数字化生产指挥系统在长庆油田集输中的应用

摘 要：长庆油田数字化生产指挥系统是：集油气集输、安全环保、重点作业现场监控、应急抢险、辅助生产保障为同一平台的运行指挥系统。主要负责对数字化前端传来的实时数据进行汇总、分析和处理，并将一部分实时数据转变成管理数据，提供给不同岗位的管理人员，是油田公司的数据集散中心。

关键词：指挥系统；监控系统；在线监控

中图分类号：F42 文献标识码：A

引言

数字化管理是长庆油田生产组织方式的一场革命，是实现“大油田管理，大规模建设”的必由之路。自公司数字化建设工作开展以来，我处认真贯彻落实油田公司数字化管理现场会议精神，严格按照油田公司数字化建设整体思路，积极推进我处各项数字化建设工作稳步开展，数字化应用对提高输油生产效率和提升企业管理水平起到了越来越重要的作用。输油处数字化生产指挥系统是油田公司生产指挥系统建设的延伸，最终将建成包含所有输油处的厂级指挥系统及包含的作业区级指挥系统。

一、设计要求

1、系统定位

形象展示、信息查询、动态监测、决策指挥、应急抢险。

2、架构要求

输油处指挥系统的构建要求能够按照公司级、厂（处）级和站级三个层面进行“横向到边”的浏览；还要能按照从公司到厂（处）、站点、设备进行“纵向到底”的浏览。

3、功能要求

V2.0版要求具备以下十类功能

(1)实时数据连续采集 (2)数据录入及时提示

(3)参数设限自动提醒 (4)重点信息快速查询

(5)网络中端自我诊断 (6)前端故障远程识别

(7)逻辑关系自我判断 (8)高低超限自动报警

(9)故障预警自动记录 (10)多级监视分散控制

二、系统设计

1、权限分级

数字化生产指挥系统采用统一登录、分级授权模式进行管理和使用。

1.1统一登录：所有用户在同一平台、统一采用邮箱登录的方式进行登录验证。

1.2分级授权：按照"公司-厂（处）-输油站"对用户进行分级授权，用户权限根据所在岗位设定，登录后直接进入与其业务相关的应用模块。

2、系统架构

2.1数据处理方式上：数字化生产指挥系统按照业务将管理数据、实时数据、空间数据分类打包处理。数据与业务流程相关联，最终岗位工作人员在使用系统时能够方便的查询、处理与自己工作相关的数据。进而实现业务流与数据流的统一。

2.2系统使用方式上：输油处数字化生产指挥系统继承已经建成的油田指挥系统的操作风格，通过设计标准化按钮对模块进行串接。

2.3以组织机构为主线：系统以组织机构为主线纵向串接，分为公司级数字化生产指挥系统、厂（处）级数字化生产指挥系统和作业区级数字化生产指挥系统。

公司可延伸至各厂（处）级指挥系统，厂（处）级可延伸至作业区级生产指挥系统。

2.4以业务划分为主线： 根据系统定位，指挥系统系统划分为三大子系统，分别是：

生产运行监控系统、安全环保监控系统、应急抢险指挥系统。

3、技术路线

输油处数字化生产指挥系统采用B/S方式进行设计，采用分布式方式进行搭建，最终用户通过IE访问系统。具体如下：

3.1系统应用体系：JAVAEE+SOA+即时消息服务

3.2开发技术组成：Java 2+Spring2.0+Flex+Flash+Ajax+Action Script3.0

3.3三维开发组建：Unity 3D+C4D+Maya

3.4GIS开发组建：Google Earth

3.5关系数据库：Oracle 10g

3.6实时数据库：open Plant

3.7数据交换格式：json、XML、GZIP压缩格式、AMF二进制压缩格式

4、实时数据处理

4.1实时数据源采集：站控机经由OPCServer通道，从厂级SCADA平台动态获取数据到实时数据库。

4.2实时数据入库：对采集回来的数据通过实时数据库进行保存，目前入库的数据可保存一周，保存时间可自动配置，其中采集回来的数据庞大没有关系，需要对数据分类应用，如：集输、销售、ESD、FGS等数据进行分类，使进到实时库里的数据是整齐的好处理的数据。

4.3实时数据读取：通过封装实时数据读取接口，进行数据提取。通过实现数据过滤器接口来完成对无效数据、逻辑错误数据进行自动检索和判别进而形成整齐的应用实时数据集。通过继承数据接口，最终将动态数据展示到页面上。

