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石油生产数据无线实时监测系统 李 芳 1 ,李 元 2 1. 黑龙江大学信息与计算中心,哈尔滨150080; 2.道外防疫站,哈尔滨150026 摘 要石油生产数据无线实时监测系统是应用于大庆原油生产领域的综合性的大型计算机网 络信息系统,具有很好经济效益和社会效益。本文介绍该系统的主要功能、结构和特点。 关键词石油生产;实时监测;无线网络 中图分类号TP393.07 文献标识码B 文章编号10092552200211006103 The Monitoring and Controlling Real - time Computer System of Petroleum Production Data LiFang 1 , LiYuan 2 1. Heilongjiang University, H arbin , 150080 , China ; 2. Daowai district Health and Epidemic Prevention H arbin, 150026 , China Abstract The monitoring and controlling real - time computer system of petroleum production data is a large computer - net ination system with economical and social valuable. This article introduces the main func2 tion , structure and character of this system. Keywords Petroleum production; Monitoring real - time ; Wireless net 网络技术、 信息技术的迅速发展,给生产管理的 现代化提供了有力的手段。石油生产数据无线实时 监测系统把无线网络与局域网结合起来,把生产现 场的主要生产数据的采集、 实时监测与采油厂的一 般的生产管理结合起来,帮助生产管理者及时掌握 油田生产现场情况,并及时排除故障,从而保证了生 产的平稳安全运行,产生了很好的经济效益与社会 效益。该系统已成为生产信息管理方面的一个成功 的范例。 本文介绍石油生产数据无线实时监测系统的功 能、 结构和特点。 1 石油生产数据无线实时监测系统概述 新开发的石油生产数据无线实时监测系统是应 用于大庆采油九厂原油生产领域的一个综合性的大 型计算机网络系统。是对分布在8000多平方千米 范围内的联合站、 转油站、 供热站、 计算间等四十 收稿日期20020513 作者简介李芳,女,1969年出生,讲师,主要从事计算机应用与经济 学方面的教学研究工作。 余座生产现场主要生产数据如压力、 温度、 液位等 进行采集,无线传输,多屏幕墙显示和多媒体信息查 询的实时监测系统。 全系统使用了七十余台计算机、 三十八部超短 波无线电台、 数百个传感器和变送器。实时采集的 数据多达160kb。近百个应用程序全部采用C语言 编写。 系统采用的主要技术有无线数据传输网络技 术、 一台计算机驱动多台显示器技术、 多媒体技术 等。在多媒体显示墙中使用了NEC - 5D20彩显分 辨率达12803 1024 、AGC图象卡、TPIS红外触摸屏, 以及扫描仪、 声霸卡、 视霸卡等多媒体设备。 该系统实现了如下技术指标 1上位机可同时接收下位机传输的数据; 2上位机数据更新的周期8 - 12分钟; 3厂调度室同时显示全厂35个下位机采集的 数据; 4系统24小时连续运行。 系统投入运行以来,稳定可靠,获得了很好的社 会效益和经济效益。减少了岗位工人的劳动强度, 162002年第11期 信 息 技 术 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 提高了油田生产的现代化管理水平。每年间接增产 原油近万吨。 2 石油生产数据无线实时监测系统的 结构与功能 该实时监测系统主要有数据采集系统、 无线传 输网络与局域网络系统、 多媒体显示墙及多媒体信 息查询系统等三个系统组成。 1数据采集系统 该系统由四座联合站、 一座转油站、 两座集气 站、 三座供热站和二十五座计量间共三十五个数据 采集子系统组成。 每个子系统配一台PC计算机以及AΠD板、 传 感器、 变送器等设备,其硬件结构如图1所示。 图1 数据采集系统硬件结构图 主要软件有数据采集程序、 现场显示程序、 参数 维护程序。完成采集、 显示、 维护以及数据无线传输 任务。 图2给出了各子系统的主要工作流程。 计量间各子系统的软件采用周期内随机启动, AΠD板采集数据。所有数据经过均值滤波与峰值滤 波,去掉现场突发性干扰,经过标度转换后输出或保 存。 串行口通讯和键盘响应都采用查询方式,避免 现场工人的错误操作引起死机现象。为适应不同的 工作环境和不断变化的系统容量,提供了参数维护 程序,方便工作现场维护。 2无线数据传输网及局域网系统 无线传输网由35个下位机和4个上位机组成, 下位机站点包括4座联合站、1座转油站、3座供热 站、2座集气站和25座计量间。上位机有厂综合调 度室、 一矿调度室、2矿调度室和计算机站。无线传 输网络结构如图3所示。 每个站点都配有计算机、 调制解调器、 无线电 台。在下位机中,除四个联合站单配数传机外,各站 点都与采集子系统合用一台计算机。 图2 采集子系统下位机软件框图 图3 无线传输网络结构 该系统的主要功能是通过无线网系统把35个 站点实时采集的生产数据可靠、 准确地传输到厂综 合调度室和两个矿调度室,为生产管理人员指挥生 产,排除突发性故障提供可靠的依据。 无线传输报文有四种数据报文、 控制报文、 检 测报文和故障报文。