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力控石油天然氣監控管理中的應用 一、引言
我國天然氣資源較豐富，氣田分布面廣，并且常遠離工業城鎮和人口集居的地區；在同一氣田中氣井又十分分散，由于它所處的地理位置不同，開采層位各異，其天然氣成分和所含雜質不一。一般來說，除在集輸工藝上需要一套與工藝設備相適應的自控儀表設備來對分離、計量、換熱、調壓等過程進行檢測與控制外，還需要有與生產相適應的縱觀全貌的調度管理系統。我國大慶油田的天然氣主要屬于油田伴生氣，其分布情況根據油田各個采油廠的位置而設立，大慶油田幅原遼闊，采油廠地理位置分散，相互距離十分遠，所以天然氣公司下屬的各天然氣處理站同樣十分分散，因此建立一個統一的，現代的生產管理網絡十分重要。
三維科技股份有限公司設計、開發、并實施的天然氣公司實時生產綜合管理系統，從提高公司整體效益著眼，從強化生產經營管理著手，建立覆蓋全部生產裝置和生產環節的實時數據庫和管理數據庫，統一安裝實時生產管理軟件，提高組織管理，生產經營的水平，提高企業對市場的應變能力。
根據天然氣公司的區域分布，其實時信息管理系統具有三層應用結構。
為簡化操作、減少系統維護和培訓工作量，系統軟件的客戶端全部采用瀏覽器方式，并支持遠程移動辦公和異地查詢。
二、 系統介紹及特點
天然氣公司下屬60多個計算機操作崗，工藝處理類別包括天然氣凈化、提餾、原油穩定、天然氣淺冷、深冷、增壓、儲運等，各裝置的監控系統包括 力控?、PARAGON、FIX、FOXBORO等，我們在操作站內安裝數據采集軟件和以太網卡，通過無線以太網將生產實時數據直接送往公司的實時數據庫。
注：如果在同地點存在多個控制裝置，可以通過局域網將各裝置數據集中到一個操作站上，統一向公司的實時數據庫傳送。
數據采集層的軟件構成
數據采集層包含下列軟件模塊：數據采集通訊軟件（完成數據的讀取和校驗）、通訊狀態報警軟件（監視通訊狀態，當通訊出現中斷或遇其它通訊阻礙時，及時報警并對故障做初步診斷）、實時數據庫二次壓縮軟件（對大量的計算結果、現場實時數據、管理數據進行二次壓縮，節省存儲空間，使歷史數據可保存10年以上）、時鐘同步軟件（執行數據提供者與實時數據庫服務器間嚴格的時鐘同步）。
數據采集、通信實現方案
在60多套測控制系統中，有30多套安裝投用的是力控?軟件，另外30多套為其他多個廠商的多種控制軟件。對于這些控制系統，實現了從原控制系統到
力控?的數據采集功能；另外，由于通訊資源子網采用無線以太網方式，我們開發了基于以太網的網絡通訊服務軟件；在中央服務器端，為解決通過瀏覽器方式進行大數據量實時信息檢索，開發了基于IIS的數據庫引擎等。
管理系統構成
1、裝置信息系統
反映各生產加工處理裝置的各種統計數據，包括裝置運行狀況、天然氣外輸情況、天然氣管網壓力、天然氣量、輕烴外銷及庫存情況等，同時可以提供裝置的班、日、周、旬、月、季、半年、年度的綜合統計數據。 2、外網信息系統
反映各站隊與供氣方（采油廠），供水方（水庫），和商品氣外輸情況的各種信息。
3、綜合管理信息系統 根據分類不同（按大隊，按裝置類別等）反映損耗信息（ 加工損耗，輸送損耗，存儲損耗），產量信息( 產氣量， 產烴量 )，生產能耗成本信息（ 耗水 ，耗電 ，耗氣）等。
4、計量信息
計量管理以公司的生產實時數據庫為基礎，生成裝置（小隊）、大隊、公司三級計量管理數據，計量內容包括向輕烴總庫輸送輕烴總量，向乙烯油田氣計量間輸送的天然氣總量計量，采油廠來氣計量，水庫來水計量等等。供計量管理部門及有關人員訪問，生成各類計量報表、計算產品的計量缺損、評價計量系運轉效果。
系統安全性
該系統是一個龐大的生產運營管理系統，我們在保證它的強大的功能的同時，也考慮了該系統的安全性，系統的安全保護設計如下：
(1) 系統抗病毒能力設計
采用網絡版防病毒軟件來保護網絡操作系統安全運行，建立嚴格的網絡安全機制（包括防火墻技術、虛擬網絡技術）對系統病毒的傳播有抑制作用。
(2) 系統網絡安全設計
為維護網絡系統安全、采用VACN（虛擬網絡）和防火墻技術。
在桌面級，采用VACN技術、虛擬網把網上用戶分成多個子網，每個網的用戶只能在允許的范圍內訪問。
