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     前言：

    由于地勢(shì)環(huán)境的因素，導(dǎo)致了長(zhǎng)慶油田“數(shù)字化”系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、多層結(jié)構(gòu)的信息化系統(tǒng)。該系統(tǒng)涉及到了多種硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)以及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)，其中以王二計(jì)量轉(zhuǎn)接站的數(shù)字化建設(shè)更具有代表性。

     1 、項(xiàng)目背景介紹
 
              

    長(zhǎng)慶油田為國內(nèi)第二大油田，礦產(chǎn)資源登記面積25.78萬平方公里，跨越5省區(qū)， 長(zhǎng)慶油田管理的7萬口油、氣、水井分布在37萬平方公里的鄂爾多斯盆地，涉及4?。▍^(qū)）、數(shù)十個(gè)市縣，各采油、采氣廠比較分散獨(dú)立，管理難度之大、企業(yè)成本之高可想而知。為了降低企業(yè)成本、完善企業(yè)管理、提高企業(yè)在行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，長(zhǎng)慶油田實(shí)施了數(shù)字化建設(shè)工程、建立全油田統(tǒng)一的生產(chǎn)管理、綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“同一平臺(tái)、信息共享、多級(jí)監(jiān)視、分散控制”，達(dá)到強(qiáng)化安全、過程監(jiān)控、節(jié)約人力資源和提高效益的目標(biāo)。為此，長(zhǎng)慶油田于2010年初對(duì)王二轉(zhuǎn)及所轄井場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)字化改造。

    王二轉(zhuǎn)位于陜西省安塞縣王窯鄉(xiāng)白莊村內(nèi)，隸屬于長(zhǎng)慶油田采油一廠王窯作業(yè)區(qū)。其下58個(gè)井場(chǎng)，69口油井，4座配水閥組間、32口注水井分布在周圍三座大山上，管理難度非常大，大量的油水井都采用人工徒步巡檢的方式完成，效率十分低下。在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)，值班員工采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行生產(chǎn)：手動(dòng)切換來油管線至雙容積計(jì)量裝置進(jìn)行產(chǎn)液量計(jì)量；定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)巡視關(guān)鍵部位生產(chǎn)數(shù)據(jù)；根據(jù)液位來油情況手動(dòng)啟動(dòng)外輸泵輸送原油；手動(dòng)填寫生產(chǎn)報(bào)表、電話上報(bào)上級(jí)管理單位……，這造成了一線值班人員非常大的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還存在生產(chǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、信息反饋不及時(shí)等方面的缺陷。王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建設(shè)的目的就是通過前端井場(chǎng)和站內(nèi)的改造，使得員工不出站點(diǎn)就能夠在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)隨時(shí)了解到現(xiàn)場(chǎng)和站內(nèi)的生產(chǎn)情況、獲得準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)共享，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和用工數(shù)量。

     2、項(xiàng)目目標(biāo)與原則

    王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建設(shè)要達(dá)到以下功能：

    1、油水井?dāng)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)將抽油機(jī)示功圖、三相電量參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)傳輸至王二轉(zhuǎn)監(jiān)控平臺(tái)，并且可以遠(yuǎn)程遙控抽油機(jī)啟停；實(shí)時(shí)采集注水井注水流量、注水壓力、管線壓力等數(shù)據(jù)，并且可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)注水井配注量；對(duì)井場(chǎng)外輸壓力進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠根據(jù)壓力變化情況判斷管道泄露、堵塞等異常情況；

     2、井場(chǎng)視頻監(jiān)控及闖入報(bào)警提示：能夠在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井場(chǎng)和站內(nèi)關(guān)鍵部位視頻數(shù)據(jù)，并且具備抓拍、錄像、云臺(tái)控制等功能；能夠捕獲外來闖入人員，上報(bào)監(jiān)控平臺(tái)，從而達(dá)到語音警告、取證拍攝的功能；

    3、對(duì)王二轉(zhuǎn)站內(nèi)重點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制：監(jiān)控王二轉(zhuǎn)站內(nèi)關(guān)鍵部位生產(chǎn)數(shù)據(jù)、通過報(bào)警、曲線、報(bào)表等方式進(jìn)行顯示與監(jiān)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)原油來量自動(dòng)調(diào)節(jié)外輸泵的排量、連鎖停泵、自動(dòng)收球加熱的功能；

    4、廢除以前的雙容積計(jì)量流程，通過現(xiàn)場(chǎng)采集到得功圖進(jìn)行功圖法產(chǎn)量計(jì)算、并且存入數(shù)據(jù)庫，為日后報(bào)表查詢、產(chǎn)量分析、油井故障判斷提供原始數(shù)據(jù)；

