ALS系统实时模块分析与采集软件设计

郭建辉 冯超英 谌鸿慧 张升品 李 静 蔡菊花

（中原油田地质录井处 河南 濮阳）

0 引言

目前进口录井仪器及国内近年来新研制的录井仪器都提供了实时数据接口，但数据接口方式没有统一。进口录井设备大都提供了WITS接口，由于各类仪器所采用的软件结构和软件设计风格等方面的差异，通过WITS接口采集实时数据的具体步骤有较大差别。特别是ALS录井仪器，其与同类仪器相比在系统功能、稳定性、防爆能力等方面都具有较大的优势，但由于软件系统设计时间较早，最初的软件系统是基于DOS操作系统开发的，Windows系统出现后厂家对RTG、TDC等主要软件模块进行了基于Win3.1和Win 2000的升级，目前其采集机（RTM）软件依然是基于DOS的程序，操作上有诸多不便之处。其提供的WITS数据接口操作繁琐，设置复杂，增加了外部程序进行实时数据采集和应用的难度。

1 WITS标准

1.1 WITS标准的定义

WITS的中文名称为井场信息传输规范。它定义了从一个计算机系统向另一个计算机系统传输各类井场数据的通信格式。在石油勘探开发领域中，它作为一种推荐格式，使作业和服务公司，既可以在联机状态下，也可以批传递方式进行数据交换[1]。WITS是一种多级格式，WITS0级以ASCII码格式为基础，WITS1级到3级是以LIS为基础，而级别的增加都表示复杂性和灵活性的提高。

1.2 WITS0级数据格式

WITS0级也被称为“井场内部传输”格式，它主要是供在井场上的服务公司之间进行数据交换之用。零级传输会话由一组数据集组成，数据集表示一组相关的数据项，例如，来自相同时间间距的几个工程参数数据项或几个气测参数数据项。一个数据集可以包括一个或多个数据项。一个数据集以“&&”标记开始，并后跟一个回车及换行符（HEXOD，HEXOA），而以“!!”和一个回车及换行符结束，数据项之间由一个回车及换行符号分开。

每个数据项对应于一个预定义数据记录变量。每项都由一个“标识”（IDENTIFIER）部分和一个“值”（VALVE）部分组成。标识符由4个字符组成，前两个字符组成的数字标识预定义的记录号，后两个字符组成的数字标示对应记录里的数据项位置，标示符后面的字符则表示对应数据项的值。

2 ALS综合录井系统

ALS录井系统的硬件部分包括传感器、信号电缆、接线盒（MEB、UZB、UTB）、色谱气测仪（FCP、FGP）、采集面板（DAP）、信号处理面板（SCP）、计算机系统（RTM、RTG、TDX、TDX-NT、SEVER、GEOLOGIST），碳酸盐岩分析仪、页岩密度计等。软件部分包括操作系统软件、诊断程序、实时采集软件、资料处理软件等[2]。

ALS的计算机系统由承担不同任务的几个工作站组成。核心工作站组分别完成对DAP处理后数据的实时采集、监测、存储、传感器调校、数据图形化显示、打印管理、系统自诊断、资料处理等方面的工作。另外还可以根据现场的实际需求，增加用户客户机，用于进行数据传输等其它工作任务。ALS核心工作站组的具体组成是：实时数据监测工作站（RTM）、实时数据图形工作站（RTG）、实时数据显示工作站（DLC）、文件服务器工作站（SVX）和数据工程师工作站（TDX）。ALS计算机系统结构图如图1所示。

图1 ALS计算机系统结构图

3 ALS系统WITS模块结构分析

3.1 ALS系统数据流程

ALS系统的RTG工作站（实时数据图形工作站）安装有用于与外部计算机进行WITS格式数据交互的WITS服务器（Witslauncher）及WITS数据收发设置程序。通过Witslauncher程序，RTG可以将从RTM获取的实时数据发送到外部计算机，也可以从外部计算机接收实时数据并交给RTM进行显示和后续处理。ALS系统数据流程图如图2所示。

