基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)

南通職業(yè)大學(xué)技師學(xué)院

基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)

徐麗鐘南通職業(yè)大學(xué)技師學(xué)院

為有效開展油田地面系統(tǒng)簡化工作，降低石油生產(chǎn)成本，提高油井的自動(dòng)化管理水平，研制了基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)。以ASP.NET開發(fā)技術(shù)、XML技術(shù)和AJAX技術(shù)等程序開發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)，使用B/S與C/S模式相接合的方式，實(shí)現(xiàn)信息層、控制層以及設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)儀表、數(shù)據(jù)采集單元、無線網(wǎng)橋和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行有效集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有管理便捷、實(shí)時(shí)高效和操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，可滿足數(shù)字化油田的監(jiān)控要求。

Web；監(jiān)控系統(tǒng)；OPC技術(shù)；AJAX技術(shù)；B/S模式

多年來石油生產(chǎn)基本采用人工巡檢、人工數(shù)據(jù)采集，單井計(jì)量采用進(jìn)站集中計(jì)量的管理模式。由于油井分布分散，環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的管理模式難以保證一線生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的有效收集，且需要大量的地面管線投資。為有效開展油田地面系統(tǒng)簡化工作，降低石油生產(chǎn)成本，提高油井的自動(dòng)化管理水平，研制了基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)。

1 遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

1.1 系統(tǒng)分布式架構(gòu)選擇

C/S模式是建立在局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，而B/S模式是建立在廣域網(wǎng)的基礎(chǔ)上的。C/S架構(gòu)軟件的應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)負(fù)荷較輕，數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存管理功能較為透明；但C/S架構(gòu)需高昂的維護(hù)成本且投資大。B/S架構(gòu)軟件維護(hù)和升級(jí)方式簡單、成本降低、選擇更多，應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)負(fù)荷比C/S重。B/S的硬件（服務(wù)器）投入略高于C/S，軟件投入低于C/S。在安裝專用客戶端軟件方面，B/S無限制，而C/S有限制，在技術(shù)升級(jí)更新方面，B/S只需升級(jí)服務(wù)器，C/S則需要全部升級(jí)；B/S的維護(hù)費(fèi)用低于C/S，B/S的先進(jìn)性高于C/S。

C/S與B/S混合模式是一種典型的異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)，基于C/S模式的體系結(jié)構(gòu)和基于B/S模式的體系結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，C/S模式技術(shù)成熟，而B/S模式則在Internet環(huán)境下有巨大的應(yīng)用前景[1-2]。實(shí)踐證明，將C/S模式與B/S模式結(jié)合在一起構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)是當(dāng)前較理想的設(shè)計(jì)方法和必然趨勢(shì)。

1.2 Web開發(fā)技術(shù)及OPC技術(shù)

OPC[3]是為不同供應(yīng)廠商設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化，使其數(shù)據(jù)交換更加簡單化的目的而提出的。OPC服務(wù)器是按照各個(gè)供應(yīng)廠商的硬件所開發(fā)的，使之可以吸收各個(gè)供應(yīng)廠商硬件和系統(tǒng)的差異，從而實(shí)現(xiàn)不依存于硬件的系統(tǒng)構(gòu)成。

OPC技術(shù)規(guī)范把硬件供應(yīng)商和應(yīng)用軟件開發(fā)者分離開來，使得雙方的工作效率都有很大提高。軟件開發(fā)商無需了解硬件的實(shí)質(zhì)和操作過程，就能訪問OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，尤其是開發(fā)商在已使用了組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，用C++等高級(jí)語言開發(fā)系統(tǒng)時(shí)，大大簡化了過去從設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的復(fù)雜過程。在油田監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)中，應(yīng)用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了VC應(yīng)用程序和RSView32的數(shù)據(jù)交換，間接地實(shí)現(xiàn)了VC應(yīng)用程序與PLC的通信，獲得了很好的結(jié)果。

