基于紫金桥实时数据库的海上采油平台自控信息系统

石油是重要能源，国民经济的命脉，同煤相比，具有能量密度大、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。中国是一个能源消耗大国，对石油的强劲需求，在十一五期间，国家在通过自产及进口的方式保障能源供应的同时，还要发展自己的能源事业。特别是发展海上石油勘探开发及开采。海上采油工艺由海上采油设施、油气水处理、集输及计量、海上采油工艺及修井设备、油气井测试和海上油气田生产管理组成。

由于海上环境十分恶劣，生产、生活条件非常艰苦，给油田生产管理带来了较大难度。为了安全生产，提高采油时率及资料录取率的及时可靠，针对海上不同于陆地的特殊情况，在海上开展自动化技术，对方便管理、增产原油具有重要意义。针对这种生产需求，中国石油旗下软件公司紫金桥推出了基于紫金桥实时数据库及监控软件的海上采油平台信息系统。

一、系统概述

海上油田一般由中心平台和卫星平台组成。中心平台位于油气较集中的海域，其集油气开采、储存、传输、发电、通信、生活等功能于一体，卫星平台是相对简易的小平台，分布在中心平台周围，其电力由中心平台供给，完成油气的开采、计量、加热，并通过与中心平台相连的海底管线把油气输送至中心平台。

在海上采油平台上有众多的数据信息，其中包括安全生产必须的：如温度、压力、液位高低限报警，电泵停泵报警，遥控电泵启停，遥控关闭井上井下安全阀及遥控紧急关断，火灾监测，可燃气体检测，自动消防和防盗监视等。另外还有生产管理必须的：油温、油压、回压、注水压力、电泵运行参数、遥控选井、自动进行油气水计量和注水计量等。

基于紫金桥实时数据库的海上采油平台信息系统由前置数据采集计算机和中心服务器组成，其中前置数采机负责将卫星平台的安全生产所必须的数据采集到计算机中紫金桥过程数据库里，并通过Real-I/O传输到紫金桥实时数据库服务器中。

二、需求及性能分析

基于紫金桥实时数据库RealDB的海上采油平台信息系统采用B/S及C/S两种模式，具备良好的数据采集及存储能力。其中卫星站配备紫金桥数采机，将大量的仪表、智能模块等采集的现场参数，经数据通道传送到数采机中；中心总站配备紫金桥实时数据库系统，其一方面通过无线通信方式将卫星站的数据接收到过来，即实现对周围所管辖的卫星平台站的生产运行状态监视，浏览数据，分析异常，并可直接进行操作和控制；另一方面，完成本地采集中心平台采油工艺范围内的数据，并将数据统一汇总分析，实现监控中心平台和卫星平台的全部生产运行状态监控管理。

系统可实时对海上采油平台生产状况实时监控，普通数据保存在硬盘中3个月，重要数据及关键参数保存5-10年，可供管理人员实时查询、分析，系统具备联网和扩展功能，可自由方便扩站、扩点，能按要求定时打印生产日、月报表，对异常情况及时报警通知，对设备运行状况进行实时跟踪，对产能进行数据评估，实现数据模拟，同时可执行下达的操作指令，并提供统一格式的数据，为上层ERP等管理软件提供数据依据。同时可完成双机及多机备份。

三、系统软硬件配置

1、系统基本硬件配置

　　本系统由中心服务器，前置数据采集计算机，数据传输系统组成。

中心服务器采用双机（多机），实现数据冗余备份，（如果条件好可以实用集群服务器，紫金桥实时数据库支持集群服务器），机器可以选择IBM/HP的服务器，前置数采机选用工控机，根据现场温度，湿度等进行选择。数据通信采用电台或者GPRS方式。

　　另外，部分卫星站（数据量小）可以采用 RTU代替前置数据采集计算机实现数据采集，并将数据传到中心服务器，以便节省开支，紫金桥软件支持大部分RTU。

2　系统软件平台

2.1 中心服务器软件平台——RealDB

　　本套系统中心站软件采用的是中国石油天然气集团下属软件公司紫金桥开发的紫金桥实时数据库系统RealDB。RealDB是一个性能好、容量大、可靠性高、安全性强的分布式实时数据库平台。适用于数据存储、生产管理、先进控制、优化控制、流程模拟等应用，是企业信息化的桥梁，可以提高工厂管控一体化水平，有效降低企业成本。RealDB运行在Windows 操作环境下，它的主要可以实现高性能实时、历史数据存储；数据及趋势显示，事件的记录；管理控制不同区域的值，可在线及远程管理；事故追忆及班组考核、质量管理等功能；日月统计报表及打印等；提供统一的数据；提供了如查询工具、趋势统计分析等工具

