基于Web的天然氣計量遠程實時管理系統

劉紅廣 劉新艷

（1、大慶油田有限責任公司第四采油廠工程技術大隊，黑龍江 大慶 1630002、大慶油田有限責任公司第四采油廠第四油礦902隊，黑龍江 大慶 163000）

外輸天然氣的計量是我廠與天然氣公司進行天然氣交接的憑證，對天然氣的管理直接關系到我廠的經濟效益。2002年2月，第四采油廠工程技術大隊儀表室自主研制天然氣實時監測系統，實現了6個外輸計量口的外輸氣和返輸氣精確計量。為進一步提升我廠外輸天然氣生產管理水平，使管理人員快速、準確地掌握天然氣計量系統實時信息，2004年開發研制外輸天然氣計量遠程實時管理系統。

1 系統設計

1.1 網絡設計

天然氣計量遠程實時管理系統的硬件系統縱向包括兩個層次:現場天然氣計量系統和管理層終端。為了能夠遠程監測天然氣運行情況，必須能夠通過局域網訪問天然氣的相關服務器。這可以通過將天然氣自動化的相關服務器連接到局域網實現，但這樣將帶來巨大的安全隱患。而如果采用Internet思想和技術構建天然氣計量遠程實時管理網絡系統，既可以實現上述目標，又能保證天然氣系統的相對獨立性和網絡安全性。

1.2 Active X控件設計

為實現在瀏覽器端監測天然氣運行態勢和數據，系統整體框架用Active X控件實現。。Active X控件首先必須能夠做到在瀏覽器端讀取服務器上的天然氣運行態勢圖的圖形文件，因而需要進行Internet程序設計。另外，基于Internet的天然氣計量系統動態圖形處理系統的主要功能就是根據Internet上下載的圖形描述文件，繪制天然氣運行趨勢圖，因此有必要對它的圖形描述文件結構進行分析。在天然氣計量系統中，所有的運行圖(包括實時數據、實時數據表格等)都組織在統一的數據結構—圖形描述文件中，該圖形描述文件由工具DAMAP根據實時數據庫、設備屬性數據庫、地理信息數據庫生成，它包含圖形描述和數據及與各種數據庫的聯接信息。在天然氣計量系統中，圖形是按層組織的，每一幅圖有一個包含該圖所有圖層信息的map文件，每一幅圖又可根據需要分為若干數目的圖層。

在Active X控件中，可以根據組合框中的選擇，在瀏覽器窗口顯示天然氣計量的生產技術參數、運行參數、運行趨勢圖等。而遠程數據傳送則由處于實時數據庫服務器端的DCOM來完成，實時數據庫系統則使用原有系統，避免重復開發和維護。

1.3 實時數據庫

實時數據是監控系統最基本的資源，而實時數據庫則是作為整個監控組態環境數據處理和管理的核心。實時數據庫與基于傳統數據庫技術的數據庫在原理、實現技術、功能和系統性能方面有很大的不同。傳統的數據庫系統旨在處理永久、穩定的數據，強調維護數據的完整性、一致性，其性能目標是高的系統吞吐量和低的代價，并不考慮有關數據及其處理的定時限制。

實時數據庫，其數據和事務都有顯式定時限制，系統的正確性不僅依賴于事務的邏輯結果，而且依賴于該邏輯結果所產生的時間。但實時數據庫并不是數據庫技術和實時系統兩者的簡單結合，它在概念、理論、技術、方法和機制方面具備自身特點。

監控組態軟件的實時數據庫，吸取了DCS實時數據庫設計思想，支持并發處理，具有分布式網絡的功能，并在實時數據、實時事務及內部緩存處理等方面有其自身特點。

1.4 數據采集

力控3.1運用I/O驅動程序從設備中讀寫數據，每個I/O驅動程序支持特定硬件。力控3.1組態軟件首先通過驅動程序軟件接口從現場的過程硬件中獲取數據，存入力控3.1的內部數據庫(DB)，應用軟件 (如力控3.1的畫面運行程序、報表生成程序等)從力控3.1內部數據庫中獲取來自過程硬件的信息，實現在畫面上動態地顯示現場各過程硬件的運行狀態，數據也可以按相反的順序寫回現場過程硬件，執行控制操作。

如圖2所示,I/O Server直接負責從設備采集實時數據并將操作命令下達給設備,I/O Server的可靠性將直接影響組態軟件的性能。在大多數情況下，I/O Server是與設備相關的，即針對某種設備的驅動程序不能驅動其它種類的設備。一般，設備制造商會提供PC與設備間進行數字通訊的接口協議和物理接口標準。物理接口標準規定使用何種通訊介質、鏈路層的接口標準，如 RS232、RS485、以太網等；接口協議規定通訊雙方約定的命令及數據響應格式、數據校驗方式等。I/O Server主要是按照接口協議的規定向設備發送數據請求命令，對返回收據進行拆包，從中分離出所需數據（即組態的數據連接項和設備狀態數據）。多數設備的通訊接口協議都有若干條讀寫命令，分別用來讀寫設備上不同類別的數據，而每一條命令又可以讀寫同類別的多條數據，具體能讀寫幾條是由接口協議規定的。使用組態軟件做I/O數據連接的工程技術人員不必了解這些細節，只需按照I/O Server的說明書組態數據庫變量與設備數據項的對應關系即可。I/O Server首先要將組態的數據連接項按照接口協議的要求按照類別分好，把通過一次讀寫操作能夠處理的數據連接項存放在一起，稱做一個數據包。I/O Server主要以數據包為單位進行數據處理，這樣會大大提高通訊效率。

1.5 系統的web發布

根據實際生產需要，天然氣實時監測系統中用于web發布的主要畫面有：數據顯示、設置運行參數、歷史趨勢、web報表。

2 系統功能及特點

2.1 系統功能

(1)建立分布式實時數據庫，存儲實時采集的天然氣生產數據；(2)實時顯示和查詢天然氣計量的生產技術參數，為技術人員科學管理天然氣提供科學依據；(3)實時瀏覽天然氣日報表，確保歷史資料的準確性；(4)在局域網（LAN）上動態顯示天然氣實時計量監測系統運行狀況。

2.2 系統特點

(1)客戶共享服務器端軟件，節約軟硬件費用；(2)多客戶并發，即多個客戶可以同時與服務器連接;(3)方便維護，維護只需在服務器端進行，節約了維護費用;(4)操作簡單，普通的瀏覽器操作即可。

3 結束語

天然氣實時監測系統基于web來實現信息交互、綜合與共享，實現統一的人機界面和跨平臺的數據庫訪問，真正做到局域和遠程信息的實時監控，數據資源的綜合共享，以及全局事件快速的處理和一體化的科學管理。使得油田生產管理人員足不出戶就可以對整個油田天然氣計量實現監視、實時控制和適當的維護。

[1]楊競,基于Internet/Intranet的分布式動態Web應用系統開發技術[C]，微電腦世界周刊,2000.5

[2]計算機網絡與internet教程，華中理工大學出版社[M]，1998