基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)研究

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目前，海上油氣田動設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控和實(shí)時預(yù)警已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用，并產(chǎn)生了大量實(shí)時數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)能夠?qū)釉O(shè)備中不斷產(chǎn)生的完整性實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,通過數(shù)據(jù)接口開發(fā)，可將如泵類設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)提供相關(guān)專業(yè)分析系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)警，盡可能避免停機(jī)故障和實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修。

1 大數(shù)據(jù)概述及項(xiàng)目背景

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和信息技術(shù)的高速發(fā)展目前我國已進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代。就目前的現(xiàn)狀而言大數(shù)據(jù)在我國的許多行業(yè)中都有著非常廣泛的應(yīng)用，所謂大數(shù)據(jù)，就是機(jī)遇互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的一種新興的電子計算機(jī)技術(shù)，大數(shù)據(jù)不僅改變了人們的生活，還改變了人們的生產(chǎn)方式。

目前，海上油氣田動設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控和實(shí)時預(yù)警已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用，并產(chǎn)生了大量實(shí)時數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)能夠?qū)釉O(shè)備中不斷產(chǎn)生的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,通過數(shù)據(jù)接口開發(fā)，可將如泵類設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)提供相關(guān)專業(yè)分析系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)警，盡可能避免停機(jī)故障和實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修。通過搭建實(shí)時數(shù)據(jù)庫，為動設(shè)備監(jiān)測等動態(tài)數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用提供服務(wù)支持，保障設(shè)備正常、安全運(yùn)轉(zhuǎn)，具有重要意義。其工作范圍包括以下幾個方面：1）實(shí)時數(shù)據(jù)規(guī)劃；2）實(shí)時數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計；3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能設(shè)計開發(fā)；4）數(shù)據(jù)對接與數(shù)據(jù)采集、處理、導(dǎo)入；5）功能測試與數(shù)據(jù)庫部署。

此外，該項(xiàng)目包含有以下五個工作目標(biāo)：1）完成實(shí)時數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)設(shè)計，包括數(shù)據(jù)模型設(shè)計、接口設(shè)計和數(shù)據(jù)同步設(shè)計；2) 依據(jù)架構(gòu)設(shè)計完成實(shí)時數(shù)據(jù)庫搭建；3）實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)的高效接收、存儲、計算和輸出，以及數(shù)據(jù)歷史曲線展示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，報警與事件監(jiān)測功能，權(quán)限管理等功能。4）組建設(shè)備協(xié)議統(tǒng)一解析平臺；提供標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一架構(gòu)，為各類檢測設(shè)備協(xié)議配置、各種協(xié)議解析服務(wù)，為各類不同的設(shè)備提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集方式；5）組建針對實(shí)時數(shù)據(jù)的統(tǒng)一服務(wù)平臺，設(shè)備工況數(shù)據(jù)存儲在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口服務(wù)提供給各業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊或系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺與試點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接。

2 基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用條件

2.1 保障數(shù)據(jù)的安全

基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用通過大數(shù)據(jù)可以通過利用媒體數(shù)據(jù)完成加密，這是要在國家密碼局認(rèn)可的基礎(chǔ)上完成的。大數(shù)據(jù)的加密和解密安全性是相當(dāng)高的，這主要是由于機(jī)密過程需要硬件和軟件同時進(jìn)行解密，這種解密方式為用戶提供了極大的便利與此同時還很大程度上保障了數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 平臺的規(guī)模性

