陈小泉
摘 要：充分利用设备实时数据，是实现智能油田的必要条件。油田现场一般都存在大量设备，设备自动化程度较高，大部分设备运行过程中，运行参数能够通过传感器实时传入中控系统，数据会一直保存在中控服务器中，形成数据孤岛。为了充分利用这些数据，进行设备状态分析、趋势预测，需要从多套中控系统取出数据，通过网络远传回后端數据中心。同时还需要提供人工录入的方法，以便在没有传感器的情况下，还能及时采集上报设备运行数据。该文针对不同采集方式，分别对数据采集和数据存储进行设计分析。
关键词：中控系统 实时数据 关系数据 iFix iHistorian
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（c）-0052-02
1 数据采集
数据采集分为现场控制系统自动采集及手工采集两种方式，自动采集采用GE Proficy iFix[1]（以下简称iFix）软件实现，手工采集分为手工数据录入或Excel数据导入两种方式，采用.Net自定义开发实现，通过开放系统录入界面进行手工录入或Excel模板导入。
1.1 自动采集
系统通过开放的OPC技术，采用iFix读取现场中央控制室的工业控制计算机[2]上的设备实时数据，并将其持久化，为基础数据集中存储及应用分析提供数据源。采集频率与自控系统数据刷新频率一致，可根据实际情况修改采集频率。由于设备实时数据传输频率较高，而油田传输通道较长（几百公里，且部分链路为窄带通信），传输通道故障可能性较高，鉴于此情况，需要传输通道支持缓存，便于通道恢复时数据不丢失，该方案采用iFix的自带功能来实现传输缓存，按1000点、10s/次频率和7天缓存周期来估算，约占用缓存空间230MB。每次传输带宽大约8K。
油田设备实时数据采集包括3个部分内容：单井数据、地面流程数据、设备参数。单井数据包括井口参数（温度、压力、回压）、井下参数（温度、压力、流量、状态等）。地面流程参数包括分离器参数、温度、压力、流量、液位、阀门开关状态、管线流量、温度、压力等。设备参数：包括运行状态、累计运行时间等，另外，每类设备按专业特点不同有所区别。部分数据需要直接连接设备机柜获取，如部分透平发电机参数。
1.2 手工采集
对于一些无法自动从控制系统获取的数据，提供手动录入或Excel导入方式。可以采用.Net技术框架平台自定义开发，系统界面供用户手工录入数据或提供导入功能由用户使用Excel模板导入数据。手工采集的数据包括生产单元每日生产概况、生产运行详细信息、重点设备运行状态及故障信息、海管集输相关信息、化验分析记录、生产单元能耗和排污信息。
2 数据存储
数据存储分为实时数据存储及关系数据存储，实时数据库采用GE Proficy iHistorian[3]（以下简称iHistorian）产品，关系数据库采用ORACLE 11g数据库产品，实时数据库数据源自iFix的现场实时数据自动采集，关系数据库数据部分源自现场用户的手工输入及Excel导入，部分则是由实时数据定时或人工转化为关系数据存入关系数据库。
2.1 实时数据存储
实时数据采用iHistorian实时数据库进行存储，实时数据库数据源自iFix采集的现场控制系统数据。存储频率默认为10s，可根据实际情况调整存储频率。
数据存储需要按照规范进行，按照设施、数据来源、位置、中控点描述等实现实时数据/历史数据存储。由于涉及多套设施和中控，为了便于识别和避免重复，实时参数点需要明确相应命名规则。在实时参数点命名时，增加区域位置识别信息，点命名规则如下。
（1）参数点命名组成：区域描述+位置描述+中控点描述+传感器类型，分隔符用“-/_”。
（2）区域描述：是指参数点所归属设施或设备所处物理区块，有层级关系，以下划线区分，如ZJ_ZW12-3。
（3）位置描述：说明参数点所归属设施或设备所处物理位置，可以和设备位置树相结合，加上设备名称;层级关系用下划线识别。
（4）中控点描述：直接取中控原Tag点即可。
2.2 关系数据存储
关系数据采用ORACLE 11g关系数据库进行存储，关系数据库数据部分源自现场用户的手工输入及Excel导入，部分则是由实时数据定时或人工转化为关系数据存入关系数据库。按照专业分别建立对应的生产数据，如生产数据、设备运行数据、作业数据等。从各种数据来源获取数据后，分专业及不同类型进行存储，针对已分类的保存数据，可以进行历史查询、数据统计曲线分析对比等。
数据分类主要包括注册信息、设施生产综合信息、生产参数信息、设备运行信息、储运信息、化验信息、节能减排信息。
2.3 实时转关系
iHistorian自带的SDK开发包，利用高性能API函数[4]进行数据调用，通过编制定时任务或手工采集页面调用API函数进行数据的查询读取转并转换为关系数据，保存至关系数据库中，完成实时数据到关系数据的转换。
3 结语
通过自动采集和手工录入的方式，能够及时读取到现场设备运行数据，同时，针对这两种方式，方案中提出不同的数据存储方式，基本上能够满足设备数据远传和存储的要求。后期在这个基础上，可以不断扩展，覆盖整个油田的相关设备。数据的自动化采集和存储能够打破现场数据孤岛，减轻工作人员的手工采集强度，也能够为其他系统提供有效的数据支持。
参考文献
[1] 张励.IFIX在西湖泵站自动化系统中的应用[J].自动化应用，2018（3）：90，99.
[2] 胡徐彦.海上平台油水处理系统的自动控制[J].油气田地面工程，2014（1）：72-73.
[3] 朱浩.iHistorian在集团公司数据平台的应用[J].自动化应用，2018（2）：79-80.
[4] 刘玉玲.实时数据库日志模块订阅与发布机制研究[D].北京交通大学，2008.