图2 ALS系统数据流程

RTG工作站上与WITS相关的程序包括RTG主程序RTG.EXE、WITS服务器程序Witslauncher和WITS参数配置程序WitsEditor。WITS参数配置程序的功能是创建WITS收发数据项目并定义WITS收发项参数。WITS服务器程序是RTG主程序与外部系统进行数据交互的桥梁。WITS服务器程序依据WitsEditor程序创建的数据收发项目与外部系统进行数据交互，它可以根据实际需要同时管理多组不同形式的WITS数据收发项目。

3.2 ALS系统WITS数据传输项目文件

ALS系统与外部程序进行数据交互时，需要先使用系统提供的WitsEditor程序创建用于数据收发的项目文件和解码文件，即*.PAR、*_SEND.TXT和*_REC.TXT三个文件，其中*.TXT文件用于进行数据发送或接收时对WITS数据格式的解码。解码文件的格式如图4所示，文件中包含了每一个WITS传输参数具体的通道号、参数号、参数名、参数在ALS时间库和深度库中的位置、参数单位转换系数等信息。

由于WitsEDITOR程序在设计上不够灵活，对于熟悉ALS系统以及WITS数据格式规范者，可采用手工编辑的方式。手工编辑时要严格按照图4所示的格式规范，并参照ALS系统提供的Witslist.asc文件中给出的参数记录号和参数顺序号来定义各参数项。项目和解码文件生成后，就可以在Witslauncher程序中加载、配置、运行该项目了。

3.3 加载、配置和运行项目文件

在Witslauncher程序中使用【create anewfamily】按钮创建一个新的运行项目SC，并加载已经定义好的项目文件ZLLJ_SC.PAR。在传输参数配置窗体对准备采用的运行方式、远端机IP和端口、传输时间间隔等项进行设置。设置完成后运行该项目，此时外部应用程序就可以与其进行数据交互了。

4 WITS数据采集和转发软件设计

ALS系统提供的WITS模块虽然能够满足一般性数据交互需求，但随着井场数据应用范围的不断扩大，常常需要在录井现场运行诸如实时数据打印、实时数据远程传输以及钻井工程预警等多个方面的应用系统，这就使得WITS模块的项目管理变得愈加复杂。同时，不断增加的运行项目也会给RTG工作站带来较大的资源占用。设计一个能够完成ALS系统实时数据转发的中间软件就显得尤为必要。中间软件需要遵循以下原则：

一是能够提供与ALS系统所配置的传输协议对应的数据通信功能。根据WITS标准的定义，WITS通信双方支持以COM、TCP Server和TcpClient三种方式进行数据交互。因此，数据采集程序需要能够支持上述三种数据通信协议。

二是能够在正常采集WITS数据且不增加RTG工作站工作负荷的的情况下，将采集到的数据以一种标准的数据格式同时提供给多个数据应用方，以进行不同的数据应用。

基于以上两方面因素的考虑，在VC开发环境下设计了一个中间件程序Wits Broadcast，该程序满足了使用上述三种通信协议采集数据的要求。网络通信协议UDP属于无连接用户数据报协议，能够由一台主机同时向若干个目标发送数据，也可以接收发自若干个源的数据[3]。以UDP数据包的方式在局域网内向指定的数据端口进行数据广播，任何一个数据应用软件只要连入现场局域网，都可以接收到WITS格式的实时数据，这种方式可以满足钻井现场多个数据应用方的需求。WITS数据采集和转发示意框图如图3所示。

图3 WITS数据采集和转发示意框图

5 结束语

ALS系统自身的WITS模块存在着操作繁琐、管理困难的问题，针对其WITS模块设计一个独立的数据采集和转发软件后，可以有效解决由于多种数据需求而在ALS系统上建立多个WITS数据传输项目从而导致系统维护不便和硬件资源占用较大的问题，同时也为数据应用方提供了一种较为便捷的数据接入通道。实际应用表明，这种工作模式不仅解决了ALS系统自身存在的不足，也为解决进口或国产仪器的类似问题提供了一种较为理想的思路。

[1]戴永寿，张欣欣.综合录井信息共享方法的研究与探讨[J].录井工程，2007，33（1）

[2]Geoservices company.MUDLOGGING RIG DOCUMENTION SYSTEM-FILES.2001（资料）

[3]胡 鸣.网络编程技术[M].北京：科学出版社，2008