顧強大慶油田儲運銷售分公司，黑龍江大慶　163453

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大慶油田原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)及其應用

顧強
大慶油田儲運銷售分公司，黑龍江大慶163453

摘要：為解決原油儲運系統(tǒng)沒有實時性數(shù)據(jù)平臺，無法為決策提供及時準確數(shù)據(jù)支持的問題，大慶油田建成一套完整的原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采集儲油輸油系統(tǒng)的壓力、溫度、流量、電壓、電流、電位以及液位等實時數(shù)據(jù)點，設(shè)定其報警參數(shù)值，實現(xiàn)了對龐大復雜儲運系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、處理、查詢、分析等信息化管理。通過該系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的縱向和橫向管理，降低了崗位員工的勞動強度，減少了生產(chǎn)溝通環(huán)節(jié)，年降低管理成本1 500多萬元，而且偷盜油、泄油的發(fā)生率大大降低。

關(guān)鍵詞：原油儲運系統(tǒng)；實時數(shù)據(jù)；監(jiān)測

儲運系統(tǒng)作為油田整體生產(chǎn)的中心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其首要任務是滿足油田原油開采、存儲、計量和外輸需求。大慶油田擁有大型原油儲罐53座、2條原油干線管道，總儲量343萬t。儲運系統(tǒng)龐大復雜、點多面廣、數(shù)據(jù)量龐大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜、現(xiàn)場自動化程度不等，如果沒有實時性數(shù)據(jù)平臺，將無法為決策提供及時準確的數(shù)據(jù)支持。因而，大慶油田著手將原有崗位獨立的控制系統(tǒng)（如西門子、GE、Opto22等公司產(chǎn)品）集成，通過工業(yè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，建成一套完整的原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。

1　設(shè)計原則

大慶油田原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)（見圖1）采用三層調(diào)度管理模式，包括崗位、油庫調(diào)度中心、分公司調(diào)度中心。每一層調(diào)度授予不同的權(quán)限，用戶根據(jù)權(quán)限使用該數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。各崗位只可以使用本崗位相關(guān)的監(jiān)控界面的功能，油庫調(diào)度中心可以查看并使用所屬油庫各崗位的監(jiān)控界面，分公司調(diào)度中心可以查看并使用所有崗位的監(jiān)控界面。

原有部分崗位已經(jīng)獨立使用西門子、GE、Opto22等控制系統(tǒng)，上位監(jiān)控軟件各不相同，也不能相互訪問數(shù)據(jù)共享。在充分利用已有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)將上位軟件統(tǒng)一采用Intouch，其中與西門子通訊采用DA/SERVER，與GE通訊采用GEHCS，與Opto22通訊采用OPCLINK［1］，將上述崗位的獨立的控制系統(tǒng)集成，與其他新建的崗位控制系統(tǒng)一起并入大慶油田原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

大慶油田原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)（見圖2）采用的是SCADAC/S結(jié)構(gòu)與SCADA B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的多層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［2］。

圖1　系統(tǒng)邏輯關(guān)系

圖2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

分公司調(diào)度中心配有2臺Intouch數(shù)據(jù)服務器（主備冗余）、1臺實時數(shù)據(jù)庫服務器、1臺WEB發(fā)布服務器、1臺WEB授權(quán)服務器。調(diào)度中心的Intouch數(shù)據(jù)服務器即作為存儲設(shè)備，又是調(diào)度中心的顯示終端。調(diào)度中心的Intouch數(shù)據(jù)服務器直接與各個油庫的I/O服務器、數(shù)據(jù)服務器進行通訊，并且將各油庫數(shù)據(jù)進行整合、存儲。它作為顯示終端，可供調(diào)度中心的調(diào)度人員對現(xiàn)場工作狀態(tài)進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)查詢。實時數(shù)據(jù)庫服務器的主要作用是數(shù)據(jù)存儲，實時數(shù)據(jù)庫與Intouch數(shù)據(jù)服務器進行通訊，將各油庫的實時數(shù)據(jù)存貯在服務器內(nèi)。WEB服務器的作用是使用WEB發(fā)布組件將各油庫的工藝流程圖、參數(shù)表、實時報警、歷史報警等工作頁面通過IE瀏覽器發(fā)布到辦公網(wǎng)上，以供管理層人員了解生產(chǎn)現(xiàn)場的工作情況。WEB服務器的數(shù)據(jù)源為Intouch數(shù)據(jù)服務器。WEB授權(quán)服務器，WEB授權(quán)服務器主要作用是設(shè)置WEB訪問的權(quán)限，被授予不同權(quán)限的人員所訪問的內(nèi)容是不同的。

