油田数字化监控系统运维体系分析

2021-11-22张余

中国管理信息化 2021年8期

张余

（大庆油田第七采油厂信息中心，黑龙江大庆 163517）

0 引言

油田勘探与开采技术不断发展和进步，油田开采面积逐渐扩增，数字化监控系统运维体系的建立健全成为重点。随着油田数字化建设范围的扩大，数字化水平、企业效益、管理质量和管理水平不断提升，员工劳动强度大幅降低。然而在油田规模不断扩增的情况下，与之对应的运维体系却并不完善，已有的数字监控体系在质保期结束后运维能力降低，最终系统彻底瘫痪。科学有效的运维有利于数字化油田设备正常运转。所以，油田数字化建设固然重要，建立科学有效的运维系统也同样重要。油田数字化监控系统运维体系的构成主要包括工控机、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、仪表、组态软件和网络等，无论哪个环节存在漏洞，对系统运行都会造成负面影响，所以运维体系的整个过程都要受到重视，这样才能保障数字化油田的顺利发展。

1 数字化监控系统的组成与功能实现情况

1.1 系统的组成

1.1.1 信号采集层

信号采集层的功能是采集各油田生产数据，具体包括温湿度、压力、液位、流量等，用于生产设备和集控系统的协调配合。信号采集层将获取的信息上传后，生产控制中心会获取相关数据，并参照生产需求对生产流程和设备实现管理和控制。

1.1.2 系统交互层

系统交互层建立在网络基础上，通过在对应网络系统中完成数据与数据的交互、设备与设备的交互，油田生产系统中各个模块、子系统和生产要素间的关联更加密切。

1.1.3 数据存储层

监控系统、生产及控制系统储存、汇总、处理和分析数据基本的前提就是数据存储层中存储的数据。数据存储层用于存储油田生产数据和设备运行数据等。一般来说，为了便于数据存储层中数据的使用，数据存储层的数据存储形式是多个数据库相互之间存在某种联系的数据集合构成一个数据库，存储的数据都是结构化数据，冗余数据并未包含在内。

1.1.4 智能管控人机交互层

智能管控人机交互层的主要目标是增强现场生产设备与后台管理人员之间的交互，以保证后台管理人员对现场安全、生产流程、设备运行和设备维护等进行监督控制。智能管控人机交互层在监控体系中是最高层，归属于应用层，针对各类信息和数据利用多种先进的科学技术进行分析处理是智能管控人机交互层最主要的职能之一，可以更好地整合数据资源，为生产决策和管理决策提供依据，实现更加科学合理的管理与控制。

1.2 各项功能的实现情况

首先，监控系统可实现对设备的监控管理，包括设备台账信息、分类管理和状态监测几个方面。通过状态监测，监控系统可实现数据的实时采集和查看，也可查找历史信息，显示设备点位的更新时间、更新值等。维护单位和负责人可根据曲线数据进行有效维护。监控系统还可对流量计、液位计、压力表等设备进行分类管理，做好台账信息的维护管理工作。其次，监控系统可实现有效数据分析。运维管理人员可通过监控系统获取各项设备信息，包括气量、油量、温度和压力等，设定好逻辑参数后，监控系统可发挥良好的辅助功能。最后，运维管理人员根据统计查询、故障清单和维修记录来进行现场维护，到场排查故障后上报处理过程和结果，由运维中心进行确认或是自动确认。如果出现无法维修的情况，可更改维修级别，进行下一步的协调，制订新的维修方案。

2 油田数字化监控系统运维体系分析

传输生产数据必须要借助网络来实现，数字化监控系统运维体系中的网络包括多种。油田数字化监控系统一般利用网线或者信号线完成PLC 和现场仪表的连接，利用网线完成PLC 和工控机的连接，如果工控机生产数据需要向企业网进行传递，就要借助光缆实现。其间任何传输过程存在的问题都会对监控系统运维体系运行产生负面影响。人为因素会导致网络中断，特别是在站内站外频繁施工的情况下，施工人员对光缆线路并没有深刻的认知，很可能导致地埋光缆受损，生产数据无法正常传输。光缆维修人员即使在最短时间内进行维修，也会对光缆的后续应用产生一定程度的干扰，传输速率降低，损耗增加，最终对网络运行速度造成影响。

