油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維體系探討

劉毅

[摘 要]隨著數(shù)字油田的不斷推進(jìn)，油田內(nèi)的數(shù)字化設(shè)備不斷增加，數(shù)字化系統(tǒng)的運(yùn)維難度越來(lái)越大。數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用需要投入大量的儀表、自控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、軟件等，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)直接影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，運(yùn)維技術(shù)、工作量、及時(shí)性是應(yīng)用好系統(tǒng)的重要因素。在建設(shè)數(shù)字化油田的同時(shí)，需要建立有效的運(yùn)維體系。運(yùn)維體系的建立，既要考慮油田開(kāi)采技術(shù)以及建設(shè)專業(yè)管理隊(duì)伍，也要考慮應(yīng)用外部技術(shù)提高管理水平。本文從建立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組、建立嚴(yán)格的管理機(jī)制、儀表運(yùn)維等方面探索建立數(shù)字化系統(tǒng)運(yùn)維體系的途徑。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化;運(yùn)維;數(shù)字化運(yùn)維

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.071

[中圖分類號(hào)]TP308[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）04-0-02

1 ? ? 油田數(shù)字化建設(shè)的現(xiàn)狀

隨著油田勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，油田采油規(guī)模不斷擴(kuò)大，油田數(shù)字化建設(shè)的規(guī)模也持續(xù)擴(kuò)大，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)葦?shù)字化建設(shè)提高了企業(yè)效益，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了增加油水井、增加站庫(kù)、不增人的目標(biāo)，降低了崗位員工的工作量，全面提高了管理水平（如圖1）。但是，數(shù)字化油田的規(guī)模在擴(kuò)大的同時(shí)，還缺乏相對(duì)完善的運(yùn)維體系，建好的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)過(guò)了質(zhì)保期后，因運(yùn)維能力不足導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。運(yùn)維是保證數(shù)字化油田設(shè)備正常運(yùn)行、降低員工工作量的重要因素。因此，油田在進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)的同時(shí)還要建立有效的運(yùn)維體系。網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件、現(xiàn)場(chǎng)儀表、PLC、工控機(jī)是數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，其中任何一項(xiàng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此，數(shù)字化系統(tǒng)運(yùn)維需要做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能真正推進(jìn)油田數(shù)字化發(fā)展。

2 ? ? 油田數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維中存在的問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)是生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋仨毻緩?，監(jiān)控系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡(luò)分為好幾種?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與PLC之間通常使用信號(hào)線或網(wǎng)線連接，PLC與工控機(jī)之間通常使用網(wǎng)線連接，工控機(jī)內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如需上傳企業(yè)網(wǎng)必須經(jīng)過(guò)光纜等，這幾種傳輸方式有一個(gè)中斷都會(huì)影響監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。前線網(wǎng)絡(luò)中斷的原因大多是人為破壞，尤其在站內(nèi)外施工頻繁時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員不了解光纜線路，經(jīng)常會(huì)破壞站內(nèi)、站外、企業(yè)網(wǎng)的地埋光纜，導(dǎo)致生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳輸?；蛘呒词构饫|維護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行及時(shí)搶修，光纜恢復(fù)了原來(lái)的通訊功能，但光纜的繼續(xù)應(yīng)用會(huì)受到一定的影響，光纜損耗增加，光纖傳輸質(zhì)量降低，進(jìn)而會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的速度。

數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)驗(yàn)收合格后，各項(xiàng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，但工控機(jī)的操作方面容易出現(xiàn)問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)操作人員缺乏計(jì)算機(jī)操作的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)誤操作，導(dǎo)致工控機(jī)內(nèi)的組態(tài)軟件運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤，組態(tài)軟件甚至?xí)罎?，使整套監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。此外，一些操作人員會(huì)將移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備隨意連接在工控機(jī)上。筆者經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)很多工控機(jī)運(yùn)行速度緩慢，大多數(shù)都存在計(jì)算機(jī)病毒，作為工業(yè)控制設(shè)備的工控機(jī)感染計(jì)算機(jī)病毒后，會(huì)給企業(yè)的生產(chǎn)、監(jiān)控管理帶來(lái)巨大的安全隱患。因此，建立嚴(yán)格的管理機(jī)制對(duì)于數(shù)字化系統(tǒng)的運(yùn)維至關(guān)重要。