　　紫金桥实时数据库系统RealDB构成主要包括：RealDB-VIEW、RealDB-DRAW、RealDB-I/O、及RealDB-MOD。其中：RealDB-DRAW主要用来制作各种显示画面，定义和管理硬件连接以及组态数据点，调用RealDB-MOD（实时数据库各组件），RealDB-I/O负责数据通信，RealDB-VIEW实现数据浏览及管理功能。

2.2、卫星平台软件——紫金桥前置数采机软件

卫星平台软件采用紫金桥实时数据库RealDB的前置数据采集软件Real-DC，它提供强大的功能，高级诊断能力，可靠的通信，以及方便易用的界面。在线及离线方式提供了完整的编程、文档、报告以及上/下载功能。其编程采用的是梯形图方式，方便、易学。

图1　海上采油平台信息系统结构图

四、海上采油平台信息系统的特点

基于紫金桥实时数据库及监控软件的海上采油平台信息系统通过信息手段可对现场进行远程监控，可及时、准确、全面地掌握采油平台生产情况，进行科学决策。

1、可降低工人劳动强度，提高生产率

传统的数据采集方法，工作量大而繁重，采用本自动化信息平台，数据采集及传送在瞬间完成，大大提高效率，降低人力成本。

2、整合分散的数据，利于科学管理

系统将各卫星平台数据有效整合到一起，使得分散的卫星站及中心站成为统一的信息平台。

3、直观的可浏览数据，利于科学决策

系统提供直观的画面流程图，工程师和管理人员可以通过客户端或者IE浏览器访问到现场的生产情况。

4、提供格式统一的数据，并可长期存储数据

系统提供统一的数据，可以为上层管理软件提供数据支撑，同时紫金桥实时数据库拥有较好的压缩算法，可以较好的存储大量的数据，并且利用指针索引，快速的检索数据。

5、便于及时发现问题，提高工作效率

通过本系统，可以及时发现采油平台停电、不正常停机、油管泄漏、液面异常等情况，从而有效地防止设备损坏，减少停机时间，减少或避免油井故障，减少经济损失。

五、系统完成的功能

　　前置数采机完成卫星平台的数据采集、计算及现场控制，并采用电台或GPRS的方式将数据传至中心服务器（RealDB）中，同时前置数采机可接收中心服务器所发来的控制信号，完成油气计量过程。整个系统具体包含如下功能：

• 数据采集及控制：中心平台的数据服务器，除完成中心平台内工艺过程的控制及监视外，还负责外围卫星平台数据采集及控制，可长期的保存数据。
• 流程显示：可进行海域图、工艺流程图、平台布置图、油井工况图、计量分离器工况显示等。
• 通信状态监视：在中心平台能够监视与各卫星平台间的通信是处于正常、临界、故障的哪种状态。
• 事故追忆功能：对与事件相关点的历史状态进行详实记录，以便事后对事件产生原因进行分析。事件的种类、数量、关联点、事件发生前后时间范围等都可以自由指定。
• 异常报警：系统定义了采集数据的报警限，并提供了先进的报警特性，当流量、温度、压力超出界限时，在操作画面上显示报警信息。报警信息视报警严重情况分先后进行报警。系统的报警信息形成报警文件，在计算机上可进行查阅并可随时进行打印。
• 班组考核：通过工艺重要参数的追踪，发现操作的潜在问题，产生指导性信息、并能对各个班组的操作水平进行评估、考核。
• 生产报表：数据库中的数据，包括历史数据在内，都可实现报表调用，生产报表格式根据需要编写而成，生产报表每天自动生成，可定时或随时打印。
• 趋势分析：对于测量参数值，可进行其趋势的实时观察，如电压、电流曲线等，并可查阅历史曲线图，查阅时拉动时间坐标，即可对应显示出此时的瞬时值。所绘制的曲线可由计算机打印出来，用于各种分析。

六、系统总结

基于紫金桥实时数据库的海上采油平台信息系统，可以极大地提高生产运行管理的安全性能和可靠程度，减少不必要的人工浪费和提高数据采集的准确性，提高生产效率，通过生产过程的集中控制和管理可极大地提高企业整体效率的竞争能力，提高预测突发事件的能力和紧急情况下快速反应能力，同时提供统一格式的数据，为企业信息化整合提供数据支持。