    5、為更高一層的作業(yè)區(qū)、廠級(jí)信息平臺(tái)提供數(shù)據(jù)接口，從而能夠構(gòu)建全廠統(tǒng)一的信息管理平臺(tái)。

    為了完成上述目標(biāo)，王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建設(shè)遵循長(zhǎng)慶油田的“兩高、一低、三優(yōu)化、兩提升”的思路進(jìn)行實(shí)施。所謂的“兩高”是指高水平、高效率，在項(xiàng)目實(shí)施中大量使用先進(jìn)技術(shù)和理念，為后期系統(tǒng)升級(jí)提供合理空間；“一低”是指低投入，要盡量壓縮投入資金、合理選擇監(jiān)控范圍、選擇適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)方案、設(shè)備，達(dá)到低投入高效能的目的；另外要通過數(shù)字化項(xiàng)目的實(shí)施，優(yōu)化工藝流程、優(yōu)化地面設(shè)施、優(yōu)化管理模式；提升工藝過程的監(jiān)控水平、提升生產(chǎn)管理過程智能化水平，達(dá)到管理模式的改頭換面。

   3、項(xiàng)目構(gòu)成與實(shí)施方案

    3.1硬件系統(tǒng)

    王二轉(zhuǎn)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：包括井場(chǎng)和站內(nèi)兩大部分。
井場(chǎng)系統(tǒng)分為井口部分、井場(chǎng)配水間部分、井場(chǎng)視頻監(jiān)控部分和井場(chǎng)主控部分；站內(nèi)系統(tǒng)分為站內(nèi)視頻監(jiān)控部分、增壓站RTU/PLC控制部分、中控室監(jiān)控系統(tǒng)部分。
  
             

    3.1.1井口部分

    井口主要完成的功能是采集油井示功圖、電量參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)，并進(jìn)行抽油機(jī)遠(yuǎn)程啟?？刂?。

    在這里選用的北京安控科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱安控科技）的井口數(shù)據(jù)采集RTU，首先通過4-20mA模擬信號(hào)對(duì)負(fù)荷和角位移進(jìn)行連續(xù)采集，從而得到示功圖的位移變化和負(fù)荷變化情況，再通過濾波、數(shù)據(jù)整合為示功圖數(shù)據(jù)。
  井口數(shù)據(jù)采集RTU內(nèi)嵌入了三相電參采集功能，在抽油機(jī)柜內(nèi)安裝有三個(gè)電流互感器，獲得電機(jī)運(yùn)行的電流數(shù)據(jù)，三相電壓采用直接采集的方式獲得，在控制器內(nèi)完成電機(jī)的電壓、電流監(jiān)測(cè)、功率、電能、功率因素等數(shù)據(jù)。  

                     

    井口數(shù)據(jù)采集器具備3路DO 輸出通道，這三路DO通道分別接入到電機(jī)啟動(dòng)柜的啟動(dòng)回路、停止回路、語音報(bào)警喇叭回路，當(dāng)井口數(shù)據(jù)采集器接收到王二轉(zhuǎn)站內(nèi)平臺(tái)的啟停抽油機(jī)命令后，可以通過這些DO輸出端子完成相應(yīng)功能，并且當(dāng)抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)先語音報(bào)警提示抽油機(jī)即將啟動(dòng)，當(dāng)報(bào)警1分鐘時(shí)長(zhǎng)后才啟動(dòng)抽油機(jī)從而保證了遠(yuǎn)程啟動(dòng)抽油機(jī)的安全性。油井運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)時(shí)通過DI采集通道獲取的，通過電機(jī)啟動(dòng)柜內(nèi)的交流接觸器輔助觸點(diǎn)進(jìn)行啟停狀態(tài)判斷。井口數(shù)據(jù)是通過2.4G zigbee無線通訊協(xié)議與井場(chǎng)主RTU進(jìn)行通訊的。

     3.1.2井場(chǎng)配水間部分

    在王二轉(zhuǎn)所轄區(qū)域內(nèi)，有4個(gè)配水間，配水間的主要功能是根據(jù)配注計(jì)劃自動(dòng)調(diào)節(jié)注水流量。配水間內(nèi)的主要設(shè)備有高壓穩(wěn)流配水裝置，和壓力變送器等，高壓穩(wěn)流配水裝置可以采集注水井的當(dāng)前注水流量，并且可以進(jìn)行設(shè)定，通過自己的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成配水量指標(biāo)，壓力變送器主要用來檢測(cè)注水管線的進(jìn)出口壓力。為了對(duì)閥組間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，我們?cè)陂y組間內(nèi)安裝了安控科技的配水井RTU。  