自動(dòng)化采集儀表是數(shù)字化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有儀表讀數(shù)準(zhǔn)確、及時(shí)，才能支撐起整個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)，但是，現(xiàn)場(chǎng)儀表是整個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)中損壞率最高的環(huán)節(jié)。儀表有正常使用期限，其中，壓力變送器、溫度變送器等現(xiàn)場(chǎng)儀表容易受到雷擊、突然停電、突然來(lái)電等情況的影響，雷擊會(huì)使儀表內(nèi)部的電子元件受到過(guò)電流、過(guò)電壓的沖擊，導(dǎo)致電子元件損壞，頻繁停電、來(lái)電會(huì)損壞儀表的供電裝置，從而影響儀表的正常使用。筆者所在的油廠共有6 110臺(tái)自動(dòng)化儀表，1 158臺(tái)定量摻水裝置，大部分使用時(shí)間比較長(zhǎng)，出現(xiàn)故障的概率比較大。目前，全廠只有11人負(fù)責(zé)儀表維修及儀表的更換工作，在超負(fù)荷工作的狀態(tài)下很難及時(shí)維修儀表。

組態(tài)軟件是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集存貯、顯示、數(shù)據(jù)自動(dòng)更新的核心，筆者所在油廠使用的組態(tài)軟件多種多樣，目前主要的組態(tài)軟件有組態(tài)王（KINGVIEW6.53）、西門(mén)子（西門(mén)子WINCC6.0）、力控（6.1SP）、美國(guó)記憶（ifix 5.0），紫金橋（紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件6.5）。由于每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控采集點(diǎn)的硬件供貨廠商以及使用的組態(tài)軟件不同，軟件運(yùn)維人員不僅需要熟練掌握組態(tài)軟件的操作方法，還要了解PLC和現(xiàn)場(chǎng)儀表的基本運(yùn)行原理，從而才能編寫(xiě)和修改工控機(jī)內(nèi)的組態(tài)軟件。此外，有一些井、站的監(jiān)控系統(tǒng)，還具備工業(yè)控制功能，操作人員在中控室就可以遠(yuǎn)程操控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行、停止，改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等，不僅使用組態(tài)軟件，還使用各種數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，軟件運(yùn)維人員需要具備多方面的數(shù)據(jù)庫(kù)編程知識(shí)。

3 ? ? 建立運(yùn)維體系

數(shù)字化運(yùn)維不僅要求運(yùn)維人員必須具備軟件編程專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，還要求建立一個(gè)合理的組織機(jī)構(gòu)和嚴(yán)格的管理機(jī)制，形成嚴(yán)密的運(yùn)維體系。

3.1 ? 建立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維組主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行維護(hù)，需要保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的及時(shí)性，通過(guò)多部門(mén)聯(lián)合解決數(shù)據(jù)傳輸光纜的破壞次數(shù)。首先，設(shè)計(jì)部門(mén)設(shè)計(jì)施工路線時(shí)應(yīng)該避開(kāi)光纜輻射地區(qū)，如必須通過(guò)該地區(qū)，要綜合考慮施工路線，減少對(duì)光纜的破壞。其次，施工部門(mén)在施工時(shí)應(yīng)盡量聯(lián)系光纜使用單位，確認(rèn)施工區(qū)域是否有光纜，最大限度地減少光纜的破壞次數(shù)。最后，光纜維護(hù)部門(mén)應(yīng)做好光纜敷設(shè)位置信息的定位工作，無(wú)論是站內(nèi)、站外，還是企業(yè)網(wǎng)的光纜安裝地面標(biāo)識(shí)，并將定位信息積極提供給相關(guān)部門(mén)，做好光纜線路保護(hù)工作。

3.2 ? 建立嚴(yán)格的管理機(jī)制

針對(duì)工控機(jī)的日常管理，相關(guān)部門(mén)必須建立完善的管理機(jī)制。第一，工控機(jī)操作人員必須經(jīng)過(guò)相關(guān)培訓(xùn)后才可以操作工控機(jī)，其他無(wú)關(guān)人員禁止操作。第二，除專業(yè)維修人員外，其他人禁止將移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備與工控機(jī)進(jìn)行連接，如發(fā)現(xiàn)則嚴(yán)肅考核。第三，工控機(jī)屬于敏感信息設(shè)備，不允許工控機(jī)與企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行直接連接，如需進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，必須安裝相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備，或采取專網(wǎng)專用的措施。第四，建立問(wèn)責(zé)機(jī)制，每臺(tái)工控機(jī)指定專門(mén)的負(fù)責(zé)人，如因操作不當(dāng)或管理疏忽導(dǎo)致工控機(jī)癱瘓，直接問(wèn)責(zé)工控機(jī)負(fù)責(zé)人。第五，制定完善的工控機(jī)管理的規(guī)章制度，減少工控機(jī)出現(xiàn)故障的概率。

