陳慶宏 發表於 2020-12-30 10:14:51
建立一套實時檢測監控油田管線原油實時數據（包括瞬時流量計算、流量累積、含水、密度、壓力、溫度、洩漏等參數）的計算機網絡系統，及時反映各測試點的原油輸送情況，提高計量的高精度、高可靠性和實時性，是實現石油生產從測量到管理自動化、智能化、建立了一套測試標準體系有效的手段之一。該網絡系統具有油田管線監控、動畫顯示、實時存儲、實時查詢、實時報警、歷史曲線查詢、各種報表的自動生成、列印及輸油管線漏點監測（士5%距離精度）功能。伺服器統計所有工作站的實時數據，實時生成各種報表和曲線， 通過網絡供職能部門掌握生產狀況進行管理決策，容易與MISS系統結合，參與管理。
系統結構和特點
油田管網在線監控系統由計量站前置單元和監測中心兩大部分組成，其系統網絡組成結構如圖1所示。
圖1油田管網在線監控系統網絡結構
計量站前置單元採用模塊化結構，包括工控機、檢測儀表（具有智能傳感器）、數據採集卡，光電隔離電路、開關量輸出控制模塊及接口
電路、無線通訊消息傳輸模塊及天線等幾部分，前置單元組成結構如圖2所示。
圖2前置單元組成結構
監控中心主要由天線、消息傳輸模塊、主控計算機、伺服器及企業MISS系統網絡接入設備組成，如圖3所示。
圖3監控中心組成結構
整個系統的軟體基於Windows NT環境下，採用先進的組態軟體MCGS和程式語言VB實現管網狀態的監控處理，並應用SQL Server 2000大型資料庫動態地存儲大量關聯數據、重要的信息資源，實現數據的充分共享、交叉訪問以及應用的高度獨立性。
油田管網在線監測系統具有以下特點：
* 設備投資少，無需通訊網架投資；
* 運行費用低；
* 組網靈活，可隨時增減監測節點；
* 可與MISS系統結合，參與生產運輸管理；
* 圖形化主站系統，直觀方便，操作靈活。
關鍵技術
傳感器準確性
油田管網在線監控系統的前端計量主要監測溫度（℃）、壓力（Mpa）、體積流量（）等實時參數，輔以預置按照規定時間間隔人工測量參數及修正係數，通過函數計算可得出管線流動原油的質量，這是原油生產的最關鍵參數，因此傳感器準確計量技術是系統監控的基礎，是數據準確性的保證。系統前端計量既要採用高質量、高可靠性的傳感器，同時計算方法既要有理論保證，也要在實踐中不斷地積累經驗總結規律加以修正。
漏點監測和定位
輸油管線漏點監測是系統中比較重要和複雜的技術問題，在漏油的瞬間，漏油點處產生壓力波，並向管道兩邊以近似恆定的速度傳播，因此確定壓力參數作為檢測判斷依據，根據管道兩邊壓力波動時刻及壓力波到達管道兩邊的時間差，從而利用以下公式近似計算出漏油點的位置：
X= （L+ _T*V）/2
式中X為漏油點距管道一端的距離，L為管道的總長度，_T為壓力波到達管道兩端的差值，V為壓力波在管道內傳播的速度。
利用壓力波算法來計算漏點位置，需要計量站採集的管道兩端的壓力信號，為了精確的計算時間差，計量站要具有與伺服器時間同步功能，監控中心處理程序接收計量站發送過來的壓力和時間數據，自動計算出首末計量站壓力波動信號時刻差，如果差值在規定範圍內，就說明出現漏油情況，並能計算出漏油點的位置，系統進行報警，通知相關人員進行處理。
通常情況下壓力信號疊加有噪聲，所以採用二次曲線進行消除噪聲，以提高定位精度和減小誤差。實際應用證明誤差基本在5%以內。
SMS消息傳送
油田管網在線監控系統依託的是GSM全球移動通信系統，並且幾乎是雙套網絡（中國移動和聯通）覆蓋，SMS消息服務業務，是GSM移動通訊網絡提供給用戶的一種數字業務，SMS為雙向通訊，具有一定的交互能力，信息發送端根據狀態報告能知道信息是否已被接收端收到，因此具有較高的可靠性。信息依靠了SMSC短消息服務中心的存儲和轉發機制，當接收端因某種原因關機時，SMSC會保留該信息（通常為24小時），一旦接收端開機，SMSC會立即發送。每條簡訊的信息量限制在140個字節，如果超過此長度，可分為多條發送。
實現原油生產自動化的在線監控系統，建設之初根本無須投入巨大的專網建設投資，同時也節省了網絡維護費用，利用「公網」提供的服務業務組建「專網」具有投資少，不用維護，安全性強和可靠性高等優點，幾年的消息服務費用遠遠低於獨立建設專網的費用，而且使用虛擬網方式還可以進一步降低費用。在GSM網絡不斷發展情況下，採用「多媒體簡訊（彩信）」方式，還可以增加「遙視「功能。
MCGS組態軟體應用
系統監控中心MCGS是基於WindowsNT作業系統，構造和生成監控功能的組態軟體包，為用戶提供了設備驅動、數據採集到數據處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等工程問題的完整解決方案和操作工具。MCGS組態軟體具有多任務、多線程功能。
油田管網在線監控測系統框架採用VB編程，通過OLE技術與MCGS組態軟體接口，實現個性化的管網監控功能，
根據實際監控的要求，基於相應的硬體設備，用MCGS組態軟體對監控系統進行應用軟體系統的組態，其具體的組態過程簡述如下：
（1）系統菜單和系統參數組態
在MCGS的「主控窗口」中，按監控系統的要求，對其系統菜單和系統參數進行定義和設置。
（2）設備構件的組態
在MCGS的「設備窗口」中對檢測儀表、數據採集卡等進行設置和組態。
（3）用戶界面的組態
按監控系統的要求和用戶的習慣，在MCGS的「用戶窗口」中用MCGS的工具進行系統運行封面和主控界面的設計組態。
（4）實時數據對象的組態
在MCGS的「實時資料庫窗口」中分別對有關的數據和變量等進行定義和設置。
（5）運行策略的組態
在MCGS「運行策略」窗口中，可分別對系統的「啟動策略」、「循環策略」、「存檔策略」等進行設置和組態。
在MCGS的組態環境中完成各項組態工作之後，系統可生成在線監控功能的「組態結果資料庫」，在MCGS環境中運行應用軟體系統。
應用軟體和資料庫
監控中心由消息收發模塊、系統計算機、伺服器、應用軟體和資料庫組成計算機區域網，實現工作狀態顯示、報表統計列印、數據分析和通過消息向職能人員手機發送消息等功能。
編寫應用軟體處理程序實現系統計算機的圖形化主界面、數據分析功能、數據計算以及狀態曲線描繪等功能，實時顯示計量站的工藝流程圖，並在工藝流程圖相應位置（管道）上動態實時顯示與之對應的壓力、瞬時流量等參數及狀態。
伺服器資料庫存儲監控數據和管理資料庫，記錄設備工作狀態、歷史數據、維護信息和故障歷史記錄。
結語
油田管網在線監控系統在大慶油田採油廠的成功應用證明了該系統能夠提高計量準確度，在石油生產中取得了可觀的經濟效益和社會效益，減少了人工，提升了工作效率，實現了原油計量監測的自動化，通過科技手段實現了企業的現代化管理。
責任編輯：gt
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