                      

    安控科技的閥組間RTU，集成了兩路RS485和8路AI。設(shè)備起到的了一個(gè)通用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器的作用，從硬件方面上可接入4～20mA、RS485等多種類型的信號(hào)，軟件方面上支持各種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議或者自定義協(xié)議?？杉嫒莞鱾€(gè)廠家的儀表設(shè)備，給設(shè)備的維護(hù)和后期改造帶來很多便利條件。在通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，將閥組間儀表數(shù)據(jù)采集匯總到閥組間RTU（即協(xié)議轉(zhuǎn)換器）中。統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式后，一次性集中上傳。一方面可提高通信效率，避免上位機(jī)對(duì)閥組間儀表逐個(gè)輪詢掃描而導(dǎo)致輪詢周期過長(zhǎng)，另一方面，統(tǒng)一了與上位機(jī)的數(shù)據(jù)接口，便于上位機(jī)軟件的開發(fā)調(diào)試和維護(hù)。 

    3.1.3井場(chǎng)視頻監(jiān)控部分

    在每個(gè)井場(chǎng)安裝有視頻監(jiān)控設(shè)備一套，監(jiān)控系統(tǒng)分為攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、井場(chǎng)喇叭、光線照明四部分。 
  
                        
 
    攝像機(jī)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)并通過同軸電纜輸送到視頻服務(wù)器內(nèi)，進(jìn)行圖像上傳。由于王二轉(zhuǎn)所轄井場(chǎng)多為單井井場(chǎng)，油井?dāng)?shù)量少、井場(chǎng)區(qū)域小，這里只使用了固定式攝像機(jī)，不帶云臺(tái)功能，但是每個(gè)攝像機(jī)都配備了雨刷，可以再刮風(fēng)下雨時(shí)自動(dòng)清潔鏡頭，從而保證了視頻的清晰。 

    視頻服務(wù)器接收攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)，進(jìn)行編碼，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的形式傳輸?shù)轿挥谕醵D(zhuǎn)站內(nèi)的視頻監(jiān)視計(jì)算機(jī)上，提供給值班室監(jiān)控人員，進(jìn)行遠(yuǎn)程巡井。在王二轉(zhuǎn)數(shù)字化項(xiàng)目上，所選用的視頻服務(wù)器還具備智能行為分析功能。視頻服務(wù)器通過背景學(xué)習(xí)后，可以分析視頻監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的異常闖入，并跟蹤闖入路線，觸發(fā)報(bào)警到監(jiān)視計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井場(chǎng)的周界報(bào)警、非法闖入等事件報(bào)警。王二轉(zhuǎn)站內(nèi)值班人員接收到報(bào)警后，可以通過放大畫面的方式進(jìn)行檢查和取證錄像的功能，并且可以通過麥克風(fēng)將語音輸送至視頻服務(wù)器音頻輸出口，再由井場(chǎng)喇叭放大輸出后，震懾闖入人員。 

    光線照明設(shè)備主要用來在夜間為視頻系統(tǒng)提供光源，在這里選用了海洋王照明設(shè)備，該照明燈具有亮度強(qiáng)、光線均勻等特點(diǎn)，避免視頻系統(tǒng)夜間的誤報(bào)、漏報(bào)。光線照明設(shè)備和攝像機(jī)安裝在井場(chǎng)電桿上，照明燈由光控開關(guān)控制，在夜間自動(dòng)啟動(dòng)。 

    3.1.4井場(chǎng)主控部分

    選用安控科技的井場(chǎng)主RTU（Super32-L系列RTU），該設(shè)備主要完成以下兩方面的功能：1、通過4-20mA模擬信號(hào)對(duì)井場(chǎng)出油管線壓力進(jìn)行采集；2、充當(dāng)協(xié)議網(wǎng)關(guān)，王二轉(zhuǎn)站內(nèi)監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出的IP報(bào)文由無線網(wǎng)橋發(fā)送到主RTU后，由主RTU進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，通過2.4G zigbee無線通訊協(xié)議與所屬各井口RTU和配水間進(jìn)行無線通訊，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和井口控制。  

