基于光纤的油区接转站远程集中监控系统解决方案

2014-04-29于玉珠魏伟王鹏

中国管理信息化 2014年2期

于玉珠魏伟王鹏

[摘要] 为了提高油田生产的自动化程度，保障安全，降低运行成本，设计出一种接转站远程集中监控系统。该系统利用光纤通信技术实现监控信息远程传输和集中监控。在接转站，电信号转换为光信号通过光缆传输到监控中心，同时把接收的光信号转换为电信号对设备进行控制；在监控中心，将接收的光信号转换为电信号在中心监控系统中处理，同时把控制信号转换为光信号传输至接转站。该系统实施后，实现了接转站无人值守，节约了运行成本，提高了油田生产的安全性，油田生产综合效益明显提高。

[关键词] 数字油田；自动化；光纤通信；监控中心；数据传输

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 02. 035

[中图分类号] F272.7；TE9 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）02- 0067- 03

1 引言

数字油田[1]是新疆油田公司发展目标之一，是近几年建设的重点，新疆油田正由数字化向智能化管理迈进。

风城油田重32井区是新疆油田公司重点产能建设区块。位于准噶尔盆地西北边缘，距克拉玛依约110km，距乌尔禾城区约10km，属沙丘戈壁区域，风沙比较大，全年温差大。现有特稠油联合站1座、接转站10座、SAGD先导实验区（13口观察井、4口生产井、4口注汽井、2套等干度分配设备）中控室1座。目前10座接转站内的站控系统仅在每个站内独立运行，各站之间及对外无数据传输通道，重32井区中心监控室监控系统未建立，特稠油联合站有油网接口。1#接转站、2#接转站、3#接转站、4#接转站、重32井区中心监控室和特稠油联合站在一区域内且相互可视；5#接转站、6#接转站在一区域内且相互可视；7#接转站、8#接转站、9#接转站、10#接转站在一区域内且相互可视；SAGD先导实验区（中控室）在一区域内。此4个区域之间不可视，且前3区域之间有山丘隔离，SAGD先导实验区所在一区域与重32井区中心监控室所在区域之间为沙丘隔离。

2 需求分析

重32井区已投入正常运行生产，为了提高油田生产安全、便于集中管理、提高效率和数字化油田的要求，要对该井区接转站的站控系统进行数据采集并远程传输汇集后进行远程集中监控，需组建完整、高效、实时、稳定的远程集中监控系统。

根据重32井区的规划和实际生产的现状，本次主要要完成10座接转站站控系统的数据现场采集、10座接转站至中心监控室的数据远程传输通道的建设、中心监控室至1#特稠油联合站的数据传输通道的建设、重32井区中心监控室的建设，系统要考虑以后的音频、视频、数据等业务的可扩展性。

3 指导思想

利用单模光纤作为传输媒介[2]，采用快速以太网方式实现远程接转站与监控中心的数据通信，前后接口界面要清楚、标准，系统要具有一定的可扩展性，同时设备配置要考虑到后期发展的一定需求。

4 方案描述

重32井区接转站远程集中监控系统主要由接转站数据采集[3]部分、井区数据传输部分、中控室监控部分、中控室远程接入与数据远传4大部分组成。各部分既独立又相互联系，独立是指各部分是一个相对独立的完整的系统（接转站数据采集系统、井区数据传输系统、中控室监控系统、中控室远程接入与数据远传系统），相互联系是指此4个部分之间有共同的数据流，使用标准的数据接口使四者成为一个统一的整体。

根据现场实际勘察和与用户沟通以及风城的实际情况，经组织相关技术人员分析与研究提出了两套方案，一套为基于光纤的有线方式，一套为基于网桥的无线方式。

光纤方式优点：工作稳定，受外界干扰比较小，特别是电磁干扰、气候环境干扰；数据带宽大，采用星型连接，每站都可以达到百兆；一次性投资，后期无租用费；使用周期长，地埋光缆最低可使用20年；可扩展性大，采用标准的快速以太网接口，便于其他设备接入；维护量小，由于地埋，几乎不需要维护。光纤方式缺点：施工工作量大，要挖沟填沟、熔接光纤；施工成本高，施工工序多，人工费高；对现场施工环境要求高，开挖沟，作业面大；容易受人为施工破坏，其他施工作业容易挖断光缆。

