智慧油田礦區(qū)建設(shè)中供水供電測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究

郭景禮，張宏勝，葛建軍，孫寶磊，曲　娜，李海俠

( 1.華北油田公司 供水供電服務(wù)中心, 河北 任丘 062552；2.華北油田公司 水電廠, 河北 任丘 062552)

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智慧油田礦區(qū)建設(shè)中供水供電測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究

郭景禮1，張宏勝1，葛建軍1，孫寶磊1，曲娜1，李海俠2

( 1.華北油田公司 供水供電服務(wù)中心, 河北 任丘 062552；2.華北油田公司 水電廠, 河北 任丘 062552)

摘要：在智慧油田礦區(qū)建設(shè)中，利用局域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，對(duì)供水供電系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)施實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行、智能化識(shí)別、智能化立體感知及智能化自動(dòng)監(jiān)管。對(duì)供水供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)以及環(huán)境工況等信息進(jìn)行分析處理，并自動(dòng)嵌入智慧礦區(qū)業(yè)務(wù)流程，可促進(jìn)供水供電測(cè)控技術(shù)與智慧礦區(qū)各分系統(tǒng)的全面融合及高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智慧油田；自動(dòng)化監(jiān)管；智能化；測(cè)控技術(shù)

智慧油田礦區(qū)是數(shù)字城市與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物。通過應(yīng)用智能計(jì)算技術(shù)，使油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)與礦區(qū)管理、居民服務(wù)、公用事業(yè)和公眾安全等礦區(qū)業(yè)務(wù)組成的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)相互聯(lián)，使其更高效、更智能[1]。智慧礦區(qū)與局域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)油田礦區(qū)供水系統(tǒng)管網(wǎng)、低壓供配電網(wǎng)和各類用戶負(fù)荷全過程的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)水網(wǎng)、電網(wǎng)能量分布的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行。根據(jù)用水量和用電量的變化，合理而科學(xué)地調(diào)配供水供電設(shè)施，可提高運(yùn)行設(shè)備功效及負(fù)載率，降低損耗，有效配置現(xiàn)有供水供電資源，確保礦區(qū)供水供電網(wǎng)高效、可靠運(yùn)行。

1供水供電測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1測(cè)控系統(tǒng)組成

油田礦區(qū)供水供電測(cè)控系統(tǒng)(見圖1)是智慧礦區(qū)建設(shè)的基礎(chǔ)。測(cè)控系統(tǒng)由主站服務(wù)器、工作站、交換機(jī)、數(shù)顯大屏，子站系統(tǒng)，供水、遠(yuǎn)方測(cè)控終端、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表和智能現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備，以及測(cè)控系統(tǒng)調(diào)度管理軟件平臺(tái)等幾大部分構(gòu)成。在供水供電中心測(cè)控大樓內(nèi)設(shè)測(cè)控系統(tǒng)主站，通過局域網(wǎng)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，與系統(tǒng)遠(yuǎn)方測(cè)控終端數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備建立連接。有線、無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備通過端口直接與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集裝置相接，實(shí)現(xiàn)電氣部分集中管理和遠(yuǎn)程分散控制，不受距離和組網(wǎng)的限制。

圖1　油田礦區(qū)供水供電測(cè)控系統(tǒng)

油田礦區(qū)供水供電測(cè)控系統(tǒng)將在用各信息系統(tǒng)優(yōu)化整合并高度集成，通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫接口，實(shí)現(xiàn)與信息系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的組網(wǎng)互聯(lián)，相互滲透，互為補(bǔ)充，使其局部各子系統(tǒng)信息、資源、任務(wù)和功能成為集成系統(tǒng)的共享資源，從而使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速、高效、安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

油田礦區(qū)供水供電測(cè)控系統(tǒng)軟件采用SCADA，硬件由串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、供電系統(tǒng)服務(wù)器、供水系統(tǒng)服務(wù)器、視頻圖像服務(wù)器、大屏圖像控制器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)控制工作站等構(gòu)成。

1.3數(shù)據(jù)庫

1)工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。由2套相互冗余的工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，為實(shí)時(shí)在線監(jiān)視每個(gè)工藝過程點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況提供數(shù)據(jù)來源，通過清晰、精確的操作情況畫面，可瀏覽當(dāng)前的生產(chǎn)情況，為公司的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠(yuǎn)程在線瀏覽提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和多種數(shù)據(jù)管理功能。

2)工業(yè)級(jí)歷史數(shù)據(jù)庫。存儲(chǔ)每個(gè)工藝過程點(diǎn)以及事故報(bào)警、操作記錄等數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的檢索、統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中典型的應(yīng)用功能，為其他管理軟件提供高效的數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

3) WEB數(shù)據(jù)庫。采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，提供公司局域網(wǎng)中WEB查詢接口方式訪問的數(shù)據(jù)庫資源，對(duì)外提供包含表單的WEB頁面作為訪問接口，查詢結(jié)果以包含數(shù)據(jù)列表的WEB頁面形式返回給用戶。

2測(cè)控平臺(tái)

測(cè)控平臺(tái)包括下述內(nèi)容。

1)分站數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。該平臺(tái)是各個(gè)分站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成及匯總平臺(tái)。制訂標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)規(guī)范，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向處理、傳輸[3]。對(duì)上行的原始數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行檢查、分析與處理，并生成規(guī)范數(shù)據(jù)，把形成的控制指令、操作下行傳輸?shù)娇刂平K端。