    3.1.5站內(nèi)視頻監(jiān)控部分

    在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)，安裝有帶云臺(tái)控制的視頻攝像機(jī)一套，該攝像機(jī)可以360度全方位對(duì)王二轉(zhuǎn)站內(nèi)生產(chǎn)部位進(jìn)行監(jiān)控，站內(nèi)視頻同樣與井場(chǎng)視頻一同在站內(nèi)視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示。但是王二轉(zhuǎn)站內(nèi)視頻服務(wù)器并不帶智能行為分析功能，只是進(jìn)行視頻監(jiān)控。 

    3.1.6增壓站PLC控制部分 

    站點(diǎn)采用安控科技的SuperE系列PLC控制系統(tǒng),，王二轉(zhuǎn)站內(nèi)PLC配置有24路AI采集通道、16路DI采集通道、16路DO輸出通道、4路PI量采集通道、4路AO量輸出通道、3路RS485通道，提供1路以太網(wǎng)接口，與上位機(jī)軟件通信。 
 
                       

    王二轉(zhuǎn)站內(nèi)PLC主要完成的功能如下： 

   a、對(duì)2臺(tái)收球筒原油出口壓力檢測(cè)，超限報(bào)警，收球筒溫度控制；

   b、對(duì)密閉分離裝置（緩沖罐）連續(xù)液位監(jiān)控，超高、低限液位報(bào)警；
 
   c、對(duì)3具儲(chǔ)油罐罐連續(xù)液位監(jiān)控，超高、低限液位報(bào)警；
 
   d、預(yù)留外輸原油裝置（瞬時(shí)流量）監(jiān)測(cè)和累積計(jì)算功能，2路外輸原油溫度、及壓力監(jiān)測(cè)檢測(cè)；
 
   e、連續(xù)監(jiān)測(cè)3臺(tái)泵入口、出口壓力，當(dāng)進(jìn)口壓力超下限時(shí)或出口壓力超上限時(shí)報(bào)警并聯(lián)鎖停泵；
 
   f、根據(jù)分離裝置的液位，通過變頻調(diào)節(jié)分輸泵的排量，使分離裝置內(nèi)液位基本保持在中線附近，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸油；

   g、外輸泵運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行頻率及三相電流、電壓及功率等參數(shù)監(jiān)測(cè)；

   i、接受可燃?xì)怏w報(bào)警控制器輸出的濃度超限報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄露濃度超限報(bào)警。

   3.1.7中控室監(jiān)控中心

    為了實(shí)現(xiàn)對(duì)王二轉(zhuǎn)站內(nèi)及所轄58個(gè)井場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控和視頻監(jiān)控，在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)配置了工控機(jī)一臺(tái)，通用PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)。工控機(jī)主要運(yùn)行組態(tài)軟件、井場(chǎng)采集軟件、油井計(jì)量分析軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等，達(dá)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、開放數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口的功能。通用PC計(jì)算機(jī)運(yùn)行視頻服務(wù)器客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)和站內(nèi)視頻監(jiān)控和報(bào)警的功能。

    3.2網(wǎng)絡(luò)部分

      通信網(wǎng)絡(luò)是連接前方采集設(shè)備和后臺(tái)監(jiān)控軟件的“樞紐”，在王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建設(shè)中主要用到了2種類型的通信網(wǎng)絡(luò)：zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)橋通信網(wǎng)絡(luò)。  

            

    其中主RTU與井口采集器、閥組間RTU之間是通過ZigBee無線技術(shù)通信的。ZigBee是一種無線連接方式，可工作在2.14GHz、868MHz、 915MHZ 3個(gè)頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-750m的范圍內(nèi)。由于每個(gè)井場(chǎng)內(nèi)所轄的油井都在半徑0.5公里以內(nèi)，相對(duì)比較集中，采用短距離無線技術(shù)可以節(jié)省成本同時(shí)也降低了施工強(qiáng)度。

    井場(chǎng)主RTU及視頻采集信號(hào)是通過無線網(wǎng)橋進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｓ捎谕醵D(zhuǎn)所轄井場(chǎng)分布異常散亂，完全采用光纖通信會(huì)有非常高昂的施工成本，在王二轉(zhuǎn)數(shù)字化實(shí)施中大量井場(chǎng)安裝無線無線網(wǎng)橋，在個(gè)別井場(chǎng)架設(shè)了光纖進(jìn)行接入，從而完成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

    在通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)，井場(chǎng)主RTU側(cè)，主RTU充當(dāng)了通信網(wǎng)關(guān)的作用。

     3.3軟件系統(tǒng) 

     王二轉(zhuǎn)數(shù)字化系統(tǒng)軟件是由三個(gè)主要軟件構(gòu)成的：安控科技的數(shù)字化油田SCADA軟件平臺(tái)、長(zhǎng)慶油田油氣研究院的油井計(jì)量及分析軟件、視頻監(jiān)控軟件構(gòu)成的。其中安控SCADA軟件與長(zhǎng)慶油田油井計(jì)量分析軟件是相互配合完成油井計(jì)量任務(wù)的。