每個油庫配備2臺服務器，1臺為I/O服務器，1臺為數(shù)據(jù)服務器，見圖3。I/O服務器為油庫的數(shù)據(jù)核心，通過工業(yè)以太網(wǎng)直接與現(xiàn)場崗位的數(shù)據(jù)采集控制器或者模塊進行通訊，將數(shù)據(jù)現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)進行整理和收集，同時I/O服務器還是總調(diào)度中心的主數(shù)據(jù)源，是油庫數(shù)據(jù)服務器和油庫顯示終端、崗位顯示終端的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)服務器的主要作用是數(shù)據(jù)存儲，I/O服務器是數(shù)據(jù)服務器的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)服務器通過I/O服務器采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并且對數(shù)據(jù)進行整理和存儲，同時數(shù)據(jù)服務器也是總調(diào)度中心的備用數(shù)據(jù)源。

圖3　油庫結(jié)構(gòu)示意

3　系統(tǒng)參數(shù)采集點

在參數(shù)選擇方面，本系統(tǒng)忽略了過程參數(shù)（原系統(tǒng)已有的參數(shù)除外），參數(shù)采集點著重考慮油系統(tǒng)主要參數(shù)，主要包括以下幾個方面：

（1）采油廠來油匯管的壓力、溫度，流量計流量、出口壓力、溫度。

（2）儲油罐液位，閥組間進出口壓力、溫度。

（3）供油泵及輸油泵的進出口匯管的壓力、溫度。

（4）加熱爐進出口壓力、溫度。

（5）對于供油泵組、輸油泵組，每泵選取一種電流，整體選取一種系統(tǒng)電壓作為信息采集參數(shù)。

（6）陰極保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集點的選取為：匯流點電位、輸出電流及電壓。

（7）有返輸管道的單位，考慮返輸?shù)膲毫?、溫度等參?shù)。

（8）采暖系統(tǒng)考慮分氣缸、分水缸及分支管道的溫度、壓力。

（9）考慮換熱器、發(fā)球間、泄壓保護系統(tǒng)的系統(tǒng)采集點的選取。

4　系統(tǒng)功能

在功能模塊中，管理模塊、地理信息模塊、實時報警模塊、歷史報警模塊、操作員記錄模塊屬于公共功能模塊。而每個區(qū)域模塊中都包含有獨立的工藝流程圖模塊、工藝參數(shù)表模塊、歷史趨勢圖模塊、實時趨勢圖模塊、系統(tǒng)配置圖模塊以及靜態(tài)信息模塊。

4.1管理模塊

管理模塊是整個上位機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架模塊，其功能是建設(shè)上位機程序的骨架，其主要表現(xiàn)形式為系統(tǒng)主菜單（見圖4）、系統(tǒng)工具條。除此之外管理模塊中還包含Intouch開發(fā)環(huán)境與運行環(huán)境切換、第三方應用軟件接口、安全管理權(quán)限設(shè)置等功能［3］。

圖4　系統(tǒng)主菜單

4.2地理信息模塊

地理信息模塊是該系統(tǒng)的組成部分，它涵蓋整個大慶油田儲運銷售分公司油系統(tǒng)的地理分布情況，通過地理信息圖可以看到各油庫的總體概況信息，并且可以通過地理信息圖直接進入庫區(qū)示意圖和各崗位的工藝流程圖，形象、便捷而又直觀。

4.3實時報警模塊

對現(xiàn)場重要數(shù)據(jù)進行實時掃描監(jiān)控，當指定數(shù)據(jù)超過設(shè)定范圍，系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，報警也分為實時報警和歷史報警，操作員可通過對歷史報警的查詢，了解以往報警數(shù)據(jù)情況。采取三級報警的模式：油庫崗位、油庫調(diào)度、分公司調(diào)度。一點故障三處報警，當發(fā)生報警時，員工應及時查看報警數(shù)值，了解現(xiàn)場情況及時處理，處理完成后要對報警進行確認操作，并標明確認原因。

當報警發(fā)生時，要先到現(xiàn)場了解情況，然后填寫報警注釋以備案，便于生產(chǎn)管理；輸入注釋后點擊“確定”，相關(guān)報警信息將存儲在數(shù)據(jù)庫中。

4.4工藝流程圖模塊

以類似用戶流程圖的形式顯示過程信息，并設(shè)有操作窗口，可對任一控制回路進行操作。系統(tǒng)配有豐富的符號庫，用戶可根據(jù)實際需要指定符號的顏色、背景顏色以及閃爍等，另外，系統(tǒng)還支持動態(tài)符號。

采用滾屏的方式動態(tài)顯示整體工藝流程圖，并用不同的顏色、光帶和動畫效果，區(qū)分不同的工藝流程、工藝管道及工藝流向、流速、流量等信息。

分屏顯示各局部細微的工藝流程作業(yè)，可了解各監(jiān)測站的局部流程、設(shè)備運行狀態(tài)、各種工藝參數(shù)等。

圖5為分類匯總方式顯示的各油庫儲罐液位情況，在此可以掌握原油整體庫存情況，以便合理安排油庫外輸計劃。

圖5　油庫儲罐液位情況顯示

4.5工藝參數(shù)表模塊

工藝參數(shù)表以崗位為單位，將油庫中的重要參數(shù)以表格的形式顯示出來，見圖6。通過工藝參數(shù)表，生產(chǎn)人員和管理人員可以很便捷地查找和了解自己所關(guān)心的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的當前值和當前狀態(tài)。