4.4实时预警：参数设限。对重要监控数据进行参数设限，让数据在一个安全的范围内进行上下波动，做到实时预警降低生产隐患。对每一个数据都能做到限制设定。为了操作的简单方便与安全，所监控页面采用统一的标准化按钮进行设置操作。

4.5信息：通过预警信息接口，将实时产生的预警信息至安全生产预警信息模块，并且提供对外接口。

5、系统衔接处理

为保证系统扩展性，系统内模块之间以及系统与其他系统之间通过接口进行通信，共设计接口中间件15大类，系统应用接口服务多套。

实时库数据读取接口；动态监控曲线接口；站点视频监控调用接口；

天气实况接口；数据录入接口；预警信息汇总接口；页面记事本接口；电子路卡信息获取接口；GPS数据服务接口；GPS预警服务接口；Flash页面通讯接口；Flex页面通讯接口；系统远程登陆接口；系统权限服务接口；系统日志服务接口。

三、系统功能

1、生产运行调度系统

1.1计量交接

计量交接模块通过图形显示输油站的来油流量、日累计流量、含水率、油温，经过汇总计算输油处整体来油量、外输量、输差量。在长输管线上如果上游出现含水高来油，及以紧急报警的形式，报告下游。

1.1.1一级界面：显示输油处所有输油站来油计量情况。

1.1.2二级界面：站内详细的来油情况：来油瞬时流量、日累计流量、含水率、油温、进站前压力。

1.2原油集输

原油集输模块通过图形、数据列表的形式显示长输管线各段进站压力、温度、流量，出站压力、温度、流量；站内储油罐的油量，阀室的远程截断功能是否正常以及阀前压力。

1.2.1一级界面：显示输油处所有站库、输油管线、阀室。

1.2.2二级界面：站内工艺流程图界面。

1.3原油库存

一级界面：

1.3.1原油库存总图：以图形方式显示输油处大于1000方储量的站库总设计库容、安全库容、当前库容，并以液柱的方式显示当前库存百分比，页面放报警灯，有闯入报警时，红色报警提示，打开时显示视频画面