    3.3.1 SCADA軟件與油井計(jì)量軟件的相互協(xié)調(diào)

      SCADA軟件通過井場(chǎng)設(shè)備讀取功圖后，將功圖數(shù)據(jù)存入SQL SERVER數(shù)據(jù)庫和指定文件夾內(nèi)，其中SQL SERVER數(shù)據(jù)庫內(nèi)的功圖用來軟件后期調(diào)取查看，指定文件夾的功圖保存成油井計(jì)量軟件需要的形式，以便油井計(jì)量軟件進(jìn)行計(jì)量分析；油井計(jì)量軟件到指定文件夾內(nèi)讀取功圖后計(jì)算產(chǎn)量和分析結(jié)果后，存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫；安控SCADA軟件又從數(shù)據(jù)庫內(nèi)返讀數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)量及分析結(jié)果的顯示。   

            

     3.3.2 安控SCADA軟件構(gòu)成

      安控SCADA系統(tǒng)軟件主要完成王二轉(zhuǎn)站內(nèi)及井場(chǎng)數(shù)據(jù)的顯示、曲線、報(bào)表等功能。主要包括王二轉(zhuǎn)站內(nèi)流程監(jiān)控模塊、油水井巡檢模塊、功圖分析模塊、曲線查詢模塊、報(bào)表查看模塊、報(bào)警管理模塊等幾個(gè)部分，見下圖。SCADA從構(gòu)成上劃分有2部分：力控組態(tài)軟件、功圖采集開發(fā)軟件。其中力控組態(tài)軟件是軟件系統(tǒng)的載體，它負(fù)責(zé)將不同軟件集成在力控人機(jī)界面上，從而達(dá)到數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)軟件的功能。  

               

     SCADA從層次上分為3個(gè)層次：驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)庫層、界面顯示層，見下圖。

    驅(qū)動(dòng)層是與硬件相關(guān)的層級(jí)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)PLC、RTU進(jìn)行通信。由于受組態(tài)軟件的功能的限制，驅(qū)動(dòng)又分為力控驅(qū)動(dòng)和RTU驅(qū)動(dòng)，力控驅(qū)動(dòng)完成王二轉(zhuǎn)站內(nèi)數(shù)據(jù)的采集，RTU驅(qū)動(dòng)采集王二轉(zhuǎn)所轄抽油機(jī)井、注水井的數(shù)據(jù)。RTU驅(qū)動(dòng)采集到的數(shù)據(jù)除功圖數(shù)據(jù)外的其他數(shù)據(jù)要與力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，寫到力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)。承擔(dān)數(shù)據(jù)交互功能的是力控DBCOM組件。  

     數(shù)據(jù)庫層是連接顯示界面和底層驅(qū)動(dòng)的中間層級(jí)，數(shù)據(jù)庫層也分為2種數(shù)據(jù)庫，一種是力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)接收由力控驅(qū)動(dòng)采集到的和通過DBCOM寫入的數(shù)據(jù)；另一種是SQLSERVER數(shù)據(jù)庫，由于功圖采集后的數(shù)據(jù)量比較大，無法放到力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，所以這部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)由SQLSERVER數(shù)據(jù)庫保存的。

    界面顯示層是直接呈現(xiàn)給用戶的，由于數(shù)據(jù)源的不同，界面顯示層也分為2種：力控人機(jī)界面——VIEW和井場(chǎng)監(jiān)控軟件。其中VIEW用來將力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)的內(nèi)容以流程圖、曲線、報(bào)表的形式進(jìn)行顯示。井場(chǎng)監(jiān)控軟件用來將SQLSERVER數(shù)據(jù)庫內(nèi)的功圖進(jìn)行顯示，同時(shí)井場(chǎng)監(jiān)控軟件也可以從力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取數(shù)據(jù)，主要獲取的數(shù)據(jù)有抽油機(jī)井的三相電參、運(yùn)行狀態(tài)、注水井的注水?dāng)?shù)據(jù)等。井場(chǎng)監(jiān)控軟件是嵌入在力控人機(jī)界面上的，一同構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化站控軟件。
  
             

