大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统及其应用

顾强大庆油田储运销售分公司，黑龙江大庆　163453



大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统及其应用

顾强
大庆油田储运销售分公司，黑龙江大庆163453

摘要：为解决原油储运系统没有实时性数据平台，无法为决策提供及时准确数据支持的问题，大庆油田建成一套完整的原油储运生产运行实时数据监测系统。该系统主要采集储油输油系统的压力、温度、流量、电压、电流、电位以及液位等实时数据点，设定其报警参数值，实现了对庞大复杂储运系统生产数据的监控、处理、查询、分析等信息化管理。通过该系统的应用，实现了生产运行数据的纵向和横向管理，降低了岗位员工的劳动强度，减少了生产沟通环节，年降低管理成本1 500多万元，而且偷盗油、泄油的发生率大大降低。

关键词：原油储运系统；实时数据；监测

储运系统作为油田整体生产的中心关键环节，其首要任务是满足油田原油开采、存储、计量和外输需求。大庆油田拥有大型原油储罐53座、2条原油干线管道，总储量343万t。储运系统庞大复杂、点多面广、数据量庞大、网络结构复杂、现场自动化程度不等，如果没有实时性数据平台，将无法为决策提供及时准确的数据支持。因而，大庆油田着手将原有岗位独立的控制系统（如西门子、GE、Opto22等公司产品）集成，通过工业环形网络，建成一套完整的原油储运生产运行实时数据监测系统。

1　设计原则

大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统（见图1）采用三层调度管理模式，包括岗位、油库调度中心、分公司调度中心。每一层调度授予不同的权限，用户根据权限使用该数据监测系统。各岗位只可以使用本岗位相关的监控界面的功能，油库调度中心可以查看并使用所属油库各岗位的监控界面，分公司调度中心可以查看并使用所有岗位的监控界面。

原有部分岗位已经独立使用西门子、GE、Opto22等控制系统，上位监控软件各不相同，也不能相互访问数据共享。在充分利用已有监控系统的基础上，现将上位软件统一采用Intouch，其中与西门子通讯采用DA/SERVER，与GE通讯采用GEHCS，与Opto22通讯采用OPCLINK［1］，将上述岗位的独立的控制系统集成，与其他新建的岗位控制系统一起并入大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统。

2　系统结构

大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统（见图2）采用的是SCADAC/S结构与SCADA B/S结构相结合的多层系统结构［2］。

图1　系统逻辑关系

图2　系统结构示意

分公司调度中心配有2台Intouch数据服务器（主备冗余）、1台实时数据库服务器、1台WEB发布服务器、1台WEB授权服务器。调度中心的Intouch数据服务器即作为存储设备，又是调度中心的显示终端。调度中心的Intouch数据服务器直接与各个油库的I/O服务器、数据服务器进行通讯，并且将各油库数据进行整合、存储。它作为显示终端，可供调度中心的调度人员对现场工作状态进行监控和数据查询。实时数据库服务器的主要作用是数据存储，实时数据库与Intouch数据服务器进行通讯，将各油库的实时数据存贮在服务器内。WEB服务器的作用是使用WEB发布组件将各油库的工艺流程图、参数表、实时报警、历史报警等工作页面通过IE浏览器发布到办公网上，以供管理层人员了解生产现场的工作情况。WEB服务器的数据源为Intouch数据服务器。WEB授权服务器，WEB授权服务器主要作用是设置WEB访问的权限，被授予不同权限的人员所访问的内容是不同的。

每个油库配备2台服务器，1台为I/O服务器，1台为数据服务器，见图3。I/O服务器为油库的数据核心，通过工业以太网直接与现场岗位的数据采集控制器或者模块进行通讯，将数据现场的原始数据进行整理和收集，同时I/O服务器还是总调度中心的主数据源，是油库数据服务器和油库显示终端、岗位显示终端的数据源。数据服务器的主要作用是数据存储，I/O服务器是数据服务器的数据源，数据服务器通过I/O服务器采集到现场数据，并且对数据进行整理和存储，同时数据服务器也是总调度中心的备用数据源。

图3　油库结构示意

3　系统参数采集点

在参数选择方面，本系统忽略了过程参数（原系统已有的参数除外），参数采集点着重考虑油系统主要参数，主要包括以下几个方面：

（1）采油厂来油汇管的压力、温度，流量计流量、出口压力、温度。

（2）储油罐液位，阀组间进出口压力、温度。

（3）供油泵及输油泵的进出口汇管的压力、温度。

（4）加热炉进出口压力、温度。

（5）对于供油泵组、输油泵组，每泵选取一种电流，整体选取一种系统电压作为信息采集参数。

（6）阴极保护系统数据采集点的选取为：汇流点电位、输出电流及电压。

（7）有返输管道的单位，考虑返输的压力、温度等参数。

（8）采暖系统考虑分气缸、分水缸及分支管道的温度、压力。

（9）考虑换热器、发球间、泄压保护系统的系统采集点的选取。

4　系统功能

在功能模块中，管理模块、地理信息模块、实时报警模块、历史报警模块、操作员记录模块属于公共功能模块。而每个区域模块中都包含有独立的工艺流程图模块、工艺参数表模块、历史趋势图模块、实时趋势图模块、系统配置图模块以及静态信息模块。