基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用條件之一就是需要保障平臺的規(guī)模。首先在通過大數(shù)據(jù)對海上油氣田動設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的時候，要明確管理設(shè)備的監(jiān)控能力和平臺規(guī)模擴(kuò)展能力，除此以外，為了保障大數(shù)據(jù)平臺能夠正常投入使用就需要把平臺變成具有應(yīng)用彈性的平臺，可以根據(jù)實(shí)際情況增加需求支持雙機(jī)冗余配置并且可以保證極高的可用性，能夠及時的檢測出異常和錯誤并防止錯誤進(jìn)一步擴(kuò)散。除此以外還可以并正確報告錯誤信息從而大大提高了系統(tǒng)的整體可靠性，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或通訊出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)具有自動恢復(fù)歷史數(shù)據(jù)的能力，并且能夠保證不丟失數(shù)據(jù)。支持?jǐn)?shù)據(jù)緩存功能，能夠在網(wǎng)絡(luò)中斷或者其它無法進(jìn)行正常數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下，可以將過程數(shù)據(jù)暫存于本地并且在恢復(fù)正常后將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)緩存區(qū)的大小可按需配置。由于目前海上油氣設(shè)施主要通訊鏈路使用微波和衛(wèi)星，多種應(yīng)用共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)帶寬一般小于2M,受自然條件影響，具有低質(zhì)低速特性，因此數(shù)據(jù)采集和匯聚傳輸方案，必須適應(yīng)這一現(xiàn)狀，有良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和可靠性。

3 大數(shù)據(jù)與智能監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢

3.1 有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展

基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)具有分布式存儲結(jié)構(gòu)的特征，這一特征可以在后臺對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靈活的刪除和添加。該技術(shù)可與各組態(tài)系統(tǒng)無縫集成，可以將歷史數(shù)據(jù)、報警、事件等存儲在歷史庫當(dāng)中，也可以從歷史庫 中檢索這些數(shù)據(jù)。此外，該技術(shù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問接口可與MES、ERP、Office 和其他關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交換和共享；通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存儲接口可以將這些系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保存（導(dǎo)入）到歷史庫中，也可以在這些系統(tǒng)中訪問到歷史庫中的歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)。同時該平臺具有良好的伸縮性，既可以滿足只有幾百個點(diǎn)的小型應(yīng)用，也可以滿足使用幾萬個點(diǎn)的中大型 系統(tǒng)用戶的應(yīng)用需求。在此基礎(chǔ)上，該大數(shù)據(jù)平臺工具組件能逐步升級或替換，易于擴(kuò)充功能并且還支持多種不同的通訊協(xié)議，如TCP/IP、共享內(nèi)存等，大大提供了系統(tǒng)的靈活性、支持對稱多處理器系統(tǒng)。

3.2 實(shí)時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換

大數(shù)據(jù)平臺可以提供一組工具或組件，用戶通過靈活的定義組態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)同步交換。比如大數(shù)據(jù)平臺-可以提供實(shí)時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫（SQL Server/ORALCE/MY SQL 等）的數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)，可在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺實(shí)時數(shù)據(jù)庫與在線（振動）監(jiān)測系統(tǒng)SQL SERVER 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的集成。

3.3 運(yùn)行監(jiān)控

該大數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)了不僅實(shí)現(xiàn)對實(shí)時數(shù)據(jù)的存儲、監(jiān)視，而且實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史和現(xiàn)狀的對比分析功能，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測與管理。此外，大數(shù)據(jù)平臺支持WEB 發(fā)布方式，提供生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控，做到中文界面、用戶友好。，滿足調(diào)度等特殊需要。在此基礎(chǔ)上，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的權(quán)限控制、分類顯示，比如同一個監(jiān)測功能對于不同的使用人員，根據(jù)權(quán)限呈現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)界面。如分析人員需要查看數(shù)據(jù)歷史曲線，工藝管理員需要的是工藝指標(biāo)值，設(shè)備管理人員關(guān)心的是設(shè)備狀態(tài)。同時數(shù)據(jù)平臺支持如EXCEL，格式文件等數(shù)據(jù)導(dǎo)出，。通過選擇有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲，快速、動態(tài)的生成任意時間間隔的曲線，方便用戶查看、保存。比如提供工藝參數(shù)的歷史與當(dāng)前工況的對比。

4 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代的到來，基于大數(shù)據(jù)平臺的海上油氣田動設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)通過對實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、存儲及數(shù)據(jù)分析等功能實(shí)現(xiàn)，已逐漸成為海上油氣設(shè)施運(yùn)營方實(shí)現(xiàn)對動設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)的可信賴的可靠技術(shù)，節(jié)約成本的同時有效提高了管理水平。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)動設(shè)備智能監(jiān)測分析是必然趨勢。