     4、 王二轉(zhuǎn)數(shù)字化新思路、新應(yīng)用介紹

    4.1防盜措施的應(yīng)用，降低油區(qū)維護(hù)難度，減少油田損失

    油田的安保是油田面臨的主要工作之一，為了保護(hù)國家財(cái)富，長(zhǎng)慶油田組建了大量的保安隊(duì)伍。但是由于油區(qū)的分散，就如王二轉(zhuǎn)來說，其69口油井分布在周邊近百平方公里的土地上，依靠保安的力量根本無法解決。并且在保安處置破壞、偷盜事件時(shí)也增加了發(fā)生沖突、和人身安全受損的風(fēng)險(xiǎn)。
在王二轉(zhuǎn)項(xiàng)目實(shí)施中，為了改變安保工作“打疲勞戰(zhàn)、打被動(dòng)戰(zhàn)”的局面，應(yīng)用了具備視頻監(jiān)控及闖入報(bào)警功能的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 

    在王二轉(zhuǎn)所使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用了高分辨率的攝像機(jī)，并且所選用的視頻服務(wù)器是具備行為分析能力，就是該視頻服務(wù)器能夠設(shè)定一定的規(guī)則，如邊界報(bào)警、闖入物體軌跡分析等。視頻服務(wù)器首先對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行背景學(xué)習(xí)，“識(shí)別”現(xiàn)場(chǎng)正常存在的固定及運(yùn)動(dòng)物體，然后對(duì)意外闖入的物體可以進(jìn)行判斷，進(jìn)一步執(zhí)行軌跡追蹤，報(bào)警驅(qū)動(dòng)的功能。根據(jù)報(bào)警設(shè)置，視頻服務(wù)器可以進(jìn)行抓拍、自動(dòng)播放警告語音、錄像的功能，從而達(dá)到震懾闖入者，圖像取證、降低安保難度、避免民企沖突的目的。

     4.2在油井遠(yuǎn)程啟停控制上，語音報(bào)警功能增加遠(yuǎn)程操作的安全性

     通過遠(yuǎn)程啟停抽油機(jī)的功能，值班人員可以在值班室遠(yuǎn)程操作抽油機(jī)啟停，特別是遇到如現(xiàn)場(chǎng)故障時(shí)，可以快速進(jìn)行操作、切斷故障源。  

     但是由于遠(yuǎn)程操作是具備一定的危險(xiǎn)性的，特別是當(dāng)抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況確認(rèn)、防止人員正在抽油機(jī)附近進(jìn)行操作。
為此，在遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制方面，又增加了語音報(bào)警提示功能，進(jìn)行遠(yuǎn)程啟井時(shí)，首先進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)1分鐘的報(bào)警，并進(jìn)行倒計(jì)時(shí)的方式，提示將要啟井的時(shí)間，從而可以讓抽油機(jī)附近的人員遠(yuǎn)離機(jī)械部分，提高了操作的安全性。

     4.3上位機(jī)軟件嵌入語音報(bào)警功能，增加上位機(jī)監(jiān)控的生動(dòng)性，避免值班人員疲勞  

     一般的上位機(jī)組態(tài)功能，都具備相關(guān)的報(bào)警控件：某監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超限時(shí)進(jìn)行提示。但是常規(guī)的報(bào)警控件一般都是通過閃爍、計(jì)算機(jī)發(fā)出蜂鳴聲進(jìn)行輸出的。  

     王二轉(zhuǎn)上位機(jī)軟件，除了使用通用組態(tài)軟件外，還單獨(dú)開發(fā)了配套軟件，其中一項(xiàng)重要的功能就是進(jìn)行語音報(bào)警功能，當(dāng)出現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超限或者其他報(bào)警時(shí)，除了通過常規(guī)控件顯示外，還可以采用人聲播報(bào)報(bào)警對(duì)象、報(bào)警狀態(tài)等內(nèi)容，這樣一方面可以使值班人員避免長(zhǎng)期緊盯屏幕造成的疲勞，還可以降低誤報(bào)、漏報(bào)的情況。

      4.4采取多舉措以達(dá)到降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度、減人增效的目的  

     王二轉(zhuǎn)數(shù)字化實(shí)施的一個(gè)主要目的，就是降低廣大員工的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率、從而能夠降低用人數(shù)量，為長(zhǎng)慶可持續(xù)發(fā)展提供人力保證。為了達(dá)到該目的，王二轉(zhuǎn)數(shù)字化通過以下途徑來進(jìn)行解決。
?
      遠(yuǎn)程油井監(jiān)控，撤銷油井住井人員。

      通過在油井井場(chǎng)設(shè)置井口RTU、主RTU等設(shè)備，值班人員可以在值班室就實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的油井運(yùn)行數(shù)據(jù)、并且可以在數(shù)據(jù)異常時(shí)遠(yuǎn)程啟停抽油機(jī)。
 
