基于Web的天然氣計量遠程實時管理系統(tǒng)

劉紅廣 劉新艷

（1、大慶油田有限責任公司第四采油廠工程技術大隊，黑龍江 大慶 1630002、大慶油田有限責任公司第四采油廠第四油礦902隊，黑龍江 大慶 163000）

外輸天然氣的計量是我廠與天然氣公司進行天然氣交接的憑證，對天然氣的管理直接關系到我廠的經(jīng)濟效益。2002年2月，第四采油廠工程技術大隊儀表室自主研制天然氣實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了6個外輸計量口的外輸氣和返輸氣精確計量。為進一步提升我廠外輸天然氣生產(chǎn)管理水平，使管理人員快速、準確地掌握天然氣計量系統(tǒng)實時信息，2004年開發(fā)研制外輸天然氣計量遠程實時管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設計

1.1 網(wǎng)絡設計

天然氣計量遠程實時管理系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)縱向包括兩個層次:現(xiàn)場天然氣計量系統(tǒng)和管理層終端。為了能夠遠程監(jiān)測天然氣運行情況，必須能夠通過局域網(wǎng)訪問天然氣的相關服務器。這可以通過將天然氣自動化的相關服務器連接到局域網(wǎng)實現(xiàn)，但這樣將帶來巨大的安全隱患。而如果采用Internet思想和技術構建天然氣計量遠程實時管理網(wǎng)絡系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)上述目標，又能保證天然氣系統(tǒng)的相對獨立性和網(wǎng)絡安全性。

1.2 Active X控件設計

為實現(xiàn)在瀏覽器端監(jiān)測天然氣運行態(tài)勢和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)整體框架用Active X控件實現(xiàn)。。Active X控件首先必須能夠做到在瀏覽器端讀取服務器上的天然氣運行態(tài)勢圖的圖形文件，因而需要進行Internet程序設計。另外，基于Internet的天然氣計量系統(tǒng)動態(tài)圖形處理系統(tǒng)的主要功能就是根據(jù)Internet上下載的圖形描述文件，繪制天然氣運行趨勢圖，因此有必要對它的圖形描述文件結構進行分析。在天然氣計量系統(tǒng)中，所有的運行圖(包括實時數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)表格等)都組織在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結構—圖形描述文件中，該圖形描述文件由工具DAMAP根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫、設備屬性數(shù)據(jù)庫、地理信息數(shù)據(jù)庫生成，它包含圖形描述和數(shù)據(jù)及與各種數(shù)據(jù)庫的聯(lián)接信息。在天然氣計量系統(tǒng)中，圖形是按層組織的，每一幅圖有一個包含該圖所有圖層信息的map文件，每一幅圖又可根據(jù)需要分為若干數(shù)目的圖層。

在Active X控件中，可以根據(jù)組合框中的選擇，在瀏覽器窗口顯示天然氣計量的生產(chǎn)技術參數(shù)、運行參數(shù)、運行趨勢圖等。而遠程數(shù)據(jù)傳送則由處于實時數(shù)據(jù)庫服務器端的DCOM來完成，實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則使用原有系統(tǒng)，避免重復開發(fā)和維護。

1.3 實時數(shù)據(jù)庫

實時數(shù)據(jù)是監(jiān)控系統(tǒng)最基本的資源，而實時數(shù)據(jù)庫則是作為整個監(jiān)控組態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)處理和管理的核心。實時數(shù)據(jù)庫與基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術的數(shù)據(jù)庫在原理、實現(xiàn)技術、功能和系統(tǒng)性能方面有很大的不同。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)旨在處理永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，強調(diào)維護數(shù)據(jù)的完整性、一致性，其性能目標是高的系統(tǒng)吞吐量和低的代價，并不考慮有關數(shù)據(jù)及其處理的定時限制。

實時數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)和事務都有顯式定時限制，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于事務的邏輯結果，而且依賴于該邏輯結果所產(chǎn)生的時間。但實時數(shù)據(jù)庫并不是數(shù)據(jù)庫技術和實時系統(tǒng)兩者的簡單結合，它在概念、理論、技術、方法和機制方面具備自身特點。

監(jiān)控組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫，吸取了DCS實時數(shù)據(jù)庫設計思想，支持并發(fā)處理，具有分布式網(wǎng)絡的功能，并在實時數(shù)據(jù)、實時事務及內(nèi)部緩存處理等方面有其自身特點。