无线网桥方式优点：施工工作量小，不需布线和挖沟；施工成本低，施工工序少，成本低；对现场施工环境要求低，不需大面积作业；不容易受人为施工破坏，施工容易破坏有线。无线网桥方式缺点：受外界干扰比较大，特别是电磁干扰；数据带宽相对较小，无线工作带宽为11M、22M、54M、108M，中继段共享带宽；有频率占用费，频率功率大，无委会要收费用；可扩展性相对较弱，无线接入标准多，信号差异大；容易受风沙影响，主要是对天线和室外设备；维护量大，天线容易被风吹改变方向。

通过对以上两种方式的比较分析，结合形成实际环境，选择光纤传输方式。

该系统主要由10个接转站的网络交换机、光纤收发器，沿途的光缆线路，监控中心的机架式的光纤收发器、网络交换机、数据库服务器、监控站、UPS、打印机等硬件组成。软件方面主要是在监控中心要运行的数据库管理软件、组态软件、数据采集软件、操作系统软件以及站控系统数据接口软件等。

每个接转站站控系统把采集的信号送给现场RTU处理，RTU把数据通过标准的RS-485接口[4]（Modbus通信协议）送到现场监控计算机，数据接口软件把站控系统数据通过标准的以太网接口（TCP/IP协议）送到现场光纤收发器的以太网接口，现场光纤收发器把数据变成光信号通过标准的光接口送到光纤进行远程传输。光信号传到监控中心的机架式光纤收发器的光接口，机架式光纤收发器把光信号变为电信号数据通过标准的以太网接口（TCP/IP协议）送到网络交换机的以太网接口（TCP/IP协议），进行中心控制室LAN方式数据通信。

整个系统的通信方式是把现场的站控系统数据嵌入TCP/IP内进行传输，到监控中心的监控机上通过组态软件直接调用处理，组态软件再把数据以一定的数据结构存入数据库供其他应用软件调用分析处理[5]。

为了系统的稳定和数据的安全、连续，本系统的中心控制室配置了UPS为系统的光纤收发器、网络交换机、打印机、数据库服务器、监控主机等供电。

为了以后SAGD先导实验区中控室接入和以后音视频及数据业务扩展，本系统预留了网络接口（电口或光口）。

本系统采用192.168.*.*的私有IP地址进行内部网络通信、独立组网，提高了网络的安全性，同时节约了油网或互联网的IP资源。

由于采用光纤TCP/IP方式到井场，带宽为百兆，这为以后井场语音、数据、视频等的综合接入与远程监控提供了基础平台。

5 主要设备及软件选型

设备选型要选择适合油田环境的电信级的通信产品，软件选用跟油田应用相兼容的和常用的熟悉软件。光纤收发器选用电信级的RAISECOM RC601-FE、RC602-FE和RC002-16AC，支持近端和远端网络管理。网络交换机选用H3C S3100-26C-SI（AC），支持以后光口扩展。数据库服务器选用Dell PowerEdge T300，显示器为19英寸液晶。监控站选用Dell VOSTRO 200，显示器为19液晶。组态软件选用Kingview6.53进行组态，油田应用比较多。数据库软件选用Oracle，便于和油田公司对接。接转站站控系统数据接口软件自己开发。

6 系统图

7 实现功能

（1）实现和接转站现有站控系统实时数据进行通信，便于数据实时传输、监测与处理。

（2）实现在监控中心对现场运行情况实时监测的功能，便于集中管理和监测，提高了系统的安全性，节约了人力、物力。

（3）具有在监控中心对接转站的控制功能。

（4）实现在监控中心对10个接转站实时数据的集中采集后存储的功能，按标准格式统一存入历史数据库中，便于对运行情况进行分析和故障原因的追溯。

（5）实现10个接转站生产数据的远传功能，生产数据可根据油田公司的要求实时传入油田公司的数据中心和作业区生产数据库服务器，便于管理层随时对生产情况的分析、决策。

（6）实现井区办公自动化、工作数字化功能，提高了工作效率，节约了人、财、物。

（7）实现三级监控的功能，提高了生产的安全性。

（8）实现了井区数据传输平台的功能，便于以后油区的音频、视频和数据的接入与传输。

（9）预留SAGD先导实验区数据接口，便于以后SAGD先导实验区的接入。

8 结束语