基于WebAccess的油田聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分析

劉旭東++張乃祿++何振宇++顏瑾

摘要：為了適應(yīng)數(shù)字化油田、智慧油田的發(fā)展，文章研究基于WebAccess的聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、遠(yuǎn)程客戶端三層架構(gòu)，通過以太環(huán)網(wǎng)將聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)器。遠(yuǎn)程客戶端使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器訪問Web服務(wù)器，通過Internet，遠(yuǎn)程監(jiān)控聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。運(yùn)行表明，基于WebAccess的聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，提高了聯(lián)合站數(shù)字化、智能化水平，具有典型的應(yīng)用示范作用。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合站：遠(yuǎn)程監(jiān)控：WebAccess；以太環(huán)網(wǎng)

近年來，隨著數(shù)字化油田、智慧油田的發(fā)展，信息技術(shù)（IT）和自動(dòng)化技術(shù)（AT）的融合成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，基于Web網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。將Web網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到油田監(jiān)控系統(tǒng)中，可通過現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)和Web將多個(gè)聯(lián)合站互連起來，以達(dá)到資源共享、協(xié)同工作、遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理的目的。目前，聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)信息化程度低，油田數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)共享，各監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)之間容易形成“信息孤島”局面。本文介紹了針對(duì)油田多個(gè)聯(lián)合站的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess，利用WebAccess的B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過以太網(wǎng)和Internet，提供智能遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 油田聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成

基于WebAccess的油田聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、遠(yuǎn)程監(jiān)控層3個(gè)部分構(gòu)成，系統(tǒng)組成如圖1所示。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要由傳感器（流量計(jì)、壓力傳感器等）、輸入輸出模塊和以太網(wǎng)組成，完成聯(lián)合站數(shù)據(jù)的采集功能。傳感器所采集的底層信息通過以太網(wǎng)傳送至控制器進(jìn)行處理。現(xiàn)場(chǎng)控制器接收監(jiān)控主機(jī)的控制命令，利用輸入輸出模塊對(duì)聯(lián)合站電磁閥、水泵等設(shè)備進(jìn)行控制。

1.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要由光纖交換機(jī)、中心交換機(jī)組成。系統(tǒng)采用IOOM工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)將各個(gè)聯(lián)合站監(jiān)控設(shè)備連接起來，以光纖作為傳輸介質(zhì)，所有的光纖交換機(jī)最終匯集到中心交換機(jī)上，將各站點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的寬帶平臺(tái)進(jìn)行信息傳輸，并能方便地實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的綜合集成。

1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控層

遠(yuǎn)程監(jiān)控層主要由監(jiān)控主機(jī)、soL數(shù)據(jù)服務(wù)器、遠(yuǎn)程客戶端、路由器、防火墻組成。監(jiān)控主機(jī)用于監(jiān)控所有聯(lián)合站點(diǎn)運(yùn)行情況，其上安裝了監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和工程節(jié)點(diǎn)。監(jiān)控主機(jī)作為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，主要任務(wù)是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；作為工程節(jié)點(diǎn)，主要任務(wù)是連接Internet，訪問遠(yuǎn)程客戶端。soL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于統(tǒng)一存放各聯(lián)合站運(yùn)行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和診斷，實(shí)現(xiàn)信息的共享與綜合管理。遠(yuǎn)程客戶端主要包括油田集團(tuán)管理站、系統(tǒng)維修站。油田集團(tuán)管理站主要對(duì)各站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理；系統(tǒng)維修站主要為系統(tǒng)提供及時(shí)的遠(yuǎn)程維護(hù)和技術(shù)支持。瘦客戶端，主要指智能手機(jī)或平板電腦，油田領(lǐng)導(dǎo)透過瘦客戶端可以隨時(shí)了解和控制聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)的狀況。

2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于瀏覽器的組態(tài)軟件WebAccess7.2在WindowsNT4.O平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

聯(lián)合站數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過TCP/IP驅(qū)動(dòng)接口，將采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳至工程節(jié)點(diǎn)，工程節(jié)點(diǎn)作為Web服務(wù)器向外發(fā)布，支持區(qū)域局域網(wǎng)或Internet的遠(yuǎn)程訪問。遠(yuǎn)程客戶端通過IE瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，通過應(yīng)用邏輯層處理后，傳送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)層的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析處理。數(shù)據(jù)分析處理完后，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將處理的結(jié)果返回給Web服務(wù)器，其經(jīng)過必要的事務(wù)邏輯處理后，將以Web網(wǎng)頁的形式轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程客戶端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶端的訪問。

3 系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)

3.1 客戶端遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

WebAccess是基于B/S架構(gòu)的網(wǎng)際組態(tài)軟件，允許用戶將開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)布到Internet網(wǎng)絡(luò)上，異地用戶在PC機(jī)上安裝了WebAccess客戶端后，就能夠通過客戶端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.1.1 設(shè)置工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)

WebAccess使用HTTP端口、TCP端口、次要TCP端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和下載，主要TCP端口用來將WebAccess工程節(jié)點(diǎn)文件下載到監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。次要TCP端口用于工程節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸。如圖3所示，對(duì)聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置。

3.1.2 遠(yuǎn)程訪問的端口映射

登錄工程節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的路由器，設(shè)置路由器的“虛擬服務(wù)器”，將HTTP端口、TCP端口、次要TCP端口號(hào)映射到監(jiān)控主機(jī)的IP地址上，如圖4所示。

3.1.3 本地客戶端和遠(yuǎn)程客戶端監(jiān)控

本地PC機(jī)安裝WebAccess客戶端后，在登錄界面中輸入監(jiān)控主機(jī)的IP地址，便可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站本地監(jiān)控。異地用戶使用遠(yuǎn)程客戶端訪問聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，登錄路由器的靜態(tài)IP后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本地監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問和管理。

