数据采集SCADA系统的研发与应用

杨嘉琦

[摘 要] 油气集输过程中如压力、流量、温度等这些数据都需要进行实时监管来保证生产的正常运行。如何高效、可靠地采集这些关键数据，则离不开信息化技术的应用。文章阐述了基于油气物联网与云虚拟化这两项关键技术开发的数据采集SCADA系统项目。根据目前使用情况看，该项目的实施可有效地解决目前生产单位的迫切需求，具有“可推广、可复制”的应用前景。

[关键词] 信息化；数据采集；云技术；SCADA

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 03. 025

[中图分类号] TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）03- 0060- 04

1 概 述

油气集输系统是油田生产的重要组成环节，这部分数据不仅关系到井下的采收率与计产，还与安全环保有着密切联系。那么，为了确保生产能够持续稳定的运行，对这些数据的有效监管则显得尤为重要。物联网技术与云虚拟化技术越来越广泛的应用到油田生产中，只有利用好这些技术才能更好的服务于油田生产，提高油气田采收与开发效率。

2 SCADA系统设计

该项目结合吉林油田实际生产需求，进而研制出一套数据采集SCADA系统，其主要应用于井组自动化控制与实时数据采集传输等方面。该系统架构包括两个部分：首先，前端设备由传感器（Sensor）、可编程远程传输单元（RTU）、4G LTE通信模组、二次开发显示界面及相关电气器件等设备组成；其次，后端设备为云计算中心，包括Web管理软件服务器、实时数据库服务器、历史数据库服务器及IIS发布服务器等。最后，设立集中监控中心，通过B/S系统实现对现场数据的实时展示及下发相应指令控制，以便于专业技术人员进行决策与分析。

自主研发的SCADA系统与PLC系统、DSC系统相比，具有性价比更高、与无线通信网络搭配更加密切的特点，更为适合油田这样地域广阔的应用环境。

3 油田SCADA系统实际应用

目前，吉林油田各采油厂员工自然递减率较快，劳动强度逐年增加。尤为显著的是采油厂计量间的值班人员，往往要一职多岗，导致了生产数据提交滞后问题的出现。因此，解决计量间人员紧张问题，早日实现无人值守化管理迫在眉睫。经实际调研，在吉林油田新民采油厂三队实施了SCADA系统的建设与应用，通过采集油间压力、温度、质量流量、掺输流量及水间注水压力、流量来满足采油三队对日常生产数据的需求。利用自动化采集方式，可达到降低数据传输风险，减少人工劳动强度，提高办事效率，确保生产稳定运行的目的。

由图1可知，SCADA系统基本原理是利用RTU的AI输入端采集传感器信号，并通过A/D转换将模拟信号转换成数字信号，经4G传输至云端服务器。随之云服务器对采集数据进行集中处理，进而实现对数据的实时更新、历史数据定时存储、 IIS数据发布及B/S系统展示等功能。与第三方SCADA系统相比，自主研发的SCADA系统进行了更多优化配置，首次引入了主电路过欠压保护、短路自保、RTU异常声光报警等一系列功能，有效提高了设備的稳定性，进而降低设备维护成本。

如果说RTU是数字采集SCADA系统的核心，那么平台软件则是指挥这套核心设备的大脑。平台软件系统好不好用，是决定系统设计优劣的直接标准，而软件系统的稳定性是确保数据采集持续、准确的关键。云平台技术的兴起可有效解决这一难题，利用云端虚拟化技术可将服务器进行统一部署，进而实现数据的统一上传与统一存储。

系统软件本着“统一平台、资源共享”的原则，将SCADA系统作为一个子系统模块集成在已有的物联网信息化管理平台框架中，并利用单点登录方式进行系统登录。如图2所示，利用管理员账号登录信息管理平台，点击登陆即可进入如图3所示的信息管理平台主界面。

选择信息管理平台中的计量间功能子模块进入如图4所示的软件界面。

当前显示界面为27#井组数据采集流程。采集数据为单环注水压力、注水流量、干线压力、井环温度、压力、计产量油等，数据采集频率为10秒。通过该软件界面管理人员可清晰掌握集输系统下各类参数的实时状态，当发生问题时可针对相应问题进行整改，效果十分直观。在软件页面上端有导航标签，使用人员可进行点击对其他信息进行查看。

将实时采集的信息记录下来，并根据这些数据加以分析利用，SCADA系统才能够起到真正的作用。当然，只是将数据采集点记录下来保存在数据库中，其功能显然是不完整的。只有将相关数据进行分析，得出相关结论，形成报表进行输出，这样才能让数据“活”起来。

如图5所示，将采集的数据按照天进行统计，每隔半小时一次，这样管理人员即可针对不同时间段来对数据进行查看与分析，如数据差值比对、时间间隔产量差计算等。

4 应用效果

由于技术储备充分，该项目仅用时2个月就完成了新民采油厂三队5个计量间的数据采集系统建设。项目的实施真正意义上实现了“无纸化”办公模式，可以说为今后计量间无人值守管理提供了基础。由于系统均为通信公司自主研发，无需第三方公司介入，可为采油厂节省维护费用百万余元。相信随着更多自动化设备的陆续上线，不仅在生产效率上得到有效提高，还可为人员急缺方面带来帮助。

主要参考文献

[1]赵鹏，刘成龙，陈亮. SCADA系统在油田生产中的应用[J]. 中国新技术新产品，2014（8）：8.

[2]李鑫，王海生，赖丰利，等. 多种通信技术在油田SCADA系统中的组合应用[J]. 信息系统工程，2014（10）：77-78.

[3]王尊天.SCADA系统在油田应用中的探析[J].中国管理信息化， 2016，19（15）：147-148.