3.3 ? 儀表運(yùn)維

儀表運(yùn)維不僅需要運(yùn)維人員具備專業(yè)的儀表維修技能，還需要企業(yè)建立合理的運(yùn)維流程。維修流程應(yīng)設(shè)定為：發(fā)現(xiàn)故障→診斷→制訂維修方案→實(shí)施→正常運(yùn)行→經(jīng)驗(yàn)分享。儀表使用單位發(fā)現(xiàn)故障后，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)上級(jí)單位采油礦，并配備專門(mén)的儀表管理人員。儀表管理人員需具備儀表基礎(chǔ)知識(shí)，可以對(duì)儀表的故障原因作出初步判斷，然后反饋給儀表維修人員，維修人員根據(jù)反饋制訂維修方案，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修或者更換。在順利解決故障后，相關(guān)單位應(yīng)及時(shí)分享經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)分析儀表出現(xiàn)故障的原因，確保以后碰到同樣的故障問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)解決，且可以通過(guò)分享平臺(tái)分享給其他維修人員，為以后開(kāi)展儀表維修工作提供有效的技術(shù)支持。

3.4 ? 軟件運(yùn)維

當(dāng)一套監(jiān)控系統(tǒng)投產(chǎn)時(shí)，軟件運(yùn)維人員必須全程跟蹤，特別是在工控機(jī)和組態(tài)軟件安裝時(shí)，一定要在現(xiàn)場(chǎng)和廠家溝通好，確定組態(tài)軟件的版本、品牌以及對(duì)外數(shù)據(jù)接口情況，了解監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行原理。同時(shí)，若工控機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，可以直接采用工程備份恢復(fù)組態(tài)軟件。

軟件運(yùn)維人員需要熟練掌握全廠組態(tài)軟件的操作方法及所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)類型。正常驗(yàn)收合格以后的組態(tài)軟件一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，但是系統(tǒng)實(shí)施一段時(shí)間后，一些站點(diǎn)可能會(huì)在流程上出現(xiàn)改變，此時(shí)，組態(tài)軟件內(nèi)的報(bào)表、流程、數(shù)據(jù)展示等功能需要軟件運(yùn)維人員用組態(tài)軟件進(jìn)行修改。

目前，油田企業(yè)的數(shù)字化監(jiān)控一般通過(guò)站內(nèi)工控機(jī)的顯示屏進(jìn)行展示，如果生產(chǎn)數(shù)據(jù)要在企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行Web展示需用戶單位自行解決，這就需要軟件運(yùn)維人員利用組態(tài)軟件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次開(kāi)發(fā)，并需要熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)及工控機(jī)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)換工作。此外，油田企業(yè)應(yīng)定期組織培訓(xùn)，聘請(qǐng)組態(tài)軟件方面的專家對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷提高運(yùn)維人員的運(yùn)維能力。

4 ? ? 結(jié) 語(yǔ)

油田數(shù)字化是油田開(kāi)發(fā)走向成熟的必然趨勢(shì)，也是油田發(fā)展的必經(jīng)之路。數(shù)字化油田的基礎(chǔ)投資比較高，應(yīng)用后如果收效甚微會(huì)給油田帶來(lái)巨大的損失。因此，建立一個(gè)及時(shí)、高效的運(yùn)維系統(tǒng)是數(shù)字化油田正常運(yùn)行的保障，能夠從根本上提高油田的數(shù)字化水平，優(yōu)化用工模式，提高用工效率。

主要參考文獻(xiàn)

[1]于卓群.大慶油田采油一廠數(shù)字化油田效果淺析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012（12）.

[2]馬晨升.淺談數(shù)字化油田數(shù)據(jù)應(yīng)用[J].化工管理，2016（5）.

[3]田野.數(shù)字化油田常見(jiàn)故障分析[J].化學(xué)工程與裝備，2015（12）.

[4]楊柳，陳寧，張汝權(quán).油田數(shù)字化設(shè)備管理與維護(hù)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（1）.

[5]張達(dá).省級(jí)教育數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理平臺(tái)建設(shè)研究[J].科技傳播，2017（21）.

[6]付賢樹(shù)，朱艷超.虛擬化數(shù)據(jù)中心的IT運(yùn)維管理淺談與實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（8）.

[7]席敏暉.淺談企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（12）.

[8]史振霞，趙鵬飛.應(yīng)用智能監(jiān)控技術(shù)，提升“云”環(huán)境運(yùn)維管理水平[J].甘肅科技縱橫，2017（3）.

[9]楊秀云，郭磊，劉露，等.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心移動(dòng)運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（14）.