3.2 報(bào)警管理功能

當(dāng)聯(lián)合站發(fā)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過多種報(bào)警方式提醒相關(guān)人員進(jìn)行控制。系統(tǒng)在報(bào)警管理中完成了以下功能：

（l）閃爍。系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警閾值，將圖形組態(tài)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同顏色的閃爍設(shè)定，當(dāng)與圖形關(guān)聯(lián)的點(diǎn)的數(shù)值低于預(yù)警閾值時(shí)，該數(shù)據(jù)顯示為綠色；高于報(bào)警閾值時(shí)，該點(diǎn)數(shù)值顯示為紅色并進(jìn)行閃爍，直觀地提示管理人員及時(shí)進(jìn)行報(bào)警處理。（2）報(bào)警彈窗。系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，監(jiān)控主機(jī)屏幕上將自動(dòng)彈出報(bào)警信息提示。同時(shí)，通過使用計(jì)算機(jī)設(shè)備中的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，在組態(tài)系統(tǒng)中設(shè)置揚(yáng)聲器的發(fā)聲間隔、頻率和周期，所有的遠(yuǎn)程客戶端均可以發(fā)出聲音報(bào)警。（3）報(bào)警應(yīng)答。當(dāng)聯(lián)合站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中確切發(fā)生實(shí)時(shí)的報(bào)警情況時(shí)，工作人員均需要對(duì)報(bào)警彈窗進(jìn)行確認(rèn)應(yīng)答，給系統(tǒng)一個(gè)確認(rèn)信息，告知系統(tǒng)此項(xiàng)報(bào)警信息已被受理。如果在實(shí)時(shí)報(bào)警發(fā)生的過程中，監(jiān)控人員并沒有就此報(bào)警作出應(yīng)答，報(bào)警彈窗也將一直保留在監(jiān)控顯示器上，提醒監(jiān)控人員注意。（4）郵件報(bào)警。郵件報(bào)警功能是WebAccess提供的標(biāo)準(zhǔn)性功能，不需要使用第三方軟件，每個(gè)報(bào)警監(jiān)控參數(shù)點(diǎn)都可以單獨(dú)向指定的郵箱發(fā)送E-mail郵件。

3.3 數(shù)據(jù)記錄顯示功能

數(shù)據(jù)庫是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，為數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)集中管理提供了綜合服務(wù)。本系統(tǒng)使用Webaccess自帶的Access數(shù)據(jù)庫作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，用來存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)信息，包括動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警主機(jī)報(bào)警狀態(tài)等動(dòng)態(tài)信息。同時(shí)使用soL sever作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括聯(lián)合站站內(nèi)（電脫水器、沉降罐等）的參數(shù)數(shù)據(jù)和廠區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過ODBC提供的應(yīng)用程序編程接口（API），實(shí)現(xiàn)WebAccess與soL Server數(shù)據(jù)庫通訊。如圖5所示，設(shè)置好ODBC數(shù)據(jù)來源和接口，進(jìn)入WebAccess工程管理界面，建立新的ODBC記錄數(shù)據(jù)來源。便可從WebAccess中讀取soLServer數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

通過數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)能夠記錄存儲(chǔ)聯(lián)合站的運(yùn)行狀態(tài)信息、報(bào)警記錄、系統(tǒng)運(yùn)行記錄以及聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)。同時(shí)可將歷史/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以報(bào)表、趨勢(shì)、E-mail等多種方式顯示出來，并提供詳細(xì)的歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

4.1 Web遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程客戶端只需安裝WebAccess客戶端插件，登錄Web服務(wù)器，通過Web瀏覽器就可以遠(yuǎn)程對(duì)聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，真正做到了遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)的零距離監(jiān)控，如有任何用戶需要對(duì)聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，只要安裝一個(gè)WebAccess的免費(fèi)客戶程序即可。

4.2 多種形式報(bào)警

當(dāng)聯(lián)合站發(fā)生異常，產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，管理人員可通過在線報(bào)警欄中的信息得知危險(xiǎn)信息，在“報(bào)警摘要”畫面中，不同的報(bào)警信息也會(huì)有不同的顯示方式，系統(tǒng)提供語音報(bào)警、閃爍報(bào)警、彈窗報(bào)警、EMAIL報(bào)警等。實(shí)時(shí)報(bào)警信息在每一個(gè)監(jiān)控頁面不僅相同而且是全局聯(lián)動(dòng)的，本地或者遠(yuǎn)程監(jiān)控操作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息，排除系統(tǒng)故障。

4.3 支持智能終端

油田領(lǐng)導(dǎo)及其他遠(yuǎn)程客戶端，通過平板電腦或者智能手機(jī)等智能終端，通過油田內(nèi)網(wǎng)或者Internet，就可以了解聯(lián)合站運(yùn)行狀況，顯示被控設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，并且可以在授權(quán)的情況下對(duì)運(yùn)行參數(shù)做調(diào)整。

5 結(jié)語

（l）系統(tǒng)通過Internet，使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器就可以訪問和操作各聯(lián)合站點(diǎn)監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。并通過以太環(huán)網(wǎng)將各個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)及自控設(shè)備連接起來構(gòu)成一個(gè)完整的、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)了油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)集中管理，提高了聯(lián)合站的管理效率。

（2）系統(tǒng)可應(yīng)用于其他油田聯(lián)合站以及工業(yè)領(lǐng)域，其基于Web的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)使其在未來工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域有較高的推廣價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。