ASP.NET可產(chǎn)生執(zhí)行動(dòng)態(tài)、互動(dòng)和高性能的Web服務(wù)應(yīng)用程序；同時(shí)，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的XML[4]非常適合Web傳輸，而HTML用來顯示數(shù)據(jù)。AJAX使Web應(yīng)用更加動(dòng)態(tài)智能，可提供表現(xiàn)能力豐富的AJAXUI組件，可使因特網(wǎng)應(yīng)用程序更小、更快，更友好。AJAX[5]是一種獨(dú)立于Web服務(wù)器軟件的瀏覽器技術(shù)，獨(dú)立于瀏覽器和平臺(tái)。Web應(yīng)用程序較桌面應(yīng)用程序有諸多優(yōu)勢(shì)，能夠涉及廣大的用戶，更易安裝、維護(hù)和開發(fā)。AJAX可完善因特網(wǎng)應(yīng)用程序，提高系統(tǒng)性能，優(yōu)化用戶界面。AJAX開發(fā)需理解傳統(tǒng)的MVC架構(gòu)，限制應(yīng)用層次之間的邊界，考慮C/S環(huán)境的外部和定型MVC邊界。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

采用Web開發(fā)技術(shù)，使用B/S與C/S模式相結(jié)合的系統(tǒng)分布式構(gòu)架，結(jié)合油井實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行驗(yàn)證，基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行良好、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。基于Web的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)已在勝利油田某區(qū)塊應(yīng)用，效果良好，提高了此區(qū)塊的生產(chǎn)效率。油田監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和動(dòng)態(tài)監(jiān)控等功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

具體實(shí)現(xiàn)功能如下：①數(shù)據(jù)采集和處理功能，通過PLC控制系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，通過OPC數(shù)據(jù)協(xié)議采集油井?dāng)?shù)據(jù)及計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算歸檔；②畫面動(dòng)態(tài)顯示和控制功能，畫面顯示動(dòng)態(tài)、直觀和形象，可為操作人員提供完全等同于現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控效果；③報(bào)表功能和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，報(bào)表數(shù)據(jù)的生成和打印采用操作員命令方式，按照預(yù)先定義的格式自動(dòng)產(chǎn)生所有的標(biāo)題和表頭，并打印報(bào)表；④參數(shù)設(shè)定和密碼保護(hù)功能，人工設(shè)定、修改油井相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)置管理員密碼、工程師密碼和操作員密碼，擁有相應(yīng)密碼的人才能進(jìn)行相應(yīng)功能的操作。

Web服務(wù)器端采用ASP.NET作為Web頁面開發(fā)工具，用戶操作流程如圖2所示?；赪eb的遠(yuǎn)程油田監(jiān)控系統(tǒng)可將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布。采用ActiveX控件作為客戶端人機(jī)界面功能模塊來構(gòu)建動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控頁面上的功能單元模塊，提高了系統(tǒng)的維護(hù)性。

圖2 用戶操作流程

監(jiān)控系統(tǒng)在勝利油田已被廣泛應(yīng)用，取得了良好的效果。

3 結(jié)論

以ASP.NET開發(fā)技術(shù)、XML技術(shù)和AJAX技術(shù)等程序開發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)，使用B/S和C/S模式相接合的方式，實(shí)現(xiàn)信息層、控制層以及設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)儀表、數(shù)據(jù)采集單元、無線網(wǎng)橋和監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行有效集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有管理便捷、實(shí)時(shí)高效和操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，可滿足數(shù)字化油田的監(jiān)控要求。

[1]孫乾．基于Web的油藏動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D]．北京：中國石油大學(xué)碩士論文．2011.

[2]郭凱．基于GPRS抽油機(jī)在線故障診斷監(jiān)控器的研究與設(shè)計(jì)[D]．蘭州：蘭州理工大學(xué)碩士論文，2009.

[3]韓江洪，陸陽．面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)在DCS中的應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，1996（12）：926-932.

[4]肖兵，李利軍．基于無線網(wǎng)絡(luò)及GPRS的油田監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．低壓電器，2010（17）：24-27.

[5]曹丹．基于Web的油田設(shè)備網(wǎng)絡(luò)信息管理模式[J]．油氣田地面工程，2013，32（12）：54-55.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.048