油田設(shè)備數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)

陳小泉

摘? 要：充分利用設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)智能油田的必要條件。油田現(xiàn)場(chǎng)一般都存在大量設(shè)備，設(shè)備自動(dòng)化程度較高，大部分設(shè)備運(yùn)行過程中，運(yùn)行參數(shù)能夠通過傳感器實(shí)時(shí)傳入中控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)會(huì)一直保存在中控服務(wù)器中，形成數(shù)據(jù)孤島。為了充分利用這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)，需要從多套中控系統(tǒng)取出數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳回后端數(shù)據(jù)中心。同時(shí)還需要提供人工錄入的方法，以便在沒有傳感器的情況下，還能及時(shí)采集上報(bào)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。該文針對(duì)不同采集方式，分別對(duì)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：中控系統(tǒng)? 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)? 關(guān)系數(shù)據(jù)? iFix? iHistorian

中圖分類號(hào)：TP311.52 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）02（c）-0052-02

1? 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集分為現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)自動(dòng)采集及手工采集兩種方式，自動(dòng)采集采用GE Proficy iFix[1]（以下簡(jiǎn)稱iFix）軟件實(shí)現(xiàn)，手工采集分為手工數(shù)據(jù)錄入或Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入兩種方式，采用.Net自定義開發(fā)實(shí)現(xiàn)，通過開放系統(tǒng)錄入界面進(jìn)行手工錄入或Excel模板導(dǎo)入。

1.1 自動(dòng)采集

系統(tǒng)通過開放的OPC技術(shù)，采用iFix讀取現(xiàn)場(chǎng)中央控制室的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[2]上的設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其持久化，為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)及應(yīng)用分析提供數(shù)據(jù)源。采集頻率與自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新頻率一致，可根據(jù)實(shí)際情況修改采集頻率。由于設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸頻率較高，而油田傳輸通道較長(zhǎng)（幾百公里，且部分鏈路為窄帶通信），傳輸通道故障可能性較高，鑒于此情況，需要傳輸通道支持緩存，便于通道恢復(fù)時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，該方案采用iFix的自帶功能來實(shí)現(xiàn)傳輸緩存，按1000點(diǎn)、10s/次頻率和7天緩存周期來估算，約占用緩存空間230MB。每次傳輸帶寬大約8K。

油田設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集包括3個(gè)部分內(nèi)容：?jiǎn)尉當(dāng)?shù)據(jù)、地面流程數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)。單井?dāng)?shù)據(jù)包括井口參數(shù)（溫度、壓力、回壓）、井下參數(shù)（溫度、壓力、流量、狀態(tài)等）。地面流程參數(shù)包括分離器參數(shù)、溫度、壓力、流量、液位、閥門開關(guān)狀態(tài)、管線流量、溫度、壓力等。設(shè)備參數(shù)：包括運(yùn)行狀態(tài)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間等，另外，每類設(shè)備按專業(yè)特點(diǎn)不同有所區(qū)別。部分?jǐn)?shù)據(jù)需要直接連接設(shè)備機(jī)柜獲取，如部分透平發(fā)電機(jī)參數(shù)。

1.2 手工采集

對(duì)于一些無法自動(dòng)從控制系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，提供手動(dòng)錄入或Excel導(dǎo)入方式?？梢圆捎?Net技術(shù)框架平臺(tái)自定義開發(fā)，系統(tǒng)界面供用戶手工錄入數(shù)據(jù)或提供導(dǎo)入功能由用戶使用Excel模板導(dǎo)入數(shù)據(jù)。手工采集的數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)單元每日生產(chǎn)概況、生產(chǎn)運(yùn)行詳細(xì)信息、重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障信息、海管集輸相關(guān)信息、化驗(yàn)分析記錄、生產(chǎn)單元能耗和排污信息。

2? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫采用GE Proficy iHistorian[3]（以下簡(jiǎn)稱iHistorian）產(chǎn)品，關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用ORACLE 11g數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源自iFix的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)部分源自現(xiàn)場(chǎng)用戶的手工輸入及Excel導(dǎo)入，部分則是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)定時(shí)或人工轉(zhuǎn)化為關(guān)系數(shù)據(jù)存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用iHistorian實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源自iFix采集的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)頻率默認(rèn)為10s，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整存儲(chǔ)頻率。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要按照規(guī)范進(jìn)行，按照設(shè)施、數(shù)據(jù)來源、位置、中控點(diǎn)描述等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。由于涉及多套設(shè)施和中控，為了便于識(shí)別和避免重復(fù)，實(shí)時(shí)參數(shù)點(diǎn)需要明確相應(yīng)命名規(guī)則。在實(shí)時(shí)參數(shù)點(diǎn)命名時(shí)，增加區(qū)域位置識(shí)別信息，點(diǎn)命名規(guī)則如下。

（1）參數(shù)點(diǎn)命名組成：區(qū)域描述+位置描述+中控點(diǎn)描述+傳感器類型，分隔符用“-/_”。

（2）區(qū)域描述：是指參數(shù)點(diǎn)所歸屬設(shè)施或設(shè)備所處物理區(qū)塊，有層級(jí)關(guān)系，以下劃線區(qū)分，如ZJ_ZW12-3。

（3）位置描述：說明參數(shù)點(diǎn)所歸屬設(shè)施或設(shè)備所處物理位置，可以和設(shè)備位置樹相結(jié)合，加上設(shè)備名稱;層級(jí)關(guān)系用下劃線識(shí)別。

（4）中控點(diǎn)描述：直接取中控原Tag點(diǎn)即可。

2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

關(guān)系數(shù)據(jù)采用ORACLE 11g關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)部分源自現(xiàn)場(chǎng)用戶的手工輸入及Excel導(dǎo)入，部分則是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)定時(shí)或人工轉(zhuǎn)化為關(guān)系數(shù)據(jù)存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫。按照專業(yè)分別建立對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等。從各種數(shù)據(jù)來源獲取數(shù)據(jù)后，分專業(yè)及不同類型進(jìn)行存儲(chǔ)，針對(duì)已分類的保存數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行歷史查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)曲線分析對(duì)比等。

數(shù)據(jù)分類主要包括注冊(cè)信息、設(shè)施生產(chǎn)綜合信息、生產(chǎn)參數(shù)信息、設(shè)備運(yùn)行信息、儲(chǔ)運(yùn)信息、化驗(yàn)信息、節(jié)能減排信息。

2.3 實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)關(guān)系

iHistorian自帶的SDK開發(fā)包，利用高性能API函數(shù)[4]進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，通過編制定時(shí)任務(wù)或手工采集頁面調(diào)用API函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢讀取轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)，保存至關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到關(guān)系數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

3? 結(jié)語

通過自動(dòng)采集和手工錄入的方式，能夠及時(shí)讀取到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)，針對(duì)這兩種方式，方案中提出不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，基本上能夠滿足設(shè)備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和存儲(chǔ)的要求。后期在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以不斷擴(kuò)展，覆蓋整個(gè)油田的相關(guān)設(shè)備。數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集和存儲(chǔ)能夠打破現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)孤島，減輕工作人員的手工采集強(qiáng)度，也能夠?yàn)槠渌到y(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)

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