圖6　工藝參數(shù)表模塊顯示

4.6趨勢曲線模塊

趨勢圖包含實時趨勢圖和歷史趨勢圖兩部分，見圖7。實時趨勢圖可顯示當前數(shù)據(jù)的運行趨勢。實時趨勢圖將數(shù)據(jù)趨勢化，讓用戶可以看到數(shù)據(jù)的變化情況。歷史趨勢圖可以對以往一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)運行趨勢進行顯示和查詢。其中歷史趨勢圖可用不同的顏色和時間間隔在同一畫面上顯示1～8個變量，變量可任意選擇組合，并有放大和卷動功能。趨勢畫面包括有一個移動光標線和數(shù)據(jù)區(qū)，顯示各趨勢曲線與光標線相交處的數(shù)字值。

圖7　趨勢曲線模塊截圖

4.7查詢模塊

歷史數(shù)據(jù)，除了查看歷史趨勢圖，還增加了Activefactory功能，通過Excel表格將歷史數(shù)據(jù)調(diào)出，方便員工使用，見圖8。

圖8　查詢模塊截圖

4.8WEB發(fā)布功能

WEB發(fā)布功能是系統(tǒng)一個不可缺失的重要組成部分［4］，通過此功能，上級管理部門可以看到比較直觀的與現(xiàn)場監(jiān)控室相通的監(jiān)控畫面。通過此功能方便上級管理部門直接掌握現(xiàn)場生產(chǎn)第一線的生產(chǎn)運行狀況。

5　系統(tǒng)應用情況

大慶油田原油儲運生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)創(chuàng)建了數(shù)字化辦公環(huán)境，理順了業(yè)務關(guān)系，實現(xiàn)了信息共享，打破工作溝通與交流障礙。解決了因分公司管理地域分布廣，管理幅度、難度大，信息傳遞不及時的問題；改善了各部門獨立辦公的局面。自動化系統(tǒng)可以在網(wǎng)上改善同步發(fā)布生產(chǎn)信息，并將計劃、生產(chǎn)、經(jīng)營、計量、地面工程信息管理等各部門有效結(jié)合起來，提高規(guī)劃的科學性、實時性。

大莊油田原油儲運數(shù)字化系統(tǒng)建立后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，能夠全面反映生產(chǎn)運行情況。改變了信息管理的原有模式，把儲運系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備等生產(chǎn)運行狀況清晰地呈現(xiàn)在操作崗位人員和各級管理者面前，切實提高了生產(chǎn)管理水平和員工的工作效率，為儲運系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、平穩(wěn)高效運行提供了有力的保障，真正實現(xiàn)了全方位精確指揮，使生產(chǎn)決策更加科學、高效。

參考文獻

［1］傅春霞. OPC數(shù)據(jù)訪問服務器的開發(fā)研究及實現(xiàn)［D］.北京：北京工業(yè)大學，2004.

［2］孫堅華，陳春香.儲油庫工程SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成與特點［J］.油氣儲運，2011（11）：853- 858.

［3］高素萍，尹麗娟，徐勤. Intouch組態(tài)軟件在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的應用［J］.計算機工程與設(shè)計，2007（13）：3 273- 3 276.

［4］陳暉，孟凡順，郭樹祥.實時數(shù)據(jù)Web發(fā)布技術(shù)研究［J］.中國科技信息，2010（2）：84- 85.

Real- time Data Monitoring System for Oil Storage and Transportation Operations in Daqing Oilfield and Its Application

GU Qiang
Transportation Sales Company of Daqing Oilfield Co.，Ltd.，Daqing 163453，China

Abstra ct：In order to solve the problem of no real- time data platform in oil storage and transportation system to provide timely and accurate data support，Daqing Oilfield built a complete set of real- time data monitoring system for crude oil storage and transportation. The system mainly collects the real- time data of pressure，temperature，flux，voltage，current，potential and liquid level in the oil storage and transportation system and sets the alarm parameters，and realizes the information management of data monitoring and processing，query and analysis. The application of the real- time data monitoring system realizes the vertical and horizontal management of the operation data，reduces the labor intensity of staff，decreases the operation communication links，thus reduces the management cost more than 15 million per year. Also，the occurrence rate of stealing oiland oilleaking is decreased greatly.

Keywords：crude oilstorage and transportation system；real- time data；monitoring

doi:10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.02.010

作者簡介：

顧強（1982-），男，山東東平人，工程師，2005年畢業(yè)于中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事自動化儀表管理工作。E- mail：guqiang@petrochina.com.cn

收稿日期：2015- 07- 25；修回日期：2016- 01- 20