數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)在長(zhǎng)慶油田集輸中的應(yīng)用

常 博 馬海鵬

(1.長(zhǎng)慶油田分公司第二輸油處，甘肅 慶陽(yáng) 745000；2.長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西 榆林 745000)

引言

數(shù)字化管理是長(zhǎng)慶油田生產(chǎn)組織方式的一場(chǎng)革命，是實(shí)現(xiàn)“大油田管理，大規(guī)模建設(shè)”的必由之路。自公司數(shù)字化建設(shè)工作開(kāi)展以來(lái)，我處認(rèn)真貫徹落實(shí)油田公司數(shù)字化管理現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議精神，嚴(yán)格按照油田公司數(shù)字化建設(shè)整體思路，積極推進(jìn)我處各項(xiàng)數(shù)字化建設(shè)工作穩(wěn)步開(kāi)展，數(shù)字化應(yīng)用對(duì)提高輸油生產(chǎn)效率和提升企業(yè)管理水平起到了越來(lái)越重要的作用。輸油處數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)是油田公司生產(chǎn)指揮系統(tǒng)建設(shè)的延伸，最終將建成包含所有輸油處的廠級(jí)指揮系統(tǒng)及包含的作業(yè)區(qū)級(jí)指揮系統(tǒng)。

一、設(shè)計(jì)要求

1、系統(tǒng)定位

形象展示、信息查詢(xún)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、決策指揮、應(yīng)急搶險(xiǎn)。

2、架構(gòu)要求

輸油處指揮系統(tǒng)的構(gòu)建要求能夠按照公司級(jí)、廠（處）級(jí)和站級(jí)三個(gè)層面進(jìn)行“橫向到邊”的瀏覽；還要能按照從公司到廠（處）、站點(diǎn)、設(shè)備進(jìn)行“縱向到底”的瀏覽。

3、功能要求

V2.0版要求具備以下十類(lèi)功能

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連續(xù)采集 (2)數(shù)據(jù)錄入及時(shí)提示

(3)參數(shù)設(shè)限自動(dòng)提醒 (4)重點(diǎn)信息快速查詢(xún)

(5)網(wǎng)絡(luò)中端自我診斷 (6)前端故障遠(yuǎn)程識(shí)別

(7)邏輯關(guān)系自我判斷 (8)高低超限自動(dòng)報(bào)警

(9)故障預(yù)警自動(dòng)記錄 (10)多級(jí)監(jiān)視分散控制

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、權(quán)限分級(jí)

數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)采用統(tǒng)一登錄、分級(jí)授權(quán)模式進(jìn)行管理和使用。

1.1 統(tǒng)一登錄：所有用戶(hù)在同一平臺(tái)、統(tǒng)一采用郵箱登錄的方式進(jìn)行登錄驗(yàn)證。

1.2 分級(jí)授權(quán)：按照"公司-廠（處）-輸油站"對(duì)用戶(hù)進(jìn)行分級(jí)授權(quán)，用戶(hù)權(quán)限根據(jù)所在崗位設(shè)定，登錄后直接進(jìn)入與其業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用模塊。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)處理方式上：數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)將管理數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)分類(lèi)打包處理。數(shù)據(jù)發(fā)布與業(yè)務(wù)流程相關(guān)聯(lián)，最終崗位工作人員在使用系統(tǒng)時(shí)能夠方便的查詢(xún)、處理與自己工作相關(guān)的數(shù)據(jù)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流與數(shù)據(jù)流的統(tǒng)一。

2.2 系統(tǒng)使用方式上：輸油處數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)繼承已經(jīng)建成的油田指揮系統(tǒng)的操作風(fēng)格，通過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化按鈕對(duì)模塊進(jìn)行串接。

2.3 以組織機(jī)構(gòu)為主線：系統(tǒng)以組織機(jī)構(gòu)為主線縱向串接，分為公司級(jí)數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)、廠（處）級(jí)數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)和作業(yè)區(qū)級(jí)數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。

公司可延伸至各廠（處）級(jí)指揮系統(tǒng)，廠（處）級(jí)可延伸至作業(yè)區(qū)級(jí)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。

2.4 以業(yè)務(wù)劃分為主線：根據(jù)系統(tǒng)定位，指揮系統(tǒng)系統(tǒng)劃分為三大子系統(tǒng)，分別是：生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、安全環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮系統(tǒng)。

