數字化生產指揮系統在長慶油田集輸中的應用

常 博 馬海鵬

(1.長慶油田分公司第二輸油處，甘肅 慶陽 745000；2.長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 榆林 745000)

引言

數字化管理是長慶油田生產組織方式的一場革命，是實現“大油田管理，大規模建設”的必由之路。自公司數字化建設工作開展以來，我處認真貫徹落實油田公司數字化管理現場會議精神，嚴格按照油田公司數字化建設整體思路，積極推進我處各項數字化建設工作穩步開展，數字化應用對提高輸油生產效率和提升企業管理水平起到了越來越重要的作用。輸油處數字化生產指揮系統是油田公司生產指揮系統建設的延伸，最終將建成包含所有輸油處的廠級指揮系統及包含的作業區級指揮系統。

一、設計要求

1、系統定位

形象展示、信息查詢、動態監測、決策指揮、應急搶險。

2、架構要求

輸油處指揮系統的構建要求能夠按照公司級、廠（處）級和站級三個層面進行“橫向到邊”的瀏覽；還要能按照從公司到廠（處）、站點、設備進行“縱向到底”的瀏覽。

3、功能要求

V2.0版要求具備以下十類功能

(1)實時數據連續采集 (2)數據錄入及時提示

(3)參數設限自動提醒 (4)重點信息快速查詢

(5)網絡中端自我診斷 (6)前端故障遠程識別

(7)邏輯關系自我判斷 (8)高低超限自動報警

(9)故障預警自動記錄 (10)多級監視分散控制

二、系統設計

1、權限分級

數字化生產指揮系統采用統一登錄、分級授權模式進行管理和使用。

1.1 統一登錄：所有用戶在同一平臺、統一采用郵箱登錄的方式進行登錄驗證。

1.2 分級授權：按照"公司-廠（處）-輸油站"對用戶進行分級授權，用戶權限根據所在崗位設定，登錄后直接進入與其業務相關的應用模塊。

2、系統架構

2.1 數據處理方式上：數字化生產指揮系統按照業務將管理數據、實時數據、空間數據分類打包處理。數據發布與業務流程相關聯，最終崗位工作人員在使用系統時能夠方便的查詢、處理與自己工作相關的數據。進而實現業務流與數據流的統一。

2.2 系統使用方式上：輸油處數字化生產指揮系統繼承已經建成的油田指揮系統的操作風格，通過設計標準化按鈕對模塊進行串接。

2.3 以組織機構為主線：系統以組織機構為主線縱向串接，分為公司級數字化生產指揮系統、廠（處）級數字化生產指揮系統和作業區級數字化生產指揮系統。

公司可延伸至各廠（處）級指揮系統，廠（處）級可延伸至作業區級生產指揮系統。

2.4 以業務劃分為主線：根據系統定位，指揮系統系統劃分為三大子系統，分別是：生產運行監控系統、安全環保監控系統、應急搶險指揮系統。

3、技術路線

輸油處數字化生產指揮系統采用B/S方式進行設計，采用分布式方式進行搭建，最終用戶通過IE訪問系統。具體如下：

3.1 系統應用體系：JAVAEE+SOA+即時消息服務

3.2 開發技術組成：Java 2+Spring2.0+ Flex+Flash+Ajax+Action Script3.0

3.3 三維開發組建：Unity 3D+C4D+Maya

3.4 GIS開發組建：Google Earth

3.5 關系數據庫：Oracle 10g

3.6 實時數據庫：open Plant

3.7 數據交換格式：json、XML、GZIP壓縮格式、AMF二進制壓縮格式

4、實時數據處理

4.1 實時數據源采集：站控機經由OPCServer通道，從廠級SCADA平臺動態獲取數據到實時數據庫。

4.2 實時數據入庫：對采集回來的數據通過實時數據庫進行保存，目前入庫的數據可保存一周，保存時間可自動配置，其中采集回來的數據龐大沒有關系，需要對數據分類應用，如：集輸、銷售、ESD、FGS等數據進行分類，使進到實時庫里的數據是整齊的好處理的數據。

4.3 實時數據讀取：通過封裝實時數據讀取接口，進行數據提取。通過實現數據過濾器接口來完成對無效數據、邏輯錯誤數據進行自動檢索和判別進而形成整齊的應用實時數據集。通過繼承數據發布接口，最終將動態數據展示到頁面上。

4.4 實時預警：參數設限。對重要監控數據進行參數設限，讓數據在一個安全的范圍內進行上下波動，做到實時預警降低生產隱患。對每一個數據都能做到限制設定。為了操作的簡單方便與安全，所監控頁面采用統一的標準化按鈕進行設置操作。

