南通職業(yè)大學技師學院

基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)

徐麗鐘南通職業(yè)大學技師學院

為有效開展油田地面系統(tǒng)簡化工作，降低石油生產成本，提高油井的自動化管理水平，研制了基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)。以ASP.NET開發(fā)技術、XML技術和AJAX技術等程序開發(fā)技術為基礎，使用B/S與C/S模式相接合的方式，實現信息層、控制層以及設備層三層網絡的數據交互。通過計算機網絡技術將現場儀表、數據采集單元、無線網橋和監(jiān)控中心計算機設備進行有效集成，實現數據采集和傳輸的實時性?，F場試驗表明，該系統(tǒng)具有管理便捷、實時高效和操作方便等諸多優(yōu)點，可滿足數字化油田的監(jiān)控要求。

Web；監(jiān)控系統(tǒng)；OPC技術；AJAX技術；B/S模式

多年來石油生產基本采用人工巡檢、人工數據采集，單井計量采用進站集中計量的管理模式。由于油井分布分散，環(huán)境復雜，傳統(tǒng)的管理模式難以保證一線生產設備的正常運轉和生產數據的有效收集，且需要大量的地面管線投資。為有效開展油田地面系統(tǒng)簡化工作，降低石油生產成本，提高油井的自動化管理水平，研制了基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)。

1 遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

1.1 系統(tǒng)分布式架構選擇

C/S模式是建立在局域網的基礎上，而B/S模式是建立在廣域網的基礎上的。C/S架構軟件的應用服務器運行數據負荷較輕，數據的儲存管理功能較為透明；但C/S架構需高昂的維護成本且投資大。B/S架構軟件維護和升級方式簡單、成本降低、選擇更多，應用服務器運行數據負荷比C/S重。B/S的硬件（服務器）投入略高于C/S，軟件投入低于C/S。在安裝專用客戶端軟件方面，B/S無限制，而C/S有限制，在技術升級更新方面，B/S只需升級服務器，C/S則需要全部升級；B/S的維護費用低于C/S，B/S的先進性高于C/S。

C/S與B/S混合模式是一種典型的異構體系結構，基于C/S模式的體系結構和基于B/S模式的體系結構各有特點，C/S模式技術成熟，而B/S模式則在Internet環(huán)境下有巨大的應用前景[1-2]。實踐證明，將C/S模式與B/S模式結合在一起構建基于網絡的應用系統(tǒng)是當前較理想的設計方法和必然趨勢。

1.2 Web開發(fā)技術及OPC技術

OPC[3]是為不同供應廠商設備和應用程序之間的軟件接口標準化，使其數據交換更加簡單化的目的而提出的。OPC服務器是按照各個供應廠商的硬件所開發(fā)的，使之可以吸收各個供應廠商硬件和系統(tǒng)的差異，從而實現不依存于硬件的系統(tǒng)構成。

OPC技術規(guī)范把硬件供應商和應用軟件開發(fā)者分離開來，使得雙方的工作效率都有很大提高。軟件開發(fā)商無需了解硬件的實質和操作過程，就能訪問OPC數據服務器中的數據，尤其是開發(fā)商在已使用了組態(tài)軟件進行實時監(jiān)控的過程控制系統(tǒng)基礎上，用C++等高級語言開發(fā)系統(tǒng)時，大大簡化了過去從設備傳輸數據的復雜過程。在油田監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)中，應用OPC技術實現了VC應用程序和RSView32的數據交換，間接地實現了VC應用程序與PLC的通信，獲得了很好的結果。

ASP.NET可產生執(zhí)行動態(tài)、互動和高性能的Web服務應用程序；同時，用來存儲數據的XML[4]非常適合Web傳輸，而HTML用來顯示數據。AJAX使Web應用更加動態(tài)智能，可提供表現能力豐富的AJAXUI組件，可使因特網應用程序更小、更快，更友好。AJAX[5]是一種獨立于Web服務器軟件的瀏覽器技術，獨立于瀏覽器和平臺。Web應用程序較桌面應用程序有諸多優(yōu)勢，能夠涉及廣大的用戶，更易安裝、維護和開發(fā)。AJAX可完善因特網應用程序，提高系統(tǒng)性能，優(yōu)化用戶界面。AJAX開發(fā)需理解傳統(tǒng)的MVC架構，限制應用層次之間的邊界，考慮C/S環(huán)境的外部和定型MVC邊界。

2 系統(tǒng)的實現與應用

采用Web開發(fā)技術，使用B/S與C/S模式相結合的系統(tǒng)分布式構架，結合油井實際情況，設計了基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)。通過實驗運行驗證，基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)運行良好、可靠性高、實時性強。基于Web的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)已在勝利油田某區(qū)塊應用，效果良好，提高了此區(qū)塊的生產效率。油田監(jiān)控系統(tǒng)實現了數據采集、數據處理和動態(tài)監(jiān)控等功能，系統(tǒng)數據流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)數據流程

具體實現功能如下：①數據采集和處理功能，通過PLC控制系統(tǒng)采集現場設備狀態(tài)信號，通過OPC數據協(xié)議采集油井數據及計量系統(tǒng)數據，對現場采集的數據進行計算歸檔；②畫面動態(tài)顯示和控制功能，畫面顯示動態(tài)、直觀和形象，可為操作人員提供完全等同于現場的監(jiān)控效果；③報表功能和歷史數據存儲功能，報表數據的生成和打印采用操作員命令方式，按照預先定義的格式自動產生所有的標題和表頭，并打印報表；④參數設定和密碼保護功能，人工設定、修改油井相關參數，系統(tǒng)設置管理員密碼、工程師密碼和操作員密碼，擁有相應密碼的人才能進行相應功能的操作。

Web服務器端采用ASP.NET作為Web頁面開發(fā)工具，用戶操作流程如圖2所示?；赪eb的遠程油田監(jiān)控系統(tǒng)可將動態(tài)數據實時發(fā)布。采用ActiveX控件作為客戶端人機界面功能模塊來構建動態(tài)網頁，具有遠程監(jiān)控頁面上的功能單元模塊，提高了系統(tǒng)的維護性。

圖2 用戶操作流程

監(jiān)控系統(tǒng)在勝利油田已被廣泛應用，取得了良好的效果。

3 結論

以ASP.NET開發(fā)技術、XML技術和AJAX技術等程序開發(fā)技術為基礎，使用B/S和C/S模式相接合的方式，實現信息層、控制層以及設備層三層網絡的數據交互。通過計算機網絡技術將現場儀表、數據采集單元、無線網橋和監(jiān)控中心計算機設備進行有效集成，實現數據采集和傳輸的實時性。通過現場試驗表明，該系統(tǒng)具有管理便捷、實時高效和操作方便等諸多優(yōu)點，可滿足數字化油田的監(jiān)控要求。

[1]孫乾．基于Web的油藏動態(tài)分析系統(tǒng)設計與開發(fā)[D]．北京：中國石油大學碩士論文．2011.

[2]郭凱．基于GPRS抽油機在線故障診斷監(jiān)控器的研究與設計[D]．蘭州：蘭州理工大學碩士論文，2009.

[3]韓江洪，陸陽．面向對象設計在DCS中的應用[J]．計算機研究與發(fā)展，1996（12）：926-932.

[4]肖兵，李利軍．基于無線網絡及GPRS的油田監(jiān)控系統(tǒng)設計[J]．低壓電器，2010（17）：24-27.

[5]曹丹．基于Web的油田設備網絡信息管理模式[J]．油氣田地面工程，2013，32（12）：54-55.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.048