3、技術(shù)路線

輸油處數(shù)字化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)采用B/S方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用分布式方式進(jìn)行搭建，最終用戶(hù)通過(guò)IE訪問(wèn)系統(tǒng)。具體如下：

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用體系：JAVAEE+SOA+即時(shí)消息服務(wù)

3.2 開(kāi)發(fā)技術(shù)組成：Java 2+Spring2.0+ Flex+Flash+Ajax+Action Script3.0

3.3 三維開(kāi)發(fā)組建：Unity 3D+C4D+Maya

3.4 GIS開(kāi)發(fā)組建：Google Earth

3.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：Oracle 10g

3.6 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：open Plant

3.7 數(shù)據(jù)交換格式：json、XML、GZIP壓縮格式、AMF二進(jìn)制壓縮格式

4、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理

4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源采集：站控機(jī)經(jīng)由OPCServer通道，從廠級(jí)SCADA平臺(tái)動(dòng)態(tài)獲取數(shù)據(jù)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)入庫(kù)：對(duì)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存，目前入庫(kù)的數(shù)據(jù)可保存一周，保存時(shí)間可自動(dòng)配置，其中采集回來(lái)的數(shù)據(jù)龐大沒(méi)有關(guān)系，需要對(duì)數(shù)據(jù)分類(lèi)應(yīng)用，如：集輸、銷(xiāo)售、ESD、FGS等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，使進(jìn)到實(shí)時(shí)庫(kù)里的數(shù)據(jù)是整齊的好處理的數(shù)據(jù)。

4.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀?。和ㄟ^(guò)封裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)過(guò)濾器接口來(lái)完成對(duì)無(wú)效數(shù)據(jù)、邏輯錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢索和判別進(jìn)而形成整齊的應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集。通過(guò)繼承數(shù)據(jù)發(fā)布接口，最終將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)展示到頁(yè)面上。

4.4 實(shí)時(shí)預(yù)警：參數(shù)設(shè)限。對(duì)重要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)限，讓數(shù)據(jù)在一個(gè)安全的范圍內(nèi)進(jìn)行上下波動(dòng)，做到實(shí)時(shí)預(yù)警降低生產(chǎn)隱患。對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)都能做到限制設(shè)定。為了操作的簡(jiǎn)單方便與安全，所監(jiān)控頁(yè)面采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化按鈕進(jìn)行設(shè)置操作。

4.5 信息發(fā)布：通過(guò)預(yù)警信息發(fā)布接口，將實(shí)時(shí)產(chǎn)生的預(yù)警信息發(fā)布至安全生產(chǎn)預(yù)警信息模塊，并且提供對(duì)外發(fā)布接口。

5、系統(tǒng)銜接處理

為保證系統(tǒng)擴(kuò)展性，系統(tǒng)內(nèi)模塊之間以及系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間通過(guò)接口進(jìn)行通信，共設(shè)計(jì)接口中間件15大類(lèi)，系統(tǒng)應(yīng)用接口服務(wù)多套。

實(shí)時(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)讀取接口；動(dòng)態(tài)監(jiān)控曲線接口；站點(diǎn)視頻監(jiān)控調(diào)用接口；

天氣實(shí)況發(fā)布接口；數(shù)據(jù)錄入接口；預(yù)警信息匯總接口；頁(yè)面記事本接口；電子路卡信息獲取接口；GPS數(shù)據(jù)服務(wù)接口；GPS預(yù)警服務(wù)接口；Flash頁(yè)面通訊接口；Flex頁(yè)面通訊接口；系統(tǒng)遠(yuǎn)程登陸接口；系統(tǒng)權(quán)限服務(wù)接口；系統(tǒng)日志服務(wù)接口。

三、系統(tǒng)功能

1、生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)

1.1 計(jì)量交接

計(jì)量交接模塊通過(guò)圖形顯示輸油站的來(lái)油流量、日累計(jì)流量、含水率、油溫，經(jīng)過(guò)匯總計(jì)算輸油處整體來(lái)油量、外輸量、輸差量。在長(zhǎng)輸管線上如果上游出現(xiàn)含水高來(lái)油，及以緊急報(bào)警的形式，報(bào)告下游。