2)數(shù)據(jù)庫集成平臺(tái)。該平臺(tái)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的冗余、分配和存儲(chǔ)的平臺(tái)，歷史數(shù)據(jù)庫分區(qū)管理。支持3年以上歷史數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲(chǔ)、分析與查詢，支持多種數(shù)據(jù)類型以毫秒級(jí)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，單臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以穩(wěn)定支持10萬監(jiān)控點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

3)界面集成平臺(tái)。該平臺(tái)是分站畫面的匯總展示，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分系統(tǒng)展示和管理(見圖3)，主要包括各類菜單畫面，主裝置監(jiān)控畫面，以及水、電系統(tǒng)等主要設(shè)備狀態(tài)模擬圖，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序流程圖，設(shè)備運(yùn)行工況圖、各類棒圖和曲線圖，各類記錄報(bào)告，操作及事故處理指導(dǎo)，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖等(見圖4)。

圖3　實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備數(shù)據(jù)

圖4　實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)

4)WEB發(fā)布平臺(tái)。該平臺(tái)畫面作為瀏覽器頁面模式發(fā)布。通過瀏覽器可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的畫面瀏覽，進(jìn)行設(shè)備的授權(quán)控制，可查看報(bào)表、歷史趨勢(shì)以及報(bào)警記錄。

5)歷史趨勢(shì)及報(bào)表平臺(tái)。該平臺(tái)是歷史趨勢(shì)和歷史報(bào)表的展示。支持各類操作記錄、趨勢(shì)記錄和報(bào)表記錄，各種記錄、報(bào)表及曲線打印以及畫面及屏幕拷貝。

6)故障報(bào)警平臺(tái)。該平臺(tái)包括各類事故和故障記錄，各類異常報(bào)警和狀變記錄，事故追憶及相關(guān)量記錄，數(shù)據(jù)超限聲光報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)作出應(yīng)急處理，并彈出相關(guān)畫面。

3應(yīng)用與實(shí)踐

3.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

油田礦區(qū)供水供電測(cè)控技術(shù)在信息中心、采一、鉆研院、六小區(qū)和測(cè)井配等配電室，任七、任五、創(chuàng)業(yè)和華盛等供水站，礦區(qū)各水源井投入試生產(chǎn)運(yùn)行以來，運(yùn)行效果良好，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水供電網(wǎng)運(yùn)行的智能在線監(jiān)測(cè)、快速預(yù)測(cè)和快速檢測(cè)，提高了快速響應(yīng)能力[4]。應(yīng)用該系統(tǒng)，能夠避免供水供電網(wǎng)出現(xiàn)緊急狀態(tài)，降低大面積故障風(fēng)險(xiǎn)，使礦區(qū)供水供配電系統(tǒng)運(yùn)行更加靈活便利、穩(wěn)定可靠。

3.2應(yīng)用分析

結(jié)合油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行的特點(diǎn)，對(duì)智慧礦區(qū)建設(shè)中供水供電測(cè)控技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究，通過油田礦區(qū)的局域網(wǎng)、光纖信道以及中國(guó)移動(dòng)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)一套適合油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)的集中管理測(cè)控系統(tǒng)，是油田礦區(qū)供水供電連續(xù)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的基本保障條件，也是提高礦區(qū)供水供電設(shè)施、供水管網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)等合理、高效和優(yōu)化運(yùn)行的技術(shù)手段[5]；同時(shí)，為進(jìn)一步提高油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化以及信息互動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。

4結(jié)語

隨著智慧油田智慧礦區(qū)建設(shè)及城市化進(jìn)程的加快，按照油田公司智能化、數(shù)字化和信息化發(fā)展的要求，應(yīng)對(duì)油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)及配套設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化整合，統(tǒng)籌規(guī)劃，使之成為高效低耗、環(huán)境優(yōu)美和管理科學(xué)的智慧油田礦區(qū)供水供電系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯馬彤

Application Research in the Construction of Wisdom Oilfield With Water Power Measurement and Control Technology

GUO Jingli1， ZHANG Hongsheng1， GE Jianjun1， SUN Baolei1， QU Na1， LI Haixia2

(1.Water and Electricity Supply Service Center of Petro China Huabei Oilfield Company Hebei， Renqiu 062552， China；2.Huabei Oilfield Company Hydroelectric Power Station， Renqiu 062552， China)

Abstract：In the construction of wisdom oilfield, making use of local area network, internet and information technology to achieve intelligent operation, intelligent recognition, intelligent three-dimensional perception and intelligent automatic regulation.The power supply system of water supply data, running state and environmental conditions and other information is analyzed in a full range of perception. The use of LAN, internet and information technology and business process mining area automatically embedded wisdom, can promote the mining area water supply power measurement, control technology and intelligence of each subsystem comprehensive integration and efficient operation.

Key words:wisdom oilfield, automatic regulation, intelligent, measurement and control technology

收稿日期：2014-07-28

作者簡(jiǎn)介：郭景禮(1958-)，男 ，電氣工程師 主要從事企業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)及管理等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TP 273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A