1.3.2库存日变化曲线：以曲线形式显示该单位库存变化趋势。

二级界面：

以图形方式显示站库内所有储油罐的液位、油温、当前库容、库存百分比，显示储油罐所用的进出罐电磁阀的开度、开关状态。进出油罐区总阀门的开关状态。

1.3.3库存日数据录入：由各站计量岗人员填报储油罐液位和库存量。

1.3.4库存日变化曲线：以曲线形式显示该单位库存变化趋势。

1.4生产报表

1.4.1生产报表模块通过曲线、数据列表的形式显示本单位原油日外输量曲线，月任务完成柱状图对比、年累计输油曲线，还可以查看日报表以及打印功能。

一级界面：

厂处级生产运行监控界面：

原油外输日产运行监控曲线

原油外输月度运行监控曲线

原油外输年度运行监控曲线

历年外输运行监控曲线

二级界面：

站库级原油日产运行监控界面：

原油外输日产运行监控曲线

原油外输月度运行监控曲线

原油外输年度运行监控曲线

2、安全环保系统

2.1输油泵

一级界面：

厂级输油泵监控界面：

主界面监控全厂重点大站大库的输油泵运行状态，温度，排量，压力；

鼠标移动到输油泵图标上显示其各项参数包括，排量，压力，温度，运行状态；

输油泵的图例汇总数量，实时反映输油泵总体的运行状态。

各站输油泵压力，排量达到高限或底限时，输油泵闪烁报警。输油泵的图标变化反映了输油泵现运行状态。

横向：点击输油泵图标进入单个输油泵监控界面，查看站内各输油泵运行参数。

纵向：标准化分单位查询按钮跳转至作业区级输油泵监控界面。

二级界面：站库级输油泵监控界面：

以图形方式展示单个输油站输油泵进出口压力、运行状态、出站压力、出站流量，点击压力进入参数曲线界面。

三级界面：输油参数曲线界面

以实时曲线的方式显示输油参数变化趋势，并通过与下游进站流量对比曲线方式进一步判断是否有管道泄露发生。

2.2截断阀

一级界面：截断阀监控总图

实时显示截断阀前后压力数据、监控阀室电池电量，通信状况，通过预警的方式提醒阀室远程截断能正常使用。

二级界面：单个阀室界面

显示阀室内部监测参数、视频、电池电量、并通过数据分析判断通信状况等信息。

2.3可燃气体

可燃气体监控模块通过图形方式显示每个单位安装固定式可燃气体报警仪监控总数、报警数、报警指示灯。

一级界面：显示输油处所有站库内固定式可燃气体报警仪监控数、报警数。

二级界面：站内固定式可燃气体报警仪安装位置，当前浓度，报警指示灯

2.4消防监控

消防监控监控模块通过图形方式显示每个单位安装固定式可燃气体报警仪监控总数、报警数、报警指示灯。

一级界面：显示输油处所有站库内固定式可燃气体报警仪监控数、报警数。

二级界面：站内固定式可燃气体报警仪安装位置，当前浓度，报警指示灯。

2.5视频监控

视频监控模块将已安摄像头统一安装视频插件，通过web访问集中访问， 可以分单画面、四画面、九画面、十六画面显示视频图像。

2.6车辆监控

车辆监控模块是将安装GPSP定位设备的车辆的位置信息在Googleearth显示，并区分行车状态、停车状态、超速状态。

全处车辆分布图：通过Googleeath加载全厂车辆，用颜色区分运行与停止车辆，汇总当前形式总体情况以及超速报警车辆。

超速报警列表：通过点击超速报警数目，详细查看超速车辆具体信息。

2.7电子巡检

输油处都安装电子巡检设备，并且将打卡记录放在各自站内计算机，本模块采集打卡记录，汇总计算巡检率，对过低巡检率报警提示。

巡检系统数据读取：在已有的巡检系统开设只读用户，读取巡检计划、巡检点设置、巡检项的设置、巡检日志、巡检明细。

图表方式展示各巡检情况：通过柱状图反映各站站控岗、计量岗、化验岗，经大警队的应巡数与应实巡数的对比，并进行排序，还可以将做图数据导出。

设定最低巡检率，如果低于设定值，进行页面预期提示。并发送送日志管理模块。

2.8门禁系统

部分输油处安装了“门禁系统”，本模块打通权限认证，在指挥系统也能看到“门禁系统”的内容，门口视频画面。

2.9输油泄露报警

三个输油处“泄漏定位系统”已建成，并正在为升级web访问版本，输油泄漏报警模块打通权限认证，在指挥系统也能看到“泄漏定位系统”的内容、报警结果。

2.10防雷防静电

防雷防静电模块主要功能是：建各输油站设备防雷防静电基础数据、定期检测结果数据库，以图形方式的站内设备防雷检查结果，在检测时间临近时提醒，检测时间过了还未完成，报警提示

一级界面：图形方式显示监控到设备防雷防静电总数，下一次检测时间;当某一站检测时间前一周黄色报警提示，过期红色报警提示

二级界面：每年二次的设备防雷防静电检测结果数据的录入。在快要到达定期检查时间，预警提示做设备防雷防静电检查，超过定期检测时间，报警提示。

2.11加热炉监控

加热炉监控模块通过图形方式显示输油站内加热炉或热媒炉及附属设备的运行状态、进口温度、出口温度、进口压力、炉内压力、出口压力，炉内正压力报警，出口温度过低报警。

2.12能耗管理

能耗管理模块是站库级使用，每月将本站的用水量、水价、累计用量、用电量、电价、累计用电量录入，通过月度曲线加数据列表的形式显示。

3、应急抢险指挥系统

3.1应急组织

3.1.1应急组织树状图

3.1.2各应急小组具体成员界面

3.2应急预案

3.2.1应急预案树状图

3.2.2专项预案界面

3.2.3基层单位应急预案

3.2.4班站应急处置措施

3.3抢险队伍

3.3.1抢险队伍树状图

3.3.2抢险队伍Google Earth 展示界面

3.4应急物资

3.4.1应急物资Google Earth 展示界面

3.5应急通讯

3.5.1连接应急通讯车视频信息

3.5.2应急通信视频信息

3.6气象预警

3.6.1温度雨量实时监控界面

3.6.2地方温度曲线、地方雨量曲线

3.6.3各地天气预报界面

3.7应急演练

3.7.1通过架设3个输油处的流媒体服务器，提供共3个输油处所有应急演练视频信息。

3.8相关文件

3.8.1包括国家文件、中国石油文件、陕西省文件、甘肃省文件、内蒙古自治区文件、宁夏回族自治区文件、长庆油田分公司文件。

参考文献

[1]刘晓良，胡占源.数字化系统在长庆油田的应用--王二计量转接站数字化建设[J].自动化博览，2010年S1期.