基于Web的远程油田监控系统

南通职业大学技师学院

基于Web的远程油田监控系统

徐丽钟南通职业大学技师学院

为有效开展油田地面系统简化工作，降低石油生产成本，提高油井的自动化管理水平，研制了基于Web的远程油田监控系统。以ASP.NET开发技术、XML技术和AJAX技术等程序开发技术为基础，使用B/S与C/S模式相接合的方式，实现信息层、控制层以及设备层三层网络的数据交互。通过计算机网络技术将现场仪表、数据采集单元、无线网桥和监控中心计算机设备进行有效集成，实现数据采集和传输的实时性。现场试验表明，该系统具有管理便捷、实时高效和操作方便等诸多优点，可满足数字化油田的监控要求。

Web；监控系统；OPC技术；AJAX技术；B/S模式

多年来石油生产基本采用人工巡检、人工数据采集，单井计量采用进站集中计量的管理模式。由于油井分布分散，环境复杂，传统的管理模式难以保证一线生产设备的正常运转和生产数据的有效收集，且需要大量的地面管线投资。为有效开展油田地面系统简化工作，降低石油生产成本，提高油井的自动化管理水平，研制了基于Web的远程油田监控系统。

1 远程油田监控系统开发

1.1 系统分布式架构选择

C/S模式是建立在局域网的基础上，而B/S模式是建立在广域网的基础上的。C/S架构软件的应用服务器运行数据负荷较轻，数据的储存管理功能较为透明；但C/S架构需高昂的维护成本且投资大。B/S架构软件维护和升级方式简单、成本降低、选择更多，应用服务器运行数据负荷比C/S重。B/S的硬件（服务器）投入略高于C/S，软件投入低于C/S。在安装专用客户端软件方面，B/S无限制，而C/S有限制，在技术升级更新方面，B/S只需升级服务器，C/S则需要全部升级；B/S的维护费用低于C/S，B/S的先进性高于C/S。

C/S与B/S混合模式是一种典型的异构体系结构，基于C/S模式的体系结构和基于B/S模式的体系结构各有特点，C/S模式技术成熟，而B/S模式则在Internet环境下有巨大的应用前景[1-2]。实践证明，将C/S模式与B/S模式结合在一起构建基于网络的应用系统是当前较理想的设计方法和必然趋势。

1.2 Web开发技术及OPC技术

OPC[3]是为不同供应厂商设备和应用程序之间的软件接口标准化，使其数据交换更加简单化的目的而提出的。OPC服务器是按照各个供应厂商的硬件所开发的，使之可以吸收各个供应厂商硬件和系统的差异，从而实现不依存于硬件的系统构成。

OPC技术规范把硬件供应商和应用软件开发者分离开来，使得双方的工作效率都有很大提高。软件开发商无需了解硬件的实质和操作过程，就能访问OPC数据服务器中的数据，尤其是开发商在已使用了组态软件进行实时监控的过程控制系统基础上，用C++等高级语言开发系统时，大大简化了过去从设备传输数据的复杂过程。在油田监控系统开发中，应用OPC技术实现了VC应用程序和RSView32的数据交换，间接地实现了VC应用程序与PLC的通信，获得了很好的结果。

ASP.NET可产生执行动态、互动和高性能的Web服务应用程序；同时，用来存储数据的XML[4]非常适合Web传输，而HTML用来显示数据。AJAX使Web应用更加动态智能，可提供表现能力丰富的AJAXUI组件，可使因特网应用程序更小、更快，更友好。AJAX[5]是一种独立于Web服务器软件的浏览器技术，独立于浏览器和平台。Web应用程序较桌面应用程序有诸多优势，能够涉及广大的用户，更易安装、维护和开发。AJAX可完善因特网应用程序，提高系统性能，优化用户界面。AJAX开发需理解传统的MVC架构，限制应用层次之间的边界，考虑C/S环境的外部和定型MVC边界。

2 系统的实现与应用

采用Web开发技术，使用B/S与C/S模式相结合的系统分布式构架，结合油井实际情况，设计了基于Web的远程油田监控系统。通过实验运行验证，基于Web的远程油田监控系统运行良好、可靠性高、实时性强。基于Web的远程油田监控系统已在胜利油田某区块应用，效果良好，提高了此区块的生产效率。油田监控系统实现了数据采集、数据处理和动态监控等功能，系统数据流程如图1所示。

图1 系统数据流程

具体实现功能如下：①数据采集和处理功能，通过PLC控制系统采集现场设备状态信号，通过OPC数据协议采集油井数据及计量系统数据，对现场采集的数据进行计算归档；②画面动态显示和控制功能，画面显示动态、直观和形象，可为操作人员提供完全等同于现场的监控效果；③报表功能和历史数据存储功能，报表数据的生成和打印采用操作员命令方式，按照预先定义的格式自动产生所有的标题和表头，并打印报表；④参数设定和密码保护功能，人工设定、修改油井相关参数，系统设置管理员密码、工程师密码和操作员密码，拥有相应密码的人才能进行相应功能的操作。

Web服务器端采用ASP.NET作为Web页面开发工具，用户操作流程如图2所示。基于Web的远程油田监控系统可将动态数据实时发布。采用ActiveX控件作为客户端人机界面功能模块来构建动态网页，具有远程监控页面上的功能单元模块，提高了系统的维护性。

图2 用户操作流程

监控系统在胜利油田已被广泛应用，取得了良好的效果。

3 结论

以ASP.NET开发技术、XML技术和AJAX技术等程序开发技术为基础，使用B/S和C/S模式相接合的方式，实现信息层、控制层以及设备层三层网络的数据交互。通过计算机网络技术将现场仪表、数据采集单元、无线网桥和监控中心计算机设备进行有效集成，实现数据采集和传输的实时性。通过现场试验表明，该系统具有管理便捷、实时高效和操作方便等诸多优点，可满足数字化油田的监控要求。

[1]孙乾．基于Web的油藏动态分析系统设计与开发[D]．北京：中国石油大学硕士论文．2011.

[2]郭凯．基于GPRS抽油机在线故障诊断监控器的研究与设计[D]．兰州：兰州理工大学硕士论文，2009.

[3]韩江洪，陆阳．面向对象设计在DCS中的应用[J]．计算机研究与发展，1996（12）：926-932.

[4]肖兵，李利军．基于无线网络及GPRS的油田监控系统设计[J]．低压电器，2010（17）：24-27.

[5]曹丹．基于Web的油田设备网络信息管理模式[J]．油气田地面工程，2013，32（12）：54-55.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.048