(zhǎng)、總工等管理人員利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)查看其監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，打破各個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)相互之間長(zhǎng)期形成的“信息孤島”局面，本系統(tǒng)采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，通過(guò)網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)間共享以及實(shí)時(shí)監(jiān)控。本方案詳細(xì)的從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、采集原理、記錄方式、數(shù)據(jù)通訊規(guī)約、網(wǎng)絡(luò)安全等多方面，并對(duì)油田廣泛分布各地的監(jiān)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息提出完整的監(jiān)控解決方案。

2 系統(tǒng)總架構(gòu)圖

完整的油田監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)分為三層架構(gòu)，分別是：采油現(xiàn)場(chǎng)的本地監(jiān)控系統(tǒng)、信息中心的中心采集服務(wù)器、廠區(qū)內(nèi)局域辦公網(wǎng)絡(luò)。
采油現(xiàn)場(chǎng)本地應(yīng)有相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)的操作人員可以隨時(shí)對(duì)采油設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和設(shè)置。各采油站現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)其規(guī)模和功能，其監(jiān)控對(duì)象的數(shù)量會(huì)有不同，而且各采油站也從管理的角度來(lái)分為有人值守和無(wú)人值守兩種，本系統(tǒng)架構(gòu)圖中分別就有人值守和無(wú)人值守配置不同的解決方案。
由于油田的范圍很大，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)與中心之間距離很遠(yuǎn)，難以架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)，即使條件較好的油田架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)其前期投入成本及維護(hù)成本都非常高。所以本方案中推薦使用目前最為先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)GPRS作為通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。
信息中心作為收集各采油站的數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)接收從GPRS傳回的全部現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等原始數(shù)據(jù)。除了遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況外，還可以對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)做有效的統(tǒng)計(jì)、分析。信息中心通常位于廠區(qū)內(nèi)的有線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，與辦公管理網(wǎng)相連接。信息中心的主機(jī)服務(wù)器將全部數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行發(fā)布。
廠區(qū)管理層的相關(guān)人員，即可通過(guò)辦公局域網(wǎng)絡(luò)直接登錄至信息中心的服務(wù)器上，進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視以及各類報(bào)表數(shù)據(jù)的查詢。還可以透過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的接口讓出差在外地的工程師瀏覽數(shù)據(jù)。

3 采油站本地監(jiān)控


采油站本地監(jiān)控分前端采集模塊、集中采集控制器、監(jiān)控主機(jī)三個(gè)部分，在中間層數(shù)據(jù)采集控制器，采用了嵌入式數(shù)字控制器FAS-2046，由FAS-2046來(lái)實(shí)現(xiàn)收集整理下層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并由它向上傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)。而前端數(shù)據(jù)采集模塊則選用研華公司的系列產(chǎn)品，其中主要以它的ADAM系列I/O模塊為主。這些I/O模塊支持多種形式的接口連接方式，與底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接。由于他們采用了獨(dú)特的架構(gòu)設(shè)計(jì)，以及高性能的技術(shù)指標(biāo)，可以讓這些控制器和模塊在惡劣的環(huán)境下正常工作，同時(shí)在面板設(shè)計(jì)方面也具有安裝簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)。
FAS-2046控制器，采用目前經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考驗(yàn)并廣泛使用的實(shí)時(shí)OS技術(shù)，提供一套Windows CE.net解決方案，支持多種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，兩個(gè)以太網(wǎng)、一個(gè)RS-232 和兩個(gè)RS- 232/485 串行等通訊接口用于通訊。具有開(kāi)放、可擴(kuò)展以及無(wú)風(fēng)扇無(wú)磁盤的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。自帶I/O，并且可以通過(guò)串口擴(kuò)展遠(yuǎn)端I/O。強(qiáng)大的圖形化編程工具（FAS-pro）支持對(duì)FAS-2046的控制邏輯開(kāi)發(fā)，使他的控制效果更加出色。詳細(xì)資料可參見(jiàn)產(chǎn)品規(guī)格附錄的 FAS2046產(chǎn)品規(guī)格。
而ADAM5510系列是通用傳感器到計(jì)算機(jī)的便卸式接口模塊，內(nèi)置微處理器使其可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理，模擬量I/O，數(shù)字量I/O數(shù)據(jù)顯示和RS-485通訊等功能。ADAM5510系列分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)體積緊湊，符合現(xiàn)場(chǎng)總線的趨勢(shì)，對(duì)于象RS-485和Modbus等流行的現(xiàn)場(chǎng)總線架構(gòu)，ADAM5510系列提供多種不同的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，內(nèi)置的可編程I/O范圍及報(bào)警輸出增強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。它支持各種通訊介質(zhì)，如雙絞線、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器及光纖等。ADAM5510的選擇要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而確定具體的型號(hào)及規(guī)格。詳細(xì)資料可參見(jiàn)產(chǎn)品規(guī)格格附錄的Adam系列產(chǎn)品。
由于FAS-2046采用WinCE.Net為運(yùn)行平臺(tái)，用戶可以自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，同步運(yùn)行于FAS-2046系統(tǒng)，而且FAS-2046除擁3個(gè)串口外，還具備兩個(gè)以太網(wǎng)接口，其網(wǎng)絡(luò)通訊能力更強(qiáng)，較適合一些有特殊控制要求的環(huán)境。而ADAM5510 用DOS環(huán)境，其系統(tǒng)封閉強(qiáng)，安全性、穩(wěn)定性較高，采用插槽式自由配置I/O點(diǎn)比例，更加靈活。實(shí)際工程中，可根據(jù)實(shí)際情況和需要進(jìn)行選擇。
現(xiàn)場(chǎng)配置工控機(jī)，作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)，整個(gè)監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控內(nèi)容全部由Webccess軟件的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（SCADA）完成。WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（Scada Node）能通過(guò)串口或以太網(wǎng)等通訊方式與下層的數(shù)據(jù)采集控制器FAS-2046或ADAM5510系列進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，即可以從控制器上抓取現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以向下發(fā)指令通過(guò)控制器來(lái)控制底層設(shè)備的運(yùn)行操作變化。
3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面
WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（Scada Node）將實(shí)時(shí)采集從現(xiàn)場(chǎng)層送上來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)重要數(shù)據(jù)（如：電壓、電流、含水率、含油率、壓力、溫度等），并將數(shù)據(jù)以圖文并茂的形式顯示于監(jiān)控頁(yè)面中，監(jiān)控人員可以根據(jù)屏幕顯示對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，掌握現(xiàn)在設(shè)備的運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生任何變化（如有報(bào)警信息產(chǎn)生）WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（Scada Node）將隨之變化并發(fā)出警報(bào)信息。