在服務器級，設定不同的權限和口令，分配給不同的用戶。不同級別的用戶只能訪問與其級別相適應的網絡資源和數據。
公司網絡內部，用戶訪問互聯或外部用戶通過互聯網訪問本系統時采用防火墻軟件來有效地防止"黑客"訪問，防止信息流失和整個信息系統遭到破壞。另外代理服務器PROXY
SERVER也提供了可擴展的防火墻安全特性，使網絡系統被他人入侵時能及時采取措施，并可跟蹤到他人從外部入侵的企圖。
三、關鍵技術介紹
根據實際情況，需要完成的具體軟件開發工作包括：
專用數據采集、數據交換接口軟件
根據原控制系統的實際情況，使用如下專用數據采集、數據交換接口軟件：
* PARAGON-TNT專用接口軟件；
* PARAGON-500專用接口軟件；
* DM2000專用接口軟件；
* FIX 32專用接口軟件；
* FOXBORO IA專用通訊程序；
* 其他。
客戶端網絡服務軟件
客戶端網絡服務軟件將運行在各上位機工作站內。它在完成從專用數據采集、數據交換接口軟件或實時數據庫內獲取實時數據和歷史數據的同時，還負責完成與中央服務器端網絡服務軟件的通訊。
該軟件完成的功能及達到的性能要求如下：
* 底層通訊協議采用TCP/IP，以充分利用無線以太網的子網資源。
* 應用層采用內部專有通訊協議，以減少通訊資源的使用，提高通訊速度。
* 具備數據壓縮功能
要傳送的報文數據首先要經過數據壓縮處理，以降低網絡負荷，提高對通訊帶寬的利用率。數據壓縮采用優化壓縮算法，以獲取較高的壓縮比和較快的壓縮速度。
* 具備數據檢驗處理功能
為保證實時數據傳送的可靠性，對傳送的報文數據要進行數據檢驗處理。在發送端對報文數據加入校驗碼，在接收端對數據及校驗碼進行檢驗，對誤碼進行糾錯處理。數據檢驗處理可有效地解決線路易干擾嚴重，誤碼率較高的問題。
* 通訊狀態檢測與監視
為提高通訊可靠性，遠程通訊服務程序要具備通訊狀態檢測與監視功能，實時性地診斷通訊狀態和鏈路鏈接情況。
* 鏈路自動恢復處理
當為通訊鏈路出現中斷現象時，遠程通訊服務程序要具備鏈路自動恢復功能，并保證在發生鏈路中斷時發送的報文不被丟失。
* 代碼緊湊，運行效率高，以減少對上位機工作站的資源占用。
* 具備較高可靠性，以便在加載后不致影響原系統的控制功能。
服務器端網絡服務軟件
服務器端網絡服務軟件將運行在中央服務器上。它與客戶端網絡服務軟件構成C/S計算模式，是網絡通訊的樞紐。
該軟件重點完成的功能及達到的性能要求包括：
* 底層通訊協議采用TCP/IP。
* 帳號自動管理
系統在啟動時，可按照預置帳號自動登錄，完成用戶注冊和密碼校驗。
* 信道自動檢測
自動檢測通信信道狀態，并可形成報告。
* 網絡管理
網管功能可實現多結點通訊時對網絡資源的合理分配，客戶的注冊與注銷管理，客戶狀態監測，網絡通信量的統計、異常事件的處理和記錄等功能。
ISAPI數據庫引擎軟件
通過瀏覽器方式實現復雜信息檢索，單純的HTML是無法實現諸如：記錄文件信息、查詢信息提交、統計、搜索程序、WEB數據庫等功能；采用傳統關系型DBMS將涉及幾乎無法克服的實時性問題：以全廠數據量為10000點（實際要遠遠高于此數量）來計算，如果1分鐘采樣四次（這已經犧牲了很多實時性），并形成一個數據庫記錄，則在一年時間內將產生的記錄數約為一百億個記錄。對如此多記錄的數據庫進行查詢、統計、檢索時，實時性將會極低。
結合力控?的實時數據庫開發ISAPI數據庫引擎則能很好的解決此問題。ISAPI數據庫引擎采用ISAPI編程接口，通過IIS實現WEB訪問。ISAPI彌補了CGI的不足，在比較繁忙的服務器上，ISAPI代碼效率仍能保持極高的水平。
ISAPI數據庫引擎將在保證高實時性的前提下，完成記錄文件信息、查詢信息提交、統計、搜索程序、WEB數據庫等全部功能，同時它將保持高度并發處理能力，使同時WEB訪問用戶數沒有限制。
四、 投用效果
該系統投用以來具有運行穩定、性能可靠、維護方便的特點。真正實現了統一管理，大大提高了整個企業的管理效率和管理的科學性。
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