基于WebAccess的油田联合站远程监控系统分析

    刘旭东++张乃禄++何振宇++颜瑾

    

    

    

    摘要：为了适应数字化油田、智慧油田的发展，文章研究基于WebAccess的联合站远程监控系统。该系统采用现场设备层、网络层、远程客户端三层架构，通过以太环网将联合站现场数据传输到数据库服务器。远程客户端使用标准的浏览器访问Web服务器，通过Internet，远程监控联合站现场运行状况，实现联合站远程监控和集中管理。运行表明，基于WebAccess的联合站远程监控系统，提高了联合站数字化、智能化水平，具有典型的应用示范作用。

    关键词：联合站：远程监控：WebAccess；以太环网

    近年来，随着数字化油田、智慧油田的发展，信息技术（IT）和自动化技术（AT）的融合成为当前研究的热点，基于Web网络技术的工业远程监控系统得到了越来越广泛的应用。将Web网络技术应用到油田监控系统中，可通过现场控制网络和Web将多个联合站互连起来，以达到资源共享、协同工作、远程监控和集中管理的目的。目前，联合站监控系统信息化程度低，油田数据数据无法实时共享，各监控现场之间容易形成“信息孤岛”局面。本文介绍了针对油田多个联合站的远程监控系统，该系统基于网际组态软件WebAccess，利用WebAccess的B/S网络架构，通过以太网和Internet，提供智能远程监控服务，实现联合站的远程监控。

    1 油田联合站远程监控系统组成

    基于WebAccess的油田联合站远程监控系统由现场设备层、网络层、远程监控层3个部分构成，系统组成如图1所示。

    1.1 现场设备层

    联合站现场设备层主要由传感器（流量计、压力传感器等）、输入输出模块和以太网组成，完成联合站数据的采集功能。传感器所采集的底层信息通过以太网传送至控制器进行处理。现场控制器接收监控主机的控制命令，利用输入输出模块对联合站电磁阀、水泵等设备进行控制。

    1.2 网络层

    网络层主要由光纤交换机、中心交换机组成。系统采用IOOM工业以太环网将各个联合站监控设备连接起来，以光纤作为传输介质，所有的光纤交换机最终汇集到中心交换机上，将各站点的现场数据通过统一的宽带平台进行信息传输，并能方便地实现各站点监控数据的综合集成。

    1.3 远程监控层

    远程监控层主要由监控主机、soL数据服务器、远程客户端、路由器、防火墙组成。监控主机用于监控所有联合站点运行情况，其上安装了监控节点和工程节点。监控主机作为监控节点，主要任务是采集现场数据；作为工程节点，主要任务是连接Internet，访问远程客户端。soL数据库服务器用于统一存放各联合站运行数据和系统运维数据，并进行数据分析和诊断，实现信息的共享与综合管理。远程客户端主要包括油田集团管理站、系统维修站。油田集团管理站主要对各站点运行状态进行远程监控和管理；系统维修站主要为系统提供及时的远程维护和技术支持。瘦客户端，主要指智能手机或平板电脑，油田领导透过瘦客户端可以随时了解和控制联合站现场的状况。

    2 监控系统软件设计

    系统采用基于浏览器的组态软件WebAccess7.2在WindowsNT4.O平台上进行开发，远程监控系统软件结构如图2所示。

    联合站数据采集节点通过TCP/IP驱动接口，将采集到的现场数据上传至工程节点，工程节点作为Web服务器向外发布，支持区域局域网或Internet的远程访问。远程客户端通过IE浏览器向Web服务器发出请求，通过应用逻辑层处理后，传送至数据库服务层的数据库进行分析处理。数据分析处理完后，数据库服务器将处理的结果返回给Web服务器，其经过必要的事务逻辑处理后，将以Web网页的形式转发至远程客户端，实现远程客户端的访问。

    3 系统主要功能实现

    3.1 客户端远程监控功能

    WebAccess是基于B/S架构的网际组态软件，允许用户将开发的监控系统发布到Internet网络上，异地用户在PC机上安装了WebAccess客户端后，就能够通过客户端实现远程数据实时监控。

    3.1.1 设置工程节点和监控节点

    WebAccess使用HTTP端口、TCP端口、次要TCP端口进行数据传送和下载，主要TCP端口用来将WebAccess工程节点文件下载到监控节点。次要TCP端口用于工程节点与监控节点、远程客户端之间的数据传输。如图3所示，对联合站远程监控系统的工程节点和监控节点进行配置。