4.1管理模块

管理模块是整个上位机系统的结构框架模块，其功能是建设上位机程序的骨架，其主要表现形式为系统主菜单（见图4）、系统工具条。除此之外管理模块中还包含Intouch开发环境与运行环境切换、第三方应用软件接口、安全管理权限设置等功能［3］。

图4　系统主菜单

4.2地理信息模块

地理信息模块是该系统的组成部分，它涵盖整个大庆油田储运销售分公司油系统的地理分布情况，通过地理信息图可以看到各油库的总体概况信息，并且可以通过地理信息图直接进入库区示意图和各岗位的工艺流程图，形象、便捷而又直观。

4.3实时报警模块

对现场重要数据进行实时扫描监控，当指定数据超过设定范围，系统自动发出声光报警，报警也分为实时报警和历史报警，操作员可通过对历史报警的查询，了解以往报警数据情况。采取三级报警的模式：油库岗位、油库调度、分公司调度。一点故障三处报警，当发生报警时，员工应及时查看报警数值，了解现场情况及时处理，处理完成后要对报警进行确认操作，并标明确认原因。

当报警发生时，要先到现场了解情况，然后填写报警注释以备案，便于生产管理；输入注释后点击“确定”，相关报警信息将存储在数据库中。

4.4工艺流程图模块

以类似用户流程图的形式显示过程信息，并设有操作窗口，可对任一控制回路进行操作。系统配有丰富的符号库，用户可根据实际需要指定符号的颜色、背景颜色以及闪烁等，另外，系统还支持动态符号。

采用滚屏的方式动态显示整体工艺流程图，并用不同的颜色、光带和动画效果，区分不同的工艺流程、工艺管道及工艺流向、流速、流量等信息。

分屏显示各局部细微的工艺流程作业，可了解各监测站的局部流程、设备运行状态、各种工艺参数等。

图5为分类汇总方式显示的各油库储罐液位情况，在此可以掌握原油整体库存情况，以便合理安排油库外输计划。

图5　油库储罐液位情况显示

4.5工艺参数表模块

工艺参数表以岗位为单位，将油库中的重要参数以表格的形式显示出来，见图6。通过工艺参数表，生产人员和管理人员可以很便捷地查找和了解自己所关心的重要生产数据的当前值和当前状态。

图6　工艺参数表模块显示

4.6趋势曲线模块

趋势图包含实时趋势图和历史趋势图两部分，见图7。实时趋势图可显示当前数据的运行趋势。实时趋势图将数据趋势化，让用户可以看到数据的变化情况。历史趋势图可以对以往一段时间内的数据运行趋势进行显示和查询。其中历史趋势图可用不同的颜色和时间间隔在同一画面上显示1～8个变量，变量可任意选择组合，并有放大和卷动功能。趋势画面包括有一个移动光标线和数据区，显示各趋势曲线与光标线相交处的数字值。

图7　趋势曲线模块截图

4.7查询模块

历史数据，除了查看历史趋势图，还增加了Activefactory功能，通过Excel表格将历史数据调出，方便员工使用，见图8。

图8　查询模块截图

4.8WEB发布功能

WEB发布功能是系统一个不可缺失的重要组成部分［4］，通过此功能，上级管理部门可以看到比较直观的与现场监控室相通的监控画面。通过此功能方便上级管理部门直接掌握现场生产第一线的生产运行状况。

5　系统应用情况

大庆油田原油储运生产运行实时数据监测系统创建了数字化办公环境，理顺了业务关系，实现了信息共享，打破工作沟通与交流障碍。解决了因分公司管理地域分布广，管理幅度、难度大，信息传递不及时的问题；改善了各部门独立办公的局面。自动化系统可以在网上改善同步发布生产信息，并将计划、生产、经营、计量、地面工程信息管理等各部门有效结合起来，提高规划的科学性、实时性。

大庄油田原油储运数字化系统建立后，系统运行稳定可靠，能够全面反映生产运行情况。改变了信息管理的原有模式，把储运系统管网、设备等生产运行状况清晰地呈现在操作岗位人员和各级管理者面前，切实提高了生产管理水平和员工的工作效率，为储运系统的安全生产、平稳高效运行提供了有力的保障，真正实现了全方位精确指挥，使生产决策更加科学、高效。

参考文献

［1］傅春霞. OPC数据访问服务器的开发研究及实现［D］.北京：北京工业大学，2004.

［2］孙坚华，陈春香.储油库工程SCADA系统的构成与特点［J］.油气储运，2011（11）：853- 858.

［3］高素萍，尹丽娟，徐勤. Intouch组态软件在计算机监控系统中的应用［J］.计算机工程与设计，2007（13）：3 273- 3 276.

［4］陈晖，孟凡顺，郭树祥.实时数据Web发布技术研究［J］.中国科技信息，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

作者简介：

顾强（1982-），男，山东东平人，工程师，2005年毕业于中国石油大学（华东）计算机科学与技术专业，现从事自动化仪表管理工作。E- mail：guqiang@petrochina.com.cn

收稿日期：2015- 07- 25；修回日期：2016- 01- 20