完成数字化监控系统建设并验收通过后，系统运行的安全性和稳定性都可以得到保证，但操作工控机时可能会遇到各种问题。部分操作人员并不擅长在计算机上操作，错误操作行为频繁发生，组态软件运行受到影响，严重情况下还可能导致系统瘫痪，监控系统无法正常运转。与此同时，现场经常出现操作人员随意将工控机与移动存储设备连接的现象，而且结合实际情况可知，工控机运行速度并未得到保证，甚至计算机病毒也广泛存在于工控机中，企业监控管理和生产管理必然面临非常大的安全威胁。数字化系统运维中管理制度的建立和严格落实需要管理人员的高度关注。

数字化系统以自动采集仪表为基本前提，数字化系统要想正常运转，需要仪表能够实时、准确地读取数据。与此同时，数字化系统中现场仪表损坏率也是最高的。现场的温度和压力变送器很容易遭到雷击，此时很容易出现突发性断电和通电的现象，这必然会对仪表造成一定的损坏。根据油田公开的实际数据，定量掺水设备和自动化仪表的应用时间较长，所以故障发生率也更高。油田实际运行过程中，仪表更换和维修人员较为匮乏，维修人员过少就会导致自动化仪表长期处于超负荷工作状态，且仪表维修质量和效率也无法得到保证。

组态软件用于采集、储存、更新和显示现场数据，笔者工作的油厂中应用的组态软件有多种类型。紫金桥（紫金桥监控组态软件6.5）、美国记忆（ifix5.0）、力控（6.1SP）和西门子（西门子WINCC6.0）组态王（KINGVIEW6.53）是当下常用的几种组态软件。硬件供应商并不是固定不变的，而且应用的组态软件也有多种类型，这就要求软件运维人员掌握多种组态软件操作方法，并且熟知现场仪表和PLC 工作原理。除此之外，部分井站监控系统还要进行工业控制，中控室内操作人员需要通过远程控制方法启动或关闭设备，并完成设备参数的调整。这个过程需要应用组态软件，同时也要应用到多种数据库。软件运维人员不仅要掌握组态软件操作方法，还需要掌握数据库相关知识。

3 建立数字化监控系统运维体系

要建立数字化监控系统运维体系，首先，运维人员要熟练掌握各种软件编程知识和技能；其次，建立严格的管理制度和组织机构，这样运维体系建立才能保证完善且严密。

3.1 网络运维组的建立

维护数据传输网络日常运行是网络运维组最基本的工作之一，网络运维要及时，就需要各个部门协同配合。施工过程中施工部门与光缆使用单位要保持联系，确定施工范围是否有光缆，尽可能避免对光缆造成破坏。同时，光缆维护部门要对光缆辐射区域精准定位，并将定位信息提交给有关部门，对站内、站外、企业网光缆所在区域加设标识，最大限度地保护光缆线路不受破坏。或者设计部门在对施工线路进行设计时，就要避开光缆辐射区域。若施工线路必须要经过光缆辐射区域，就要对施工线路进行整体分析，尽可能将光缆破坏程度控制在最低水平。

3.2 管理机制的建立

有关部门要制定健全的工控机日常管理机制。首先，工控机操作人员在对工控机进行操作之前，一定要接受工控机有关培训，除工控机操作人员以外的其他人员无权对工控机进行操作。还要建立问责机制，所有工控机都要有与之对应的负责人，若工控机操作或管理不当导致故障，负责人应承担相应责任。其次，工控机连接移动存储设备的操作只能由专业维修人员负责，其他人若随意操作必须严格处理。再次，工控机设备非常敏感，企业网和工控机之间不能互连，若二者间有数据交换的需求，需要借助网络隔离设备来实现，也可以通过专网专用的方式实现。最后，要建立健全工控机管理制度，降低工控机故障发生率。

3.3 动态台账管理的建立

数字化监控系统运维部门应针对每个设备制定长期有效的管理方案，从每个监控点的特点出发，分析其运行参数、实现功能，查找监控设备的管理要点和运行规律，包括校准校验频率、易耗品更换频率、运行时间、备案参数和检测方法等，建立动态管理台账，对监控设备的各类信息进行及时监控和更新，针对容易出现问题的环节，制订针对性的管理方案。