智慧油田矿区建设中供水供电测控技术的应用研究

郭景礼，张宏胜，葛建军，孙宝磊，曲　娜，李海侠

( 1.华北油田公司 供水供电服务中心, 河北 任丘 062552；2.华北油田公司 水电厂, 河北 任丘 062552)



智慧油田矿区建设中供水供电测控技术的应用研究

郭景礼1，张宏胜1，葛建军1，孙宝磊1，曲娜1，李海侠2

( 1.华北油田公司 供水供电服务中心, 河北 任丘 062552；2.华北油田公司 水电厂, 河北 任丘 062552)

摘要：在智慧油田矿区建设中，利用局域网、物联网及信息技术，对供水供电系统的运行设施实现智能化运行、智能化识别、智能化立体感知及智能化自动监管。对供水供电系统数据、运行状态以及环境工况等信息进行分析处理，并自动嵌入智慧矿区业务流程，可促进供水供电测控技术与智慧矿区各分系统的全面融合及高效运行。

关键词：智慧油田；自动化监管；智能化；测控技术

智慧油田矿区是数字城市与物联网相结合的产物。通过应用智能计算技术，使油田矿区供水供电系统与矿区管理、居民服务、公用事业和公众安全等矿区业务组成的关键基础设施和服务相互联，使其更高效、更智能[1]。智慧矿区与局域网、物联网相结合，实现油田矿区供水系统管网、低压供配电网和各类用户负荷全过程的远程实时监测及自动控制，实现对水网、电网能量分布的实时调节和优化调度运行。根据用水量和用电量的变化，合理而科学地调配供水供电设施，可提高运行设备功效及负载率，降低损耗，有效配置现有供水供电资源，确保矿区供水供电网高效、可靠运行。

1供水供电测控系统设计

1.1测控系统组成

油田矿区供水供电测控系统(见图1)是智慧矿区建设的基础。测控系统由主站服务器、工作站、交换机、数显大屏，子站系统，供水、远方测控终端、通信系统、现场测控仪表和智能现场一次设备，以及测控系统调度管理软件平台等几大部分构成。在供水供电中心测控大楼内设测控系统主站，通过局域网和GPRS无线网络，与系统远方测控终端数据传输设备建立连接。有线、无线数据传输设备通过端口直接与现场数据采集装置相接，实现电气部分集中管理和远程分散控制，不受距离和组网的限制。

图1　油田矿区供水供电测控系统

油田矿区供水供电测控系统将在用各信息系统优化整合并高度集成，通过网络和数据库接口，实现与信息系统、管理系统的组网互联，相互渗透，互为补充，使其局部各子系统信息、资源、任务和功能成为集成系统的共享资源，从而使整个系统实现快速、高效、安全和经济运行[2]。

1.2系统结构

油田矿区供水供电测控系统软件采用SCADA，硬件由串口服务器、网络交换机、供电系统服务器、供水系统服务器、视频图像服务器、大屏图像控制器、WEB服务器和数据监测控制工作站等构成。

1.3数据库

1)工业级实时数据库。由2套相互冗余的工业级实时数据库，为实时在线监视每个工艺过程点的现场情况提供数据来源，通过清晰、精确的操作情况画面，可浏览当前的生产情况，为公司的生产管理和调度、数据分析、决策支持及远程在线浏览提供实时数据服务和多种数据管理功能。

2)工业级历史数据库。存储每个工艺过程点以及事故报警、操作记录等数据，可以实现历史数据的检索、统计和分析，实现生产过程中典型的应用功能，为其他管理软件提供高效的数据接口。系统网络拓扑结构示意图如图2所示。

图2　系统网络拓扑结构示意图

3) WEB数据库。采用数据库管理系统存储数据信息，提供公司局域网中WEB查询接口方式访问的数据库资源，对外提供包含表单的WEB页面作为访问接口，查询结果以包含数据列表的WEB页面形式返回给用户。

2测控平台

测控平台包括下述内容。

1)分站数据集成平台。该平台是各个分站实时数据集成及汇总平台。制订标准的数据规范，构建数据模型，对数据进行双向处理、传输[3]。对上行的原始数据自动进行检查、分析与处理，并生成规范数据，把形成的控制指令、操作下行传输到控制终端。