1.4 數(shù)據(jù)采集

力控3.1運用I/O驅動程序從設備中讀寫數(shù)據(jù)，每個I/O驅動程序支持特定硬件。力控3.1組態(tài)軟件首先通過驅動程序軟件接口從現(xiàn)場的過程硬件中獲取數(shù)據(jù)，存入力控3.1的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(DB)，應用軟件 (如力控3.1的畫面運行程序、報表生成程序等)從力控3.1內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中獲取來自過程硬件的信息，實現(xiàn)在畫面上動態(tài)地顯示現(xiàn)場各過程硬件的運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)也可以按相反的順序寫回現(xiàn)場過程硬件，執(zhí)行控制操作。

如圖2所示,I/O Server直接負責從設備采集實時數(shù)據(jù)并將操作命令下達給設備,I/O Server的可靠性將直接影響組態(tài)軟件的性能。在大多數(shù)情況下，I/O Server是與設備相關的，即針對某種設備的驅動程序不能驅動其它種類的設備。一般，設備制造商會提供PC與設備間進行數(shù)字通訊的接口協(xié)議和物理接口標準。物理接口標準規(guī)定使用何種通訊介質、鏈路層的接口標準，如 RS232、RS485、以太網(wǎng)等；接口協(xié)議規(guī)定通訊雙方約定的命令及數(shù)據(jù)響應格式、數(shù)據(jù)校驗方式等。I/O Server主要是按照接口協(xié)議的規(guī)定向設備發(fā)送數(shù)據(jù)請求命令，對返回收據(jù)進行拆包，從中分離出所需數(shù)據(jù)（即組態(tài)的數(shù)據(jù)連接項和設備狀態(tài)數(shù)據(jù)）。多數(shù)設備的通訊接口協(xié)議都有若干條讀寫命令，分別用來讀寫設備上不同類別的數(shù)據(jù)，而每一條命令又可以讀寫同類別的多條數(shù)據(jù)，具體能讀寫幾條是由接口協(xié)議規(guī)定的。使用組態(tài)軟件做I/O數(shù)據(jù)連接的工程技術人員不必了解這些細節(jié)，只需按照I/O Server的說明書組態(tài)數(shù)據(jù)庫變量與設備數(shù)據(jù)項的對應關系即可。I/O Server首先要將組態(tài)的數(shù)據(jù)連接項按照接口協(xié)議的要求按照類別分好，把通過一次讀寫操作能夠處理的數(shù)據(jù)連接項存放在一起，稱做一個數(shù)據(jù)包。I/O Server主要以數(shù)據(jù)包為單位進行數(shù)據(jù)處理，這樣會大大提高通訊效率。

1.5 系統(tǒng)的web發(fā)布

根據(jù)實際生產(chǎn)需要，天然氣實時監(jiān)測系統(tǒng)中用于web發(fā)布的主要畫面有：數(shù)據(jù)顯示、設置運行參數(shù)、歷史趨勢、web報表。

2 系統(tǒng)功能及特點

2.1 系統(tǒng)功能

(1)建立分布式實時數(shù)據(jù)庫，存儲實時采集的天然氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)；(2)實時顯示和查詢天然氣計量的生產(chǎn)技術參數(shù)，為技術人員科學管理天然氣提供科學依據(jù)；(3)實時瀏覽天然氣日報表，確保歷史資料的準確性；(4)在局域網(wǎng)（LAN）上動態(tài)顯示天然氣實時計量監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況。

2.2 系統(tǒng)特點

(1)客戶共享服務器端軟件，節(jié)約軟硬件費用；(2)多客戶并發(fā)，即多個客戶可以同時與服務器連接;(3)方便維護，維護只需在服務器端進行，節(jié)約了維護費用;(4)操作簡單，普通的瀏覽器操作即可。

3 結束語

天然氣實時監(jiān)測系統(tǒng)基于web來實現(xiàn)信息交互、綜合與共享，實現(xiàn)統(tǒng)一的人機界面和跨平臺的數(shù)據(jù)庫訪問，真正做到局域和遠程信息的實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)資源的綜合共享，以及全局事件快速的處理和一體化的科學管理。使得油田生產(chǎn)管理人員足不出戶就可以對整個油田天然氣計量實現(xiàn)監(jiān)視、實時控制和適當?shù)木S護。

[1]楊競,基于Internet/Intranet的分布式動態(tài)Web應用系統(tǒng)開發(fā)技術[C]，微電腦世界周刊,2000.5

[2]計算機網(wǎng)絡與internet教程，華中理工大學出版社[M]，1998