     而且現(xiàn)場(chǎng)井口RTU也具備油井供電保護(hù)、斷桿、卡桿等異常保護(hù)停機(jī)功能。 

      因此就解放了廣大住井員工，可以使這部分員工分散到其他勞動(dòng)崗位、或成立應(yīng)急班，將原來不合理的人員使用率提高，增加效益；

? 對(duì)注水井采用高壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)配，解放了注水井員工的勞動(dòng)強(qiáng)度；提高配水準(zhǔn)確性。

      對(duì)王二轉(zhuǎn)所屬4個(gè)配水間32口注水井的原干式流量計(jì)升級(jí)為高壓穩(wěn)流配水裝置，并安裝了閥組間RTU。 

     這樣一方面利用高壓穩(wěn)流配水裝置的瞬流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能可以保證配水量的準(zhǔn)確，另一方面利用閥組間RTU的功能，遠(yuǎn)程讀取各個(gè)注水井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和并且可以進(jìn)行遠(yuǎn)程注水量調(diào)配。

? 采用自動(dòng)投、收球裝置，自動(dòng)對(duì)管線進(jìn)行清掃，提高管線的日常維護(hù)效率。
 
     在王二轉(zhuǎn)重點(diǎn)井場(chǎng)和王二轉(zhuǎn)站內(nèi)，分別安裝了自動(dòng)投、收球裝置。在井場(chǎng)的自動(dòng)投球裝置，定時(shí)自動(dòng)對(duì)管線投球掃線，清理管線結(jié)蠟、結(jié)垢，在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)安裝自動(dòng)收球裝置，可以自動(dòng)將上游井場(chǎng)投放的球予以回收。
 
     一方面可以使管線輸油效率更高效，另一方面代替了員工的手動(dòng)投、收球工作，解放了生產(chǎn)力；
?
     站內(nèi)PLC及控制系統(tǒng)提供連續(xù)輸油等技術(shù)，降低站內(nèi)員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

     PLC提供連續(xù)變頻輸油技術(shù)，這樣員工就無需在液位高時(shí)手動(dòng)起泵輸油、在液位低時(shí)手動(dòng)停輸，把以前的間斷輸油變成了連續(xù)平穩(wěn)輸油。

     存在如下優(yōu)勢(shì)：使員工從手動(dòng)操作等體力勞動(dòng)上轉(zhuǎn)變到數(shù)據(jù)檢測(cè)、管理等工作模式下；連續(xù)輸油使得管網(wǎng)壓力變得平穩(wěn)，避免啟停時(shí)造成的管壓波動(dòng)；延長(zhǎng)了輸油泵及前后閘閥的使用壽命；

? 通過PLC、RTU內(nèi)部的聯(lián)鎖保護(hù)程序等，增強(qiáng)安全性、降低相關(guān)設(shè)備的投入。

     在王二轉(zhuǎn)站內(nèi)，外輸泵輸油進(jìn)行了一系列聯(lián)鎖控制：液位超低聯(lián)鎖停泵、泵進(jìn)口壓力超低、泵出口壓力超高聯(lián)鎖停泵等。 

     通過采用聯(lián)鎖控制可以提高生產(chǎn)的安全，另外由于使用聯(lián)鎖功能，可以減少安全閥、高、低液位開關(guān)等設(shè)施的投入。

    4.5使用新技術(shù)、新方法降低建設(shè)成本

? 采用功圖法量油，降低了計(jì)量設(shè)備費(fèi)和維護(hù)費(fèi)。

    在王二轉(zhuǎn)，在每一口油井安裝了功圖采集設(shè)備——井口RTU，井口RTU采集到的功圖，通過主RTU和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵醵D(zhuǎn)值班室，利用專用的量油軟件調(diào)取功圖，結(jié)合油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算出油井產(chǎn)量。
通過功圖法進(jìn)行量油，增加了量油的連續(xù)性。同時(shí)也省去了三相計(jì)量裝置、量油管線等工藝設(shè)備的建設(shè)成本；

? 選用合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有線通信與無線通信想結(jié)合，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的投入。

     王二轉(zhuǎn)油井分散面積大，井場(chǎng)位置錯(cuò)落無序，采用光纖傳輸無疑將產(chǎn)生非常大的投入。王二轉(zhuǎn)調(diào)研階段，就充分考慮到網(wǎng)絡(luò)投入方面的因素，在方案上采用無線網(wǎng)橋?yàn)橹?、光纖為輔的方式。 