在監(jiān)控層的操作人員將第一時(shí)間內(nèi)得到現(xiàn)場(chǎng)的警報(bào)信息，警報(bào)信息的表現(xiàn)方式除可以在屏幕上會(huì)有動(dòng)畫/閃爍/列表等提示外，還可以以聲音/網(wǎng)絡(luò)E-MAIL/短信等方式通知不在現(xiàn)場(chǎng)的管理人員。
3.2 實(shí)時(shí)和歷史曲線
每一個(gè)點(diǎn)的秒、分、時(shí)、日歷史數(shù)據(jù)都可以被記錄在監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中單獨(dú)的文件中。從而可以更加迅速的查看歷史曲線，點(diǎn)的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以同時(shí)在數(shù)據(jù)記錄曲線中瀏覽。
歷史記錄的最小間隔單位是秒，且根據(jù)不同的顯示方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類存儲(chǔ)，保證在查看年度報(bào)表時(shí)無(wú)需重新計(jì)算，顯示速度快。
WebAccess還允許用戶自定義實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)顯示樣式。


3.3 數(shù)據(jù)記錄顯示
WebAccess監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（Scada Node）提供實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示記錄，以方便用戶根據(jù)曲線走勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)分析；還提供報(bào)表查詢、打印功能，有值班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)，同時(shí)也可以根據(jù)需要，輸入起始時(shí)間、終止時(shí)間和采集頻率的不同而來(lái)查詢相應(yīng)時(shí)間段的數(shù)據(jù)報(bào)表。還可以通過(guò)高級(jí)選項(xiàng)設(shè)定查詢數(shù)據(jù)的顯示類型，如最大值、最小值、平均值等。用戶可以直接將報(bào)表輸出打印或發(fā)送E-MAIL到指定郵箱。發(fā)送報(bào)表格式為HTML格式，可以輕松將報(bào)表導(dǎo)出到EXCEL等工具軟件進(jìn)行處理加工。


所有的數(shù)據(jù)都將存儲(chǔ)于本地硬盤，以便隨時(shí)查詢歷史記錄。
由于現(xiàn)場(chǎng)采集站根據(jù)其管理方式不同，而分為有人值守和無(wú)人值守，以上所介紹的是有人值守。相對(duì)于有人值守，無(wú)人值守的數(shù)據(jù)采集方式與有人值守完全相同，僅僅只是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)無(wú)操作人員，不需要配置監(jiān)控主機(jī)，而是由FAS2046直接將現(xiàn)場(chǎng)信息透過(guò)網(wǎng)絡(luò)向上傳送，并直接接受上級(jí)下達(dá)的控制指令。


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