石油是重要能源，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，同煤相比，具有能量密度大、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便、燃燒后對(duì)大氣的污染程度較小等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)是一個(gè)能源消耗大國(guó)，對(duì)石油的強(qiáng)勁需求，在十一五期間，國(guó)家在通過(guò)自產(chǎn)及進(jìn)口的方式保障能源供應(yīng)的同時(shí)，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(kāi)發(fā)及開(kāi)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(cè)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(lái)了較大難度。為了安全生產(chǎn)，提高采油時(shí)率及資料錄取率的及時(shí)可靠，針對(duì)海上不同于陸地的特殊情況，在海上開(kāi)展自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)方便管理、增產(chǎn)原油具有重要意義。針對(duì)這種生產(chǎn)需求，中國(guó)石油旗下軟件公司紫金橋推出了基于紫金橋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及監(jiān)控軟件的海上采油平臺(tái)信息系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)概述

海上油田一般由中心平臺(tái)和衛(wèi)星平臺(tái)組成。中心平臺(tái)位于油氣較集中的海域，其集油氣開(kāi)采、儲(chǔ)存、傳輸、發(fā)電、通信、生活等功能于一體，衛(wèi)星平臺(tái)是相對(duì)簡(jiǎn)易的小平臺(tái)，分布在中心平臺(tái)周圍，其電力由中心平臺(tái)供給，完成油氣的開(kāi)采、計(jì)量、加熱，并通過(guò)與中心平臺(tái)相連的海底管線把油氣輸送至中心平臺(tái)。

在海上采油平臺(tái)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(cè)，可燃?xì)怏w檢測(cè)，自動(dòng)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(dòng)進(jìn)行油氣水計(jì)量和注水計(jì)量等。

基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的海上采油平臺(tái)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(tái)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(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)里，并通過(guò)Real-I/O傳輸?shù)阶辖饦驅(qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。

二、需求及性能分析

基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)RealDB的海上采油平臺(tái)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(chǔ)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(chǎng)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其一方面通過(guò)無(wú)線通信方式將衛(wèi)星站的數(shù)據(jù)接收到過(guò)來(lái)，即實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍所管轄的衛(wèi)星平臺(tái)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(tái)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(tái)和衛(wèi)星平臺(tái)的全部生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控管理。

系統(tǒng)可實(shí)時(shí)對(duì)海上采油平臺(tái)生產(chǎn)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，普通數(shù)據(jù)保存在硬盤中3個(gè)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(shí)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(shí)打印生產(chǎn)日、月報(bào)表，對(duì)異常情況及時(shí)報(bào)警通知，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模擬，同時(shí)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(shí)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎng)溫度，濕度等進(jìn)行選擇。數(shù)據(jù)通信采用電臺(tái)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(kāi)支，紫金橋軟件支持大部分RTU。

2　系統(tǒng)軟件平臺(tái)

2.1 中心服務(wù)器軟件平臺(tái)——RealDB

　　本套系統(tǒng)中心站軟件采用的是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)下屬軟件公司紫金橋開(kāi)發(fā)的紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)RealDB。RealDB是一個(gè)性能好、容量大、可靠性高、安全性強(qiáng)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。適用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(shí)、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)及趨勢(shì)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(shì)統(tǒng)計(jì)分析等工具

　　紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)制作各種顯示畫(huà)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)軟件——紫金橋前置數(shù)采機(jī)軟件

衛(wèi)星平臺(tái)軟件采用紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jí)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(tái)信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

四、海上采油平臺(tái)信息系統(tǒng)的特點(diǎn)

基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及監(jiān)控軟件的海上采油平臺(tái)信息系統(tǒng)通過(guò)信息手段可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握采油平臺(tái)生產(chǎn)情況，進(jìn)行科學(xué)決策。

1、可降低工人勞動(dòng)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(dòng)化信息平臺(tái)，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(tái)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(tái)。

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(huà)面流程圖，工程師和管理人員可以通過(guò)客戶端或者IE瀏覽器訪問(wèn)到現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況。

4、提供格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，并可長(zhǎng)期存儲(chǔ)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(shí)紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)擁有較好的壓縮算法，可以較好的存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，并且利用指針?biāo)饕?，快速的檢索數(shù)據(jù)。

5、便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高工作效率

通過(guò)本系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)采油平臺(tái)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(shí)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(tái)的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)控制，并采用電臺(tái)或GPRS的方式將數(shù)據(jù)傳至中心服務(wù)器（RealDB）中，同時(shí)前置數(shù)采機(jī)可接收中心服務(wù)器所發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，完成油氣計(jì)量過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)具體包含如下功能：

數(shù)據(jù)采集及控制：中心平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，除完成中心平臺(tái)內(nèi)工藝過(guò)程的控制及監(jiān)視外，還負(fù)責(zé)外圍衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)采集及控制，可長(zhǎng)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(tái)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(tái)能夠監(jiān)視與各衛(wèi)星平臺(tái)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)，在操作畫(huà)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(shí)進(jìn)行打印。 班組考核：通過(guò)工藝重要參數(shù)的追蹤，發(fā)現(xiàn)操作的潛在問(wèn)題，產(chǎn)生指導(dǎo)性信息、并能對(duì)各個(gè)班組的操作水平進(jìn)行評(píng)估、考核。 生產(chǎn)報(bào)表：數(shù)據(jù)庫(kù)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(xiě)而成，生產(chǎn)報(bào)表每天自動(dòng)生成，可定時(shí)或隨時(shí)打印。 趨勢(shì)分析：對(duì)于測(cè)量參數(shù)值，可進(jìn)行其趨勢(shì)的實(shí)時(shí)觀察，如電壓、電流曲線等，并可查閱歷史曲線圖，查閱時(shí)拉動(dòng)時(shí)間坐標(biāo)，即可對(duì)應(yīng)顯示出此時(shí)的瞬時(shí)值。所繪制的曲線可由計(jì)算機(jī)打印出來(lái)，用于各種分析。

六、系統(tǒng)總結(jié)

基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的海上采油平臺(tái)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(guò)生產(chǎn)過(guò)程的集中控制和管理可極大地提高企業(yè)整體效率的競(jìng)爭(zhēng)能力，提高預(yù)測(cè)突發(fā)事件的能力和緊急情況下快速反應(yīng)能力，同時(shí)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。