站库数字化实时管理系统研究与试验

殷新田

大港油田公司基建工程部  天津  030280

摘 要：本文分析了大港油田站库自动化建设现状，提出了基于OPC和实时数据库技术的油田站库数据数字化网络化实时监控与管理系统研究与应用。对系统关键技术实时数据库及OPC接口技术进行了研究，确定了站库数据实时监控的系统结构，并根据各站库自控系统情况进行综合研究，建立了实施方案，开展试验应用。结果表明，系统运行在站库数据综合管理和分析应用方面效果良好。

关键词：站库整合；实时数据库；OPC；硬件防火墙

1  前言

在企业信息化构建的过程中，管理层需要从控制层上实时获取工艺生产参数以满足各级需求。实时数据库系统能够实现底层生产网与上层管理网的直接沟通，实现承上启下的数据连接与存储。

大港油田大部分站库在实施或改造过程中均配备了DCS、PLC等控制系统及智能自动化仪器仪表，并连通油田局域网络，但由于站库分散，没有统一的站库生产数据管理系统，数据的管理和综合应用水平较低。为提高站库生产数据的综合管理，便于数据后期的优化分析，本文提出了开展油田站库自动化数据整合、建立实时管理系统、实现站库生产数据的综合管理与应用。

2  大港油田站库自动化系统现状

大港油田目前有联合站级站库20座，站内油水处理、消防等系统在实施或改造过程中基本配套了自动控制仪器仪表及DCS、PLC等控制系统和组态软件，自动化系统建设基本采用“DCS/PLC+组态软件”模式，大部分接转站、注水站自动化监控系统均配套完善。

大部分站库内部的设备、系统基本具备生产参数自动监测、报警和控制功能，但站内系统与系统之间、站与站之间信息相互独立，数据分散，就地保存。数据仅局限于站内局部应用，难以利用现有数据开展整体分析。为了提高生产数据的综合管理分析，本文提出了基于实时数据库建立站库生产信息整合平台的理念。

3  站库数据实时管理系统结构与方案设计

基于实时数据库及OPC接口技术建立的大港油田站库数据网络化实时监控系统，能够实现对分散站库生产数据的历史存储、实时展示与共享应用。本文分析了实时数据库技术，根据油田站库特性设计了数据网络化实时监控系统结构，确定了规范的系统实施方案。

3.1 实时数据库技术

实时数据库是数据库技术实时处理技术的结合产物，具备实时性和强大的数据压缩处理能力，由于生产过程产生的数据有效期短，且数据量大， DCS、组态系统存储能力有限，无法进行有效的数据共享；而流行的关系数据库数据处理速度低，数据模型无法对生产过程参数进行高效的存储。实时数据库在这些方面技高一筹，可用于生产过程参数的自动采集、历史存储和监视共享，加强数据整合、集成和综合分析应用，为信息化提供统一而完整的企业级实时数据服务平台，使管理决策层能够对生产过程进行实时动态监控和分析，提高管理水平。

3.2 系统结构设计

实时数据库系统由接口框架软件、工业服务器及浙大中控的ESP-iSYS实时数据库软件构成，硬件应用了接口机、硬件防火墙，本文以油田局域网为媒介。

结构上，实时数据库系统分为现场数据采集上传和上位机组态两部分。现场数据采集上传部分通过安装接口框架软件，应用数据接口技术实现实时数据采集，同时借助油田局域网主动将数据上传至上位机。上位机部分应用实时数据库进行数据整合，实现历史存储，在WEB浏览器上实现站库实时生产数据的展示，便于数据后期综合分析利用。其中现场数据采集上传为系统实施过程的难点部分，而上位机组态部分包含了系统实施的主要工作量。