1.1.1 一級(jí)界面：顯示輸油處所有輸油站來(lái)油計(jì)量情況。

1.1.2 二級(jí)界面：站內(nèi)詳細(xì)的來(lái)油情況：來(lái)油瞬時(shí)流量、日累計(jì)流量、含水率、油溫、進(jìn)站前壓力。

1.2 原油集輸

原油集輸模塊通過(guò)圖形、數(shù)據(jù)列表的形式顯示長(zhǎng)輸管線各段進(jìn)站壓力、溫度、流量，出站壓力、溫度、流量；站內(nèi)儲(chǔ)油罐的油量，閥室的遠(yuǎn)程截?cái)喙δ苁欠裾Ｒ约伴y前壓力。

1.2.1 一級(jí)界面：顯示輸油處所有站庫(kù)、輸油管線、閥室。

1.2.2 二級(jí)界面：站內(nèi)工藝流程圖界面。

1.3 原油庫(kù)存

一級(jí)界面：

1.3.1 原油庫(kù)存總圖：以圖形方式顯示輸油處大于1000方儲(chǔ)量的站庫(kù)總設(shè)計(jì)庫(kù)容、安全庫(kù)容、當(dāng)前庫(kù)容，并以液柱的方式顯示當(dāng)前庫(kù)存百分比，頁(yè)面放報(bào)警燈，有闖入報(bào)警時(shí)，紅色報(bào)警提示，打開(kāi)時(shí)顯示視頻畫(huà)面

1.3.2 庫(kù)存日變化曲線：以曲線形式顯示該單位庫(kù)存變化趨勢(shì)。

二級(jí)界面：

以圖形方式顯示站庫(kù)內(nèi)所有儲(chǔ)油罐的液位、油溫、當(dāng)前庫(kù)容、庫(kù)存百分比，顯示儲(chǔ)油罐所用的進(jìn)出罐電磁閥的開(kāi)度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)。進(jìn)出油罐區(qū)總閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

1.3.3 庫(kù)存日數(shù)據(jù)錄入：由各站計(jì)量崗人員填報(bào)儲(chǔ)油罐液位和庫(kù)存量。

1.3.4 庫(kù)存日變化曲線：以曲線形式顯示該單位庫(kù)存變化趨勢(shì)。

1.4 生產(chǎn)報(bào)表

1.4.1 生產(chǎn)報(bào)表模塊通過(guò)曲線、數(shù)據(jù)列表的形式顯示本單位原油日外輸量曲線，月任務(wù)完成柱狀圖對(duì)比、年累計(jì)輸油曲線，還可以查看日?qǐng)?bào)表以及打印功能。

一級(jí)界面：

廠處級(jí)生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控界面：

原油外輸日產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控曲線

原油外輸月度運(yùn)行監(jiān)控曲線

原油外輸年度運(yùn)行監(jiān)控曲線

歷年外輸運(yùn)行監(jiān)控曲線

二級(jí)界面：

站庫(kù)級(jí)原油日產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控界面：

原油外輸日產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控曲線

原油外輸月度運(yùn)行監(jiān)控曲線

原油外輸年度運(yùn)行監(jiān)控曲線

2、安全環(huán)保系統(tǒng)

2.1 輸油泵

一級(jí)界面：

廠級(jí)輸油泵監(jiān)控界面：

主界面監(jiān)控全廠重點(diǎn)大站大庫(kù)的輸油泵運(yùn)行狀態(tài)，溫度，排量，壓力；

鼠標(biāo)移動(dòng)到輸油泵圖標(biāo)上顯示其各項(xiàng)參數(shù)包括，排量，壓力，溫度，運(yùn)行狀態(tài)；

輸油泵的圖例匯總數(shù)量，實(shí)時(shí)反映輸油泵總體的運(yùn)行狀態(tài)。

各站輸油泵壓力，排量達(dá)到高限或底限時(shí)，輸油泵閃爍報(bào)警。輸油泵的圖標(biāo)變化反映了輸油泵現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)。

橫向：點(diǎn)擊輸油泵圖標(biāo)進(jìn)入單個(gè)輸油泵監(jiān)控界面，查看站內(nèi)各輸油泵運(yùn)行參數(shù)。

縱向：標(biāo)準(zhǔn)化分單位查詢(xún)按鈕跳轉(zhuǎn)至作業(yè)區(qū)級(jí)輸油泵監(jiān)控界面。

二級(jí)界面：站庫(kù)級(jí)輸油泵監(jiān)控界面：

以圖形方式展示單個(gè)輸油站輸油泵進(jìn)出口壓力、運(yùn)行狀態(tài)、出站壓力、出站流量，點(diǎn)擊壓力進(jìn)入?yún)?shù)曲線界面。