4.5 信息發布：通過預警信息發布接口，將實時產生的預警信息發布至安全生產預警信息模塊，并且提供對外發布接口。

5、系統銜接處理

為保證系統擴展性，系統內模塊之間以及系統與其他系統之間通過接口進行通信，共設計接口中間件15大類，系統應用接口服務多套。

實時庫數據讀取接口；動態監控曲線接口；站點視頻監控調用接口；

天氣實況發布接口；數據錄入接口；預警信息匯總接口；頁面記事本接口；電子路卡信息獲取接口；GPS數據服務接口；GPS預警服務接口；Flash頁面通訊接口；Flex頁面通訊接口；系統遠程登陸接口；系統權限服務接口；系統日志服務接口。

三、系統功能

1、生產運行調度系統

1.1 計量交接

計量交接模塊通過圖形顯示輸油站的來油流量、日累計流量、含水率、油溫，經過匯總計算輸油處整體來油量、外輸量、輸差量。在長輸管線上如果上游出現含水高來油，及以緊急報警的形式，報告下游。

1.1.1 一級界面：顯示輸油處所有輸油站來油計量情況。

1.1.2 二級界面：站內詳細的來油情況：來油瞬時流量、日累計流量、含水率、油溫、進站前壓力。

1.2 原油集輸

原油集輸模塊通過圖形、數據列表的形式顯示長輸管線各段進站壓力、溫度、流量，出站壓力、溫度、流量；站內儲油罐的油量，閥室的遠程截斷功能是否正常以及閥前壓力。

1.2.1 一級界面：顯示輸油處所有站庫、輸油管線、閥室。

1.2.2 二級界面：站內工藝流程圖界面。

1.3 原油庫存

一級界面：

1.3.1 原油庫存總圖：以圖形方式顯示輸油處大于1000方儲量的站庫總設計庫容、安全庫容、當前庫容，并以液柱的方式顯示當前庫存百分比，頁面放報警燈，有闖入報警時，紅色報警提示，打開時顯示視頻畫面