数据报文结构如图4所示。 在多点同时发送和多点同时接收的无线传输网 中,最难解决的技术关键是信道干扰和信号不同步 26 信 息 技 术 2002年第11期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 造成传输错误问题。对此,经过深入研究和多次试 验,采用了广播式发送 信道监听技术,以及设置 大小周期随机发送的同步方法。解决了关键技术难 题,保证了无线传输网数据传输的稳定可靠。 采油九厂的计算机局域网是由2个服务器、35 个网络节点组成。无线网与局域网实现了数据通 信,局域网的各个节点机可从无线网获得生产现场 的有关数据。 3多屏幕显示墙及多媒体信息查询系统 该系统包括厂部综合调度室、 一矿调度室、 二矿 调度室三个子系统。 在厂部综合调度室,为全面直观、 及时地反映油 田生产情况,采用了大屏幕显示切换和VG A多屏幕 显示技术,设计由22台显示器组成的多屏幕显示系 统。其结构如图5所示。 在实时显示各种生产数据的同时,能监测出不 正常的数据信号,及时报警。另外也能显示各联合 站的工艺流程图,并能介绍采油九厂的生产、 科研与 发展的情况。 多屏幕显示系统界面友好,图文并茂。在触摸 屏的支持下,查询信息,画面切换都十分方便。 图4 数据报文结构 图5 多屏幕显示系统结构图 该系统使用了计算机5台、NEC - 5D 20” 彩显4 台、AGC图形卡4个、TPIS触摸屏2个、 多屏幕卡6 套、14” 彩显18台,以及扫描仪、 声霸卡、 视霸卡等多 媒体设备。 主要应用程序有数据处理、 联合站图表生成、 计 量间数据加工显示和九厂概况介绍等程序。其中联 合站数据图表软件是在AGC图形卡,大屏幕和网络 环境下运行,共享局域网的生产数据,下转第66页 362002年第11期 信 息 技 术 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. w w w . b z f x w . c o m 网络设计中介质通常有三种,即双纹线、 同轴电 缆、 光缆。其中光缆主要应用在宽带和长距离传输 的网段,光缆本身不发电磁波,没有向外幅射电磁问 题,能抗外电磁波的幅射,因此光缆介质传输信息的 安全性最好。 在网络设计中,主干网及一些重要的局域网段, 应采用光缆介质。 2网络拓扑。网络拓扑关系到网络及其附属 设备的可用性,它还涉及到网络基础设施的可靠性 和安全性。因此拥有结构化的介质的物理路径,对 于降低停机时间有很重要作用。 3保证网络系统完整性,限制来访人员。 网络系统的完整性是指网络建成并可靠运行之 后,不要随便折卸网络的硬件设备,移作或暂借它 用。只有保障系统的完整性,才能使网络可靠安全 运行。 对路由器、 交换机、 防火墙、 各种服务器、 网络工 作站等都应严格限制来访人员,以防出现非授权访 问的可能性。 4环境安全控制。为了保护网络设施,必须进 行环境安全防护。环境安全防护包含以下内容火 灾水灾的预防、 环境和处置、 电源冗余及保护、 温度 控制、 湿度控制、 电磁防护、 防雷电干扰、 静电屏蔽、 清洁防尘等。 4 逻辑安全控制 逻辑安全控制是指在不同网段之间构造逻辑边 界,同时对不同网段之间的通信流量进行控制。逻 辑访问控制是通过对网段间的网络流量进行逻辑过 滤,来提供安全保障。 尽管流量过滤可以提供一定的安全保障,但由 于很容易实现IP欺骗,因此过滤方法应与其它安全 措施结合使用。 1路由边界 路由边界的规化设计是关系网络安全的重要一 环,它是联系主网和子网的通道,为此应先设计逻辑 边界,确定网络开放、 关闭程度,再制定路由器安全 方案。 2VLAN边界 VLAN边界是一组逻辑上的设备用户,可根据 功能、 部门、 应用等因素,将设备或用户组成群体而 无需考虑它们的地理位置。VLAN是将防火墙技术 由路由器扩宽到交换机的有效方法。 在网络设计中,合理的划分VLAN ,将有效地控 制网络流量,保护网络免受潜在的广播带来危害。 划分VLAN的方法很多。例如,可根据部分或工作 组来划分,将用户划分到不同的VLAN中,使大多数 用户通信量都在VLAN内进行。 3逻辑访问控制 对设备和网段的访问必须明确限制到需要访问 的个人。为此需要执行以下控制 预防控制用于识别每个授权用户,拒绝非授权 用户的访问。 探测控制用户记录和报告授权用户的行为,及 非授权用户的访问企图。 综上所述,InternetΠIntranet系统建设中存在各种 不安全因素,应该根据具体情况采取不同的安全对 策,确保网络运行安全。 责任编辑张棣 上接第63页实现数据表格显示、 打印、 四个联合站工 艺流程图显示、 多媒体信息查询等功能。 3 石油生产数据无线实时监测系统的 特点 该系统具有以下特点 1系统技术先进,实现了无线网与局域网的连 接。计算机局域网的节点可以实时的从无线网上获 得现场生产数据,大大地提高了油田生产的现代化 管理水平。 2在多点对多点的无线传输网络中,成功地解 决了报文同步与通道干扰问题,保证了无线传输网 的稳定和数据可靠。 3数据采集点分布面广、 采集量大。35个采 集子系统分布在8000多平方千米的范围,采集数据 达160K B。 参 考 文 献 [1] Green P E. Protocol conversion , IEEE Trans. Communication ,1982 , 343 257 - 268. [2] 赵锦蓉.通讯协议转换器及其构造.软件学报,1995 ,62 91 - 98. [3] RFC 1341MIME Multipurpose Internet Mail Extensions [s]. 1992. 6.责任编辑张棣 66 信 息 技 术 2002年第11期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载