三級(jí)界面：輸油參數(shù)曲線界面

以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示輸油參數(shù)變化趨勢(shì)，并通過(guò)與下游進(jìn)站流量對(duì)比曲線方式進(jìn)一步判斷是否有管道泄露發(fā)生。

2.2 截?cái)嚅y

一級(jí)界面：截?cái)嚅y監(jiān)控總圖

實(shí)時(shí)顯示截?cái)嚅y前后壓力數(shù)據(jù)、監(jiān)控閥室電池電量，通信狀況，通過(guò)預(yù)警的方式提醒閥室遠(yuǎn)程截?cái)嗄苷Ｊ褂谩?/p>

二級(jí)界面：?jiǎn)蝹€(gè)閥室界面

顯示閥室內(nèi)部監(jiān)測(cè)參數(shù)、視頻、電池電量、并通過(guò)數(shù)據(jù)分析判斷通信狀況等信息。

2.3 可燃?xì)怏w

可燃?xì)怏w監(jiān)控模塊通過(guò)圖形方式顯示每個(gè)單位安裝固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀監(jiān)控總數(shù)、報(bào)警數(shù)、報(bào)警指示燈。

一級(jí)界面：顯示輸油處所有站庫(kù)內(nèi)固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀監(jiān)控?cái)?shù)、報(bào)警數(shù)。

二級(jí)界面：站內(nèi)固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀安裝位置，當(dāng)前濃度，報(bào)警指示燈

2.4 消防監(jiān)控

消防監(jiān)控監(jiān)控模塊通過(guò)圖形方式顯示每個(gè)單位安裝固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀監(jiān)控總數(shù)、報(bào)警數(shù)、報(bào)警指示燈。

一級(jí)界面：顯示輸油處所有站庫(kù)內(nèi)固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀監(jiān)控?cái)?shù)、報(bào)警數(shù)。

二級(jí)界面：站內(nèi)固定式可燃?xì)怏w報(bào)警儀安裝位置，當(dāng)前濃度，報(bào)警指示燈。

2.5 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控模塊將已安攝像頭統(tǒng)一安裝視頻插件，通過(guò)web訪問(wèn)集中訪問(wèn)，可以分單畫(huà)面、四畫(huà)面、九畫(huà)面、十六畫(huà)面顯示視頻圖像。

2.6 車(chē)輛監(jiān)控

車(chē)輛監(jiān)控模塊是將安裝GPSP定位設(shè)備的車(chē)輛的位置信息在Googleearth顯示，并區(qū)分行車(chē)狀態(tài)、停車(chē)狀態(tài)、超速狀態(tài)。

全處車(chē)輛分布圖：通過(guò)Googleeath加載全廠車(chē)輛，用顏色區(qū)分運(yùn)行與停止車(chē)輛，匯總當(dāng)前形式總體情況以及超速報(bào)警車(chē)輛。

超速報(bào)警列表：通過(guò)點(diǎn)擊超速報(bào)警數(shù)目，詳細(xì)查看超速車(chē)輛具體信息。

2.7 電子巡檢

輸油處都安裝電子巡檢設(shè)備，并且將打卡記錄放在各自站內(nèi)計(jì)算機(jī)，本模塊采集打卡記錄，匯總計(jì)算巡檢率，對(duì)過(guò)低巡檢率報(bào)警提示。

巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀?。涸谝延械难矙z系統(tǒng)開(kāi)設(shè)只讀用戶(hù)，讀取巡檢計(jì)劃、巡檢點(diǎn)設(shè)置、巡檢項(xiàng)的設(shè)置、巡檢日志、巡檢明細(xì)。

圖表方式展示各巡檢情況：通過(guò)柱狀圖反映各站站控崗、計(jì)量崗、化驗(yàn)崗，經(jīng)大警隊(duì)的應(yīng)巡數(shù)與應(yīng)實(shí)巡數(shù)的對(duì)比，并進(jìn)行排序，還可以將做圖數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

