采油廠中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控建設(shè)與生產(chǎn)應(yīng)用

喬龍巴特 刁兆燕 韓菲 李貞

[摘 ? ?要] 隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，采油廠信息化與工業(yè)化的深度融合，工控系統(tǒng)在采油廠生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)揮日益顯著的作用。中控室的建成投用將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控、視頻圖像報(bào)警、大屏幕展示等功能，能夠提供遠(yuǎn)程指揮場景，保障應(yīng)急情況下的安全運(yùn)行，同時(shí)優(yōu)化一線生產(chǎn)人員，符合生產(chǎn)管理優(yōu)化趨勢。

[關(guān)鍵詞] 集中監(jiān)控;中控室;監(jiān)控系統(tǒng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 23. 024

[中圖分類號(hào)] TP311 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A ? ? ?[文章編號(hào)] ?1673 - 0194（2019）23- 0055- 02

1 ? ? ?前 ? ?言

采油廠原油開采工藝過程復(fù)雜，涉及接轉(zhuǎn)站、注汽鍋爐、處理站等工藝單元。各工藝現(xiàn)有獨(dú)立的站控系統(tǒng)不能滿足采油廠發(fā)展需要，利用集中監(jiān)控手段促進(jìn)采油高效開發(fā)是必然趨勢，集中監(jiān)控報(bào)警與現(xiàn)場生產(chǎn)運(yùn)行的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各生產(chǎn)單元自動(dòng)化系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理。

針對(duì)采油廠開發(fā)工藝的復(fù)雜性與特殊性，集成各工藝獨(dú)立的站控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)不同工藝異構(gòu)控制器的兼容接入，以SCADA系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，建立統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采油、集輸、注汽工藝的生產(chǎn)集中監(jiān)控、超前預(yù)警、統(tǒng)一調(diào)控，實(shí)現(xiàn)從地下油藏到地面工藝全流程一體化監(jiān)控。

中控室建設(shè)以“高水平、高效益、高效率”為目標(biāo)，遵循“低投資、低成本、低勞動(dòng)強(qiáng)度”的要求，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、同步性、時(shí)效性、穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，減輕一線員工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減少運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)運(yùn)行效率和采油廠產(chǎn)運(yùn)行管理水平。

2 ? ? ?采油廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)簡述

利用工藝配套自動(dòng)化站控系統(tǒng)，將生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，通過異構(gòu)接入“協(xié)議、接口、驅(qū)動(dòng)”三統(tǒng)一技術(shù)，集成各工藝獨(dú)立的站控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)不同工藝異構(gòu)控制器的兼容接入，建立涵蓋原油、污水、注汽以及輔助工藝配套自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程全面感知、全生產(chǎn)過程集中實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理。

建立全流程的分析方法和預(yù)警分析系統(tǒng)，及時(shí)全面掌握生產(chǎn)狀態(tài)，異常參數(shù)及時(shí)預(yù)警，生產(chǎn)故障提前預(yù)測。把傳統(tǒng)的“定崗值守、按時(shí)巡檢”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹斜O(jiān)測、無人值守、故障巡檢”的新型生產(chǎn)模式，大幅減少一線生產(chǎn)員工數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了油氣采出、集輸、處理、注汽等工藝實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管控，保障油田生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3 ? ? ?中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控建設(shè)

3.1 ? 總體設(shè)計(jì)思路

中控室應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工藝規(guī)模和特點(diǎn)，結(jié)合管理和生產(chǎn)模式的不同要求設(shè)置監(jiān)控機(jī)位、報(bào)表機(jī)位、投屏機(jī)位共十個(gè)。通過組態(tài)將采油、集輸、配套工藝分類組織，實(shí)現(xiàn)流程直觀展示、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)集中監(jiān)控;供汽、采油、集輸上下游全流程監(jiān)測分析，統(tǒng)一調(diào)控;報(bào)警分級(jí)管理，多參數(shù)智能分析輔助人工快速報(bào)警分析，提高監(jiān)控效率;關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)、人員密集區(qū)域、重點(diǎn)站庫等實(shí)現(xiàn)視頻設(shè)備信息管理、視頻自動(dòng)巡檢、圖像分析報(bào)警、視頻報(bào)警信息管理以及用戶管理等功能。