    3.1.2 远程访问的端口映射

    登录工程节点和监控节点所对应的路由器，设置路由器的“虚拟服务器”，将HTTP端口、TCP端口、次要TCP端口号映射到监控主机的IP地址上，如图4所示。

    3.1.3 本地客户端和远程客户端监控

    本地PC机安装WebAccess客户端后，在登录界面中输入监控主机的IP地址，便可实现联合站本地监控。异地用户使用远程客户端访问联合站监控系统时，登录路由器的静态IP后，就可以实现对本地监控系统的远程访问和管理。

    3.2 报警管理功能

    当联合站发生异常情况时，系统能够进行实时监控，通过多种报警方式提醒相关人员进行控制。系统在报警管理中完成了以下功能：

    （l）闪烁。系统根据报警阈值，将图形组态中的数据进行了不同颜色的闪烁设定，当与图形关联的点的数值低于预警阈值时，该数据显示为绿色；高于报警阈值时，该点数值显示为红色并进行闪烁，直观地提示管理人员及时进行报警处理。（2）报警弹窗。系统出现报警时，监控主机屏幕上将自动弹出报警信息提示。同时，通过使用计算机设备中的扬声器系统，在组态系统中设置扬声器的发声间隔、频率和周期，所有的远程客户端均可以发出声音报警。（3）报警应答。当联合站远程监控系统中确切发生实时的报警情况时，工作人员均需要对报警弹窗进行确认应答，给系统一个确认信息，告知系统此项报警信息已被受理。如果在实时报警发生的过程中，监控人员并没有就此报警作出应答，报警弹窗也将一直保留在监控显示器上，提醒监控人员注意。（4）邮件报警。邮件报警功能是WebAccess提供的标准性功能，不需要使用第三方软件，每个报警监控参数点都可以单独向指定的邮箱发送E-mail邮件。

    3.3 数据记录显示功能

    数据库是远程监控系统的核心，为数据共享、系统集中管理提供了综合服务。本系统使用Webaccess自带的Access数据库作为实时数据库，用来存储动态信息，包括动态工艺参数、设备状态、报警主机报警状态等动态信息。同时使用soL sever作为关系型数据库，存储静态数据，包括联合站站内（电脱水器、沉降罐等）的参数数据和厂区环境数据。系统通过ODBC提供的应用程序编程接口（API），实现WebAccess与soL Server数据库通讯。如图5所示，设置好ODBC数据来源和接口，进入WebAccess工程管理界面，建立新的ODBC记录数据来源。便可从WebAccess中读取soLServer数据库中的数据。

    通过数据库，系统能够记录存储联合站的运行状态信息、报警记录、系统运行记录以及联合站现场各种数据。同时可将历史/实时数据以报表、趋势、E-mail等多种方式显示出来，并提供详细的历史数据查询功能。

    4 远程监控系统的特点

    4.1 Web远程监控

    远程客户端只需安装WebAccess客户端插件，登录Web服务器，通过Web浏览器就可以远程对联合站现场设备进行控制，真正做到了远程与现场的零距离监控，如有任何用户需要对联合站现场监控，只要安装一个WebAccess的免费客户程序即可。

    4.2 多种形式报警

    当联合站发生异常，产生报警时，管理人员可通过在线报警栏中的信息得知危险信息，在“报警摘要”画面中，不同的报警信息也会有不同的显示方式，系统提供语音报警、闪烁报警、弹窗报警、EMAIL报警等。实时报警信息在每一个监控页面不仅相同而且是全局联动的，本地或者远程监控操作人员可以及时发现报警信息，排除系统故障。

    4.3 支持智能终端

    油田领导及其他远程客户端，通过平板电脑或者智能手机等智能终端，通过油田内网或者Internet，就可以了解联合站运行状况，显示被控设备状态参数，并且可以在授权的情况下对运行参数做调整。

    5 结语

    （l）系统通过Internet，使用标准的浏览器就可以访问和操作各联合站点监控画面，实现了联合站的远程监控。并通过以太环网将各个监控站点及自控设备连接起来构成一个完整的、网络化的监控体系，实现了油田联合站监控系统集中管理，提高了联合站的管理效率。

    （2）系统可应用于其他油田联合站以及工业领域，其基于Web的网络优势使其在未来工业监控领域有较高的推广价值和广阔的发展前景。