設(shè)定最低巡檢率，如果低于設(shè)定值，進(jìn)行頁(yè)面預(yù)期提示。并發(fā)送送日志管理模塊。

2.8 門(mén)禁系統(tǒng)

部分輸油處安裝了“門(mén)禁系統(tǒng)”，本模塊打通權(quán)限認(rèn)證，在指揮系統(tǒng)也能看到“門(mén)禁系統(tǒng)”的內(nèi)容，門(mén)口視頻畫(huà)面。

2.9 輸油泄露報(bào)警

三個(gè)輸油處“泄漏定位系統(tǒng)”已建成，并正在為升級(jí)web訪問(wèn)版本，輸油泄漏報(bào)警模塊打通權(quán)限認(rèn)證，在指揮系統(tǒng)也能看到“泄漏定位系統(tǒng)”的內(nèi)容、報(bào)警結(jié)果。

2.10 防雷防靜電

防雷防靜電模塊主要功能是：建各輸油站設(shè)備防雷防靜電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、定期檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，以圖形方式的站內(nèi)設(shè)備防雷檢查結(jié)果，在檢測(cè)時(shí)間臨近時(shí)提醒，檢測(cè)時(shí)間過(guò)了還未完成，報(bào)警提示

一級(jí)界面：圖形方式顯示監(jiān)控到設(shè)備防雷防靜電總數(shù)，下一次檢測(cè)時(shí)間;當(dāng)某一站檢測(cè)時(shí)間前一周黃色報(bào)警提示，過(guò)期紅色報(bào)警提示

二級(jí)界面：每年二次的設(shè)備防雷防靜電檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)的錄入。在快要到達(dá)定期檢查時(shí)間，預(yù)警提示做設(shè)備防雷防靜電檢查，超過(guò)定期檢測(cè)時(shí)間，報(bào)警提示。

2.11 加熱爐監(jiān)控

加熱爐監(jiān)控模塊通過(guò)圖形方式顯示輸油站內(nèi)加熱爐或熱媒爐及附屬設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)口溫度、出口溫度、進(jìn)口壓力、爐內(nèi)壓力、出口壓力，爐內(nèi)正壓力報(bào)警，出口溫度過(guò)低報(bào)警。

2.12 能耗管理

能耗管理模塊是站庫(kù)級(jí)使用，每月將本站的用水量、水價(jià)、累計(jì)用量、用電量、電價(jià)、累計(jì)用電量錄入，通過(guò)月度曲線加數(shù)據(jù)列表的形式顯示。

3、應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮系統(tǒng)

3.1 應(yīng)急組織

3.1.1 應(yīng)急組織樹(shù)狀圖

3.1.2 各應(yīng)急小組具體成員界面

3.2 應(yīng)急預(yù)案

3.2.1 應(yīng)急預(yù)案樹(shù)狀圖

3.2.2 專(zhuān)項(xiàng)預(yù)案界面

3.2.3 基層單位應(yīng)急預(yù)案

3.2.4 班站應(yīng)急處置措施

3.3 搶險(xiǎn)隊(duì)伍

3.3.1 搶險(xiǎn)隊(duì)伍樹(shù)狀圖

3.3.2 搶險(xiǎn)隊(duì)伍Google Earth展示界面

3.4 應(yīng)急物資

3.4.1 應(yīng)急物資Google Earth展示界面

3.5 應(yīng)急通訊

3.5.1 連接應(yīng)急通訊車(chē)視頻信息

3.5.2 應(yīng)急通信視頻信息

3.6 氣象預(yù)警

3.6.1 溫度雨量實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

3.6.2 地方溫度曲線、地方雨量曲線

3.6.3 各地天氣預(yù)報(bào)界面

3.7 應(yīng)急演練

3.7.1 通過(guò)架設(shè)3個(gè)輸油處的流媒體服務(wù)器，提供共3個(gè)輸油處所有應(yīng)急演練視頻信息。

3.8 相關(guān)文件

3.8.1 包括國(guó)家文件、中國(guó)石油文件、陜西省文件、甘肅省文件、內(nèi)蒙古自治區(qū)文件、寧夏回族自治區(qū)文件、長(zhǎng)慶油田分公司文件。

[1]劉曉良，胡占源.數(shù)字化系統(tǒng)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用--王二計(jì)量轉(zhuǎn)接站數(shù)字化建設(shè)[J].自動(dòng)化博覽，2010年S1期.