最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控系統(tǒng)、視頻圖像分析系統(tǒng)、DMS報(bào)表發(fā)布系統(tǒng)可通過大屏幕展示系統(tǒng)展示，幫助生產(chǎn)管理人員及時(shí)掌握油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，提升了油氣生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的應(yīng)用程度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、共享和應(yīng)用，為進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)深化應(yīng)用發(fā)揮了積極的作用。

3.2 ? 集中監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采油廠常規(guī)采油、非常規(guī)采油、注汽、集輸工藝、自動(dòng)化設(shè)備、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)報(bào)警，向上層調(diào)控分析、生產(chǎn)指揮應(yīng)用提供規(guī)則數(shù)據(jù)。

（1）通過無線方式與有線光纖與監(jiān)控層通訊，采集現(xiàn)場儀表、PLC/RTU、DCS站庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)同時(shí)采用MBE、OPC、IGS等采集驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同控制器系統(tǒng)統(tǒng)一接入至中控室SCADA服務(wù)器。

（2）由SCADA系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)監(jiān)控層，數(shù)據(jù)監(jiān)控層是系統(tǒng)核心部分，起承上啟下作用，設(shè)有SCADA冗余主備服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)控客戶端。遠(yuǎn)程中控室設(shè)置監(jiān)控客戶端，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視、調(diào)控、預(yù)警、策略調(diào)配等功能，客戶端通過生產(chǎn)過程監(jiān)測參數(shù)的圖形動(dòng)畫和實(shí)時(shí)報(bào)警處理，按流程、工藝分類組態(tài)，參數(shù)報(bào)警按三級(jí)設(shè)置，按“又急又重要”、“重要但不急”、“急但不重要”進(jìn)行分類管理對(duì)采油生產(chǎn)全過程監(jiān)控管理。

（3）使用工控防火墻實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部區(qū)域隔離，通過單向隔離網(wǎng)閘將自動(dòng)化數(shù)據(jù)發(fā)送到辦公網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的安全共享，在遠(yuǎn)端通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的報(bào)表管理。管理人員可隨時(shí)隨地查看自動(dòng)化生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題做出相應(yīng)措施，能夠做到跨地區(qū)協(xié)同工作和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理方面的緊密銜接，實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)管理輔助分析生產(chǎn)動(dòng)態(tài)與決策支持。

3.3 ? 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)將視頻資源分為安保、生產(chǎn)、生活三類，通過全局監(jiān)控，為管理人員提供實(shí)時(shí)視頻圖像，輔助相關(guān)科室分析生產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及重點(diǎn)要害部位安保情況，迅速采取有效措施，實(shí)現(xiàn)視頻調(diào)度指揮功能。

（1）將油區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)部署在報(bào)表機(jī)，各監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集各自監(jiān)視點(diǎn)的圖像，采集到的每路圖像通過局域網(wǎng)傳輸至網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)顯示和存儲(chǔ);將自動(dòng)化鍋爐視頻部署到監(jiān)控機(jī)上，結(jié)合SCADA系統(tǒng)來滿足對(duì)鍋爐關(guān)鍵設(shè)備和重要部位的實(shí)時(shí)監(jiān)視。中控室人員可對(duì)每個(gè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)所監(jiān)視的圖像進(jìn)行監(jiān)控管理。