     在井場(chǎng)內(nèi)使用具備網(wǎng)狀網(wǎng)通信能力的無線網(wǎng)橋，這樣可降低無線網(wǎng)橋拓?fù)涞膹?fù)雜性和設(shè)備投入，同時(shí)也可以通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)獲得很好的冗余鏈路。

     在無線網(wǎng)絡(luò)匯集井場(chǎng)和核心井場(chǎng)采用光纖通信的方式，將無線網(wǎng)絡(luò)分為若干個(gè)子網(wǎng)，通過高帶寬的光纖鏈路進(jìn)行接入，提高網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和靈活性。

? 井場(chǎng)內(nèi)部傳輸使用無線模塊進(jìn)行通信，降低成本并且提高施工速度。
 
    井場(chǎng)內(nèi)的通信(主RTU和井口RTU、閥組間RTU之間)采用了2.4GHz的短距離無線通信模塊進(jìn)行通信。
 
    2.4GHz的短距離無線通信具有工作穩(wěn)定、成本低、部署快捷等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的RS485有線通信方式相比，節(jié)省了線纜材料費(fèi)和挖溝放纜的建設(shè)成本，可以在設(shè)備投入和安裝方式上節(jié)約大量資金。

   5、成效

    王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建成使用，是對(duì)王二轉(zhuǎn)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的一次大變革，通過數(shù)字化的應(yīng)用，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了員工用工數(shù)量、并且提高了生產(chǎn)管理效率，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.。
 
（1） 優(yōu)化工藝環(huán)節(jié)，提高工作效率：

    王二轉(zhuǎn)區(qū)域在未改造前，由于管理區(qū)域大，共轄2座計(jì)量站、2座轉(zhuǎn)油站，數(shù)字化改造后，關(guān)停了2座計(jì)量站和1座轉(zhuǎn)油站。原來的計(jì)量方式是將來油輸送至雙容積計(jì)量裝置內(nèi)計(jì)量，現(xiàn)在采用功圖法計(jì)量，既減少了工藝環(huán)節(jié)也提高了計(jì)量效率和準(zhǔn)確性；
 

（2） 停用井場(chǎng)住人點(diǎn)，體現(xiàn)了人文關(guān)懷：

    數(shù)字化投用后，許多以前由人工完成的工作改為遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作，這樣就停用了許多井場(chǎng)住人點(diǎn)，將大量員工從枯燥、封閉的住井環(huán)境中解放出來，集中居住在條件相對(duì)要好的應(yīng)急班宿舍，展現(xiàn)了人性化管理的特點(diǎn)；

（3） 壓縮管理層級(jí)、減少用工數(shù)量： 

    在王二轉(zhuǎn)數(shù)字化建成之前，王二轉(zhuǎn)所屬油水井、2個(gè)計(jì)量站、2個(gè)轉(zhuǎn)油站，都由井區(qū)進(jìn)行管理，分為三級(jí)管理：井區(qū)——站點(diǎn)——井場(chǎng)。
通過數(shù)字化改造后，撤銷了井區(qū)一級(jí)管理層，井場(chǎng)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)酵醵D(zhuǎn)監(jiān)控平臺(tái)。同時(shí)精簡(jiǎn)員工21人，為長(zhǎng)慶油田的可持續(xù)發(fā)展提供了保障；

 （4） 信息共享、強(qiáng)化各個(gè)部門職能：

     傳統(tǒng)管理方式下，采用人工巡井、記錄數(shù)據(jù)、填寫報(bào)表、逐級(jí)匯報(bào)的方式，向更高管理機(jī)構(gòu)反映生產(chǎn)運(yùn)行情況。 

     采用數(shù)字化生產(chǎn)后，各種油水井、站點(diǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)連續(xù)采集，并且自動(dòng)存儲(chǔ)、生成報(bào)表，管理機(jī)構(gòu)從以前被動(dòng)的管理方式得以解放。各個(gè)職能科室可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，馬上了解到所需了解的信息，進(jìn)行相關(guān)決策。
 
     如：以前采用一旬采集一次功圖的方式，現(xiàn)在井口控制器可以以十分鐘一次的高頻率采集功圖，并且功圖及時(shí)上傳、存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫、提供共享，可以由值班人員進(jìn)行油井狀況了解；作業(yè)區(qū)相關(guān)技術(shù)科室分析油井工況、對(duì)問題井及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理；廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可以馬上了解油井產(chǎn)量，從而調(diào)整生產(chǎn)指標(biāo)……。 

    以上這些都極大低改變了管理模式，使得管理更加高效、具備針對(duì)性。