2)数据库集成平台。该平台是实时数据的冗余、分配和存储的平台，历史数据库分区管理。支持3年以上历史数据的连续存储、分析与查询，支持多种数据类型以毫秒级数据采集与存储，单台数据库服务器可以稳定支持10万监控点以上的数据存储。

3)界面集成平台。该平台是分站画面的汇总展示，对整个生产系统进行分系统展示和管理(见图3)，主要包括各类菜单画面，主装置监控画面，以及水、电系统等主要设备状态模拟图，设备运行状态转换顺序流程图，设备运行工况图、各类棒图和曲线图，各类记录报告，操作及事故处理指导，以及计算机网络系统设备运行状态图等(见图4)。

图3　实时采集现场运行设备数据

图4　实时采集现场运行设备状态

4)WEB发布平台。该平台画面作为浏览器页面模式发布。通过浏览器可实现对系统的画面浏览，进行设备的授权控制，可查看报表、历史趋势以及报警记录。

5)历史趋势及报表平台。该平台是历史趋势和历史报表的展示。支持各类操作记录、趋势记录和报表记录，各种记录、报表及曲线打印以及画面及屏幕拷贝。

6)故障报警平台。该平台包括各类事故和故障记录，各类异常报警和状变记录，事故追忆及相关量记录，数据超限声光报警，系统自动作出应急处理，并弹出相关画面。

3应用与实践

3.1现场实践

油田矿区供水供电测控技术在信息中心、采一、钻研院、六小区和测井配等配电室，任七、任五、创业和华盛等供水站，矿区各水源井投入试生产运行以来，运行效果良好，实现了对供水供电网运行的智能在线监测、快速预测和快速检测，提高了快速响应能力[4]。应用该系统，能够避免供水供电网出现紧急状态，降低大面积故障风险，使矿区供水供配电系统运行更加灵活便利、稳定可靠。

3.2应用分析

结合油田矿区供水供电系统生产运行的特点，对智慧矿区建设中供水供电测控技术进行应用研究，通过油田矿区的局域网、光纤信道以及中国移动无线数据传输网络，建设一套适合油田矿区供水供电系统运行特点的集中管理测控系统，是油田矿区供水供电连续、稳定、可靠运行的基本保障条件，也是提高矿区供水供电设施、供水管网和低压配电网等合理、高效和优化运行的技术手段[5]；同时，为进一步提高油田矿区供水供电系统测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化以及信息互动化提供了基础。

4结语

随着智慧油田智慧矿区建设及城市化进程的加快，按照油田公司智能化、数字化和信息化发展的要求，应对油田矿区供水供电系统及配套设施进行优化整合，统筹规划，使之成为高效低耗、环境优美和管理科学的智慧油田矿区供水供电系统。

参考文献

[1] 蔡自兴，等.智能控制原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2014.

[2] 冉学文，宋志兰.物联网技术[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3] 郭景礼,陈寿新,肖军娜.智能配电网技术在油田智慧矿区建设中的应用[J].新技术新工艺,2014(10):32-35.

[4] 邬捷龙.电网运行监控技术[M].北京：中国电力出版社，2014.

[5] 左亚芳.电网调度与监控[M]. 北京：中国电力出版社，2013.

责任编辑马彤

Application Research in the Construction of Wisdom Oilfield With Water Power Measurement and Control Technology

GUO Jingli1， ZHANG Hongsheng1， GE Jianjun1， SUN Baolei1， QU Na1， LI Haixia2

(1.Water and Electricity Supply Service Center of Petro China Huabei Oilfield Company Hebei， Renqiu 062552， China；2.Huabei Oilfield Company Hydroelectric Power Station， Renqiu 062552， China)

Abstract：In the construction of wisdom oilfield, making use of local area network, internet and information technology to achieve intelligent operation, intelligent recognition, intelligent three-dimensional perception and intelligent automatic regulation.The power supply system of water supply data, running state and environmental conditions and other information is analyzed in a full range of perception. The use of LAN, internet and information technology and business process mining area automatically embedded wisdom, can promote the mining area water supply power measurement, control technology and intelligence of each subsystem comprehensive integration and efficient operation.

Key words:wisdom oilfield, automatic regulation, intelligent, measurement and control technology

收稿日期：2014-07-28

作者简介：郭景礼(1958-)，男 ，电气工程师 主要从事企业电气自动化设计及管理等方面的研究。

中图分类号：TP 273

文献标志码:A