3.3 现场数据采集上传技术研究与实现

实时数据库系统实施的难点在于如何采集各个站库不同控制系统的生产实时数据，即数据采集接口技术。数据接口采用目前国际通用的OPC2.0接口规范。

OPC全称为（OLE（对象连接与嵌入技术）for Process Control）是OPC基金会倡导的工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准，它已成为了基于Windows应用程序和现场过程控制应用之间的桥梁。OPC技术是以微软的OLE/COM/DCOM技术为基础的工业标准，采用Client/Server模式。OPC规范包括OPC服务器和OPC客户端，OPC服务器作为数据源可以从各种自动化设备、系统、控制器得到数据，OPC客户端作为数据用户可以在应用中使用数据，它们之间可以实现无缝通信。简言之，应用OPC接口实现数据采集，监控系统厂商需要依据OPC标准开发各自的OPC Server，而实时数据库厂商只需开发一套满足OPC标准的OPC Client，即可实现实时数据的采集工作。

本文中应用接口框架软件作为OPC Client实现数据的采集，该软件从现场控制系统OPC Server读取实时生产数据，已经实现了大港油田西三注水站、深一注水站、马西联合站、滨海储运库、埕海一区一号人工岛、栆一联合站、枣二联合站、官二联合站八个站的数据读取。

接口框架软件完成实时生产数据采集的同时，也负责与上位机服务器的通信。数据上传需借助油田局域网，在接口框架软件中设置服务器的IP及属性就可实现通信。此外考虑站库现场实际情况，我们对接口框架软件增加了自启动功能，以保证现场计算机重启时系统正常运行。

3.4 系统实施方案研究与实现

由于各站库规模、工艺流程各不相同，造成监控要求不同。本文从保证网络安全及大量数据传输稳定性的角度出发，研究设计了规范的站库数据网络化实时监控系统数据上传实施方案，即：“接口机+硬件防火墙+OPC”模式，

此方案适用于油田内不同监控规模的站库，现场“工作站”既能监测生产数据，又能实现对泵、阀等设备的主动控制。因为“工作站”具有控制功能，为了不增加其运行负担，同时更好的规避网络攻击风险，增加 “接口机”承担数据转发任务。接口机上配置OPC Server，安装接口框架软件负责读取数据源并主动转发给远程的实时数据库。

考虑接口机与油田局域网直接连接有一定网络风险，应用硬件防火墙进行安全隔离。

4  现场试验及工况跟踪

4.1 实时数据库系统软件部署及调试运行

实时数据库系统软件采用浙大中控实时数据库软件，其部署及调试步骤：1）建立各站库服务器2）数据采集及上传3）上位机组态4）WEB功能完善。

目前已经实现了西三注、深一注、马西站、滨海储运库、栆一联、枣二联、官二联、埕海一区一号人工岛八个站库实时数据库部署运行，整合情况如表1所示：

表1  整合数据统计表

站名	监控点位	流程图	报表
西三注	154点	2张	1
深一注	133点	2张	1
马西站	380点	4张	1
滨海储运库	200点	11张	7
埕海一区一号岛	1416点	58张	1
栆一联合站	120点	4张	1
枣二联合站	183点	4张	1
官二联合站	77点	3张	1
总计	2663点	77张	11

4.2 系统运行效果

实时数据库系统实现功能：1）各级用户通过IE浏览器可以远程再现各站库现场实时生产工艺流程图2）实时数据、历史数据查询和导出3）班站报表查询和导出4）数据趋势分析5）即时报警7）实时生产数据每5秒更新一次，并进行压缩和历史性存储8）预留数据接口，便于其他系统嵌入。

5  结论

基于实时数据库技术和数据接口技术，采用不通的实施方案建立的油田站库生产实时数据管理系统，实现了油田生产工艺流程的远程再现、生产参数的实时监控和历史存储，加强了数据整合、集成和综合分析应用。通过跟踪系统运行情况看，系统运行稳定，能够满足不同用户对站库生产数据的应用，使管理决策层能够对生产过程进行实时动态监控和分析。

参考文献

[1] 王珊,萨师煊. 数据库系统概论.高等教育出版社，2006.5:50-52.

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