（2）油區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場視頻，能夠達(dá)到遠(yuǎn)程變換角度及方向的要求，可以實(shí)現(xiàn)油區(qū)全天候?qū)τ途a(chǎn)、油區(qū)車輛以及人員等情況24小時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽竄井等異常狀況，精密監(jiān)控施工作業(yè)過程，降低事故發(fā)生概率，預(yù)防油田盜竊、生產(chǎn)突發(fā)事故等事件發(fā)生;鍋爐視頻圖像分析系統(tǒng)通過視頻畫面的自動(dòng)巡檢，部署點(diǎn)停爐、刺水漏汽、人員進(jìn)入等報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)一體化監(jiān)控、歷史視頻快速定位，節(jié)省了操作時(shí)間，提高了分析效率，減輕監(jiān)屏強(qiáng)度。

（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)通過采用數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、平臺(tái)應(yīng)用層、展示層四層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源管理、用戶管理、報(bào)警管理、運(yùn)維管理、流媒體管理、存儲(chǔ)管理等功能，有效提高采油廠的技防水平。實(shí)現(xiàn)異常事件追溯提供調(diào)查手段，為車輛運(yùn)行管理部門掌握本單位車輛的出勤情況及油區(qū)車流量構(gòu)成情況提供技術(shù)支持。

3.4 ? 大屏幕展示系統(tǒng)建設(shè)

為了把中控室建設(shè)成為采油廠形象展示的窗口，現(xiàn)代化大油氣田示范的平臺(tái)，大屏幕展示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)油區(qū)SCADA系統(tǒng)、處理站DCS系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)等的集中管理和展示，便于作業(yè)區(qū)集中監(jiān)控、生產(chǎn)指揮以及調(diào)度管理。

（1）選用LED拼接屏，拼接屏上方設(shè)置雙色條屏。LED拼接屏其特點(diǎn)是使用壽命非常長，功率較低，發(fā)熱量不大，故障率很低，適合室內(nèi)長時(shí)間使用，采用DVI直連監(jiān)控機(jī)的模式;雙色條屏可以展示當(dāng)前時(shí)間以及特色標(biāo)語。

（2）通過中控室拼接屏投放現(xiàn)場的視頻圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、自動(dòng)化數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)的集中展示，對(duì)現(xiàn)場狀況了解更加全面，對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)更加迅速、對(duì)相關(guān)人員之間的協(xié)調(diào)更加充分、決策更加有依據(jù)，使得事故所造成損失能夠降到最低。實(shí)現(xiàn)集中調(diào)控與遠(yuǎn)程指揮的有機(jī)統(tǒng)一，為生產(chǎn)分析與指揮決策的綜合應(yīng)用提供平臺(tái)。

（3）大屏幕系統(tǒng)采用WEB控制技術(shù)可以根據(jù)中控室參觀要求按照需要設(shè)置場景——接待場景、監(jiān)控場景，滿足一鍵切換。主要展示內(nèi)容：生產(chǎn)數(shù)據(jù)、自動(dòng)化數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、宣傳片、匯報(bào)PPT。同時(shí)可以將遠(yuǎn)程中控室打造成采油廠一個(gè)重要的示范窗口，進(jìn)一步提升采油廠形象及美譽(yù)度。

4 ? ? ?結(jié)論及認(rèn)識(shí)

遠(yuǎn)程中控室的建成，強(qiáng)化了生產(chǎn)過程監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析工作，進(jìn)一步優(yōu)化了崗位配置，同時(shí)為員工提供了更好的工作環(huán)境，為油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮、調(diào)控分析提供軟硬件平臺(tái)。生產(chǎn)運(yùn)行、安全環(huán)保、技術(shù)監(jiān)督等職能部門人員可通過視頻圖像信息、生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)掌握現(xiàn)場作業(yè)情況，加強(qiáng)過程監(jiān)督。通過對(duì)油氣采出、集輸、處理、注汽等工藝實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管控，異常參數(shù)及時(shí)預(yù)警，生產(chǎn)故障提前預(yù)測，實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)測、無人值守、故障巡檢”的新型生產(chǎn)模式，大幅減少一線生產(chǎn)員工數(shù)量。

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