1.3.2 庫存日變化曲線：以曲線形式顯示該單位庫存變化趨勢。

二級界面：

以圖形方式顯示站庫內所有儲油罐的液位、油溫、當前庫容、庫存百分比，顯示儲油罐所用的進出罐電磁閥的開度、開關狀態。進出油罐區總閥門的開關狀態。

1.3.3 庫存日數據錄入：由各站計量崗人員填報儲油罐液位和庫存量。

1.3.4 庫存日變化曲線：以曲線形式顯示該單位庫存變化趨勢。

1.4 生產報表

1.4.1 生產報表模塊通過曲線、數據列表的形式顯示本單位原油日外輸量曲線，月任務完成柱狀圖對比、年累計輸油曲線，還可以查看日報表以及打印功能。

一級界面：

廠處級生產運行監控界面：

原油外輸日產運行監控曲線

原油外輸月度運行監控曲線

原油外輸年度運行監控曲線

歷年外輸運行監控曲線

二級界面：

站庫級原油日產運行監控界面：

原油外輸日產運行監控曲線

原油外輸月度運行監控曲線

原油外輸年度運行監控曲線

2、安全環保系統

2.1 輸油泵

一級界面：

廠級輸油泵監控界面：

主界面監控全廠重點大站大庫的輸油泵運行狀態，溫度，排量，壓力；

鼠標移動到輸油泵圖標上顯示其各項參數包括，排量，壓力，溫度，運行狀態；

輸油泵的圖例匯總數量，實時反映輸油泵總體的運行狀態。

各站輸油泵壓力，排量達到高限或底限時，輸油泵閃爍報警。輸油泵的圖標變化反映了輸油泵現運行狀態。

橫向：點擊輸油泵圖標進入單個輸油泵監控界面，查看站內各輸油泵運行參數。

縱向：標準化分單位查詢按鈕跳轉至作業區級輸油泵監控界面。

二級界面：站庫級輸油泵監控界面：

以圖形方式展示單個輸油站輸油泵進出口壓力、運行狀態、出站壓力、出站流量，點擊壓力進入參數曲線界面。

三級界面：輸油參數曲線界面

以實時曲線的方式顯示輸油參數變化趨勢，并通過與下游進站流量對比曲線方式進一步判斷是否有管道泄露發生。

2.2 截斷閥

一級界面：截斷閥監控總圖

實時顯示截斷閥前后壓力數據、監控閥室電池電量，通信狀況，通過預警的方式提醒閥室遠程截斷能正常使用。

二級界面：單個閥室界面

顯示閥室內部監測參數、視頻、電池電量、并通過數據分析判斷通信狀況等信息。

2.3 可燃氣體

可燃氣體監控模塊通過圖形方式顯示每個單位安裝固定式可燃氣體報警儀監控總數、報警數、報警指示燈。

一級界面：顯示輸油處所有站庫內固定式可燃氣體報警儀監控數、報警數。

二級界面：站內固定式可燃氣體報警儀安裝位置，當前濃度，報警指示燈

2.4 消防監控

消防監控監控模塊通過圖形方式顯示每個單位安裝固定式可燃氣體報警儀監控總數、報警數、報警指示燈。

一級界面：顯示輸油處所有站庫內固定式可燃氣體報警儀監控數、報警數。

二級界面：站內固定式可燃氣體報警儀安裝位置，當前濃度，報警指示燈。

2.5 視頻監控

視頻監控模塊將已安攝像頭統一安裝視頻插件，通過web訪問集中訪問，可以分單畫面、四畫面、九畫面、十六畫面顯示視頻圖像。

2.6 車輛監控

車輛監控模塊是將安裝GPSP定位設備的車輛的位置信息在Googleearth顯示，并區分行車狀態、停車狀態、超速狀態。

全處車輛分布圖：通過Googleeath加載全廠車輛，用顏色區分運行與停止車輛，匯總當前形式總體情況以及超速報警車輛。

超速報警列表：通過點擊超速報警數目，詳細查看超速車輛具體信息。

2.7 電子巡檢

輸油處都安裝電子巡檢設備，并且將打卡記錄放在各自站內計算機，本模塊采集打卡記錄，匯總計算巡檢率，對過低巡檢率報警提示。

巡檢系統數據讀取：在已有的巡檢系統開設只讀用戶，讀取巡檢計劃、巡檢點設置、巡檢項的設置、巡檢日志、巡檢明細。

圖表方式展示各巡檢情況：通過柱狀圖反映各站站控崗、計量崗、化驗崗，經大警隊的應巡數與應實巡數的對比，并進行排序，還可以將做圖數據導出。

設定最低巡檢率，如果低于設定值，進行頁面預期提示。并發送送日志管理模塊。

2.8 門禁系統

部分輸油處安裝了“門禁系統”，本模塊打通權限認證，在指揮系統也能看到“門禁系統”的內容，門口視頻畫面。

2.9 輸油泄露報警

三個輸油處“泄漏定位系統”已建成，并正在為升級web訪問版本，輸油泄漏報警模塊打通權限認證，在指揮系統也能看到“泄漏定位系統”的內容、報警結果。

2.10 防雷防靜電

防雷防靜電模塊主要功能是：建各輸油站設備防雷防靜電基礎數據、定期檢測結果數據庫，以圖形方式的站內設備防雷檢查結果，在檢測時間臨近時提醒，檢測時間過了還未完成，報警提示

一級界面：圖形方式顯示監控到設備防雷防靜電總數，下一次檢測時間;當某一站檢測時間前一周黃色報警提示，過期紅色報警提示

二級界面：每年二次的設備防雷防靜電檢測結果數據的錄入。在快要到達定期檢查時間，預警提示做設備防雷防靜電檢查，超過定期檢測時間，報警提示。

2.11 加熱爐監控

加熱爐監控模塊通過圖形方式顯示輸油站內加熱爐或熱媒爐及附屬設備的運行狀態、進口溫度、出口溫度、進口壓力、爐內壓力、出口壓力，爐內正壓力報警，出口溫度過低報警。

2.12 能耗管理

能耗管理模塊是站庫級使用，每月將本站的用水量、水價、累計用量、用電量、電價、累計用電量錄入，通過月度曲線加數據列表的形式顯示。

3、應急搶險指揮系統

3.1 應急組織

3.1.1 應急組織樹狀圖

3.1.2 各應急小組具體成員界面

3.2 應急預案

3.2.1 應急預案樹狀圖

3.2.2 專項預案界面

3.2.3 基層單位應急預案

3.2.4 班站應急處置措施

3.3 搶險隊伍

3.3.1 搶險隊伍樹狀圖

3.3.2 搶險隊伍Google Earth展示界面

3.4 應急物資

3.4.1 應急物資Google Earth展示界面

3.5 應急通訊

3.5.1 連接應急通訊車視頻信息

3.5.2 應急通信視頻信息

3.6 氣象預警

3.6.1 溫度雨量實時監控界面

3.6.2 地方溫度曲線、地方雨量曲線

3.6.3 各地天氣預報界面

3.7 應急演練

3.7.1 通過架設3個輸油處的流媒體服務器，提供共3個輸油處所有應急演練視頻信息。

3.8 相關文件

3.8.1 包括國家文件、中國石油文件、陜西省文件、甘肅省文件、內蒙古自治區文件、寧夏回族自治區文件、長慶油田分公司文件。

[1]劉曉良，胡占源.數字化系統在長慶油田的應用--王二計量轉接站數字化建設[J].自動化博覽，2010年S1期.