数据采集与监控系统技术方案0403

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1、2014年年4月月 东方地球物理公司信息技术中心 北京中油瑞飞信息技术有限责任公司 真情合作 激情创新 P 2 系统概述 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统是以计算机技术、通信技术以及自动化技术为基础的生产监控系统，目前已经广泛应用于石油、化工、电力、给水等各领域。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。 真情合作 激情创新 P 3 数据采集：实时感知生产过程中的各项数据，通过有线或者无线方式上传到数据采集模块（RTU）中； 传输网络：感知层的数据上传到数据采集层的网

2、络链路，包括有线及无线两种方式； 数据汇聚：汇集、存储现场数据，为生产监控及其他应用提供数据； 生产监控：集中展示现场数据及设备状态，为值班人员提供数据依据及控制手段。 GPRS/CDMA 数传电台 数据 服务器 实时历史数据库 生产 监控 远程 控制 分析 优化 智能 预警 报表 生成 WEB 发布 生 产 监 控 数 据 汇 聚 传 输 网 络 数 据 采 集 光纤 温度 压力 流量 执行器 RTU 系统架构：SCADA系统架构从下到上共分为数据采集、传输网络、数据汇聚、生产监控四个层次。 系统 管理 系统架构 真情合作 激情创新 P 4 数据采集 数据采集的数据根据生产流程的不同而不同。

3、 油压、回压、套压、电流、电压、载荷、位移、冲程、抽油机启停、抽油机状态、油温、加热器温度、加热器状态、加热器电流 抽油机井 油压、回压、套压、转速、泵电流、泵状态、载荷、扭矩 螺杆泵井 油压、回压、套压、泵电流、泵状态、加热器温度、加热器状态、加热器电流、远程启停 电泵井 油压、套压、输压、油温、安全阀开关、安全阀状态 采气井 压力、温度、液位、流量、液位、阀门状态、阀门开关、泵状态、泵启停 联合站 压力、温度、液位、流量、液位、阀门状态、阀门开关、泵状态、泵启停、压缩机启停、压缩机状态 增压站 真情合作 激情创新 P 5 数据采集 无线温变 无线压变 无线功图 有线温变 有线温变 有线功图

4、 无线 SCADA 监控中心监控中心 信号电缆 通信电缆 通信设施 油井 电量模块 真情合作 激情创新 P 6 数据采集 联合站&增压站 真情合作 激情创新 P 7 变送器 RTU/PLC/DCS/ESD 数据传输 变送器到数据采集模块或控制器的数据传输分为有线和无线两种方式。 变送器 通过电缆将变送器与数据采集模块/控制器相连，数据采集模块/控制器通过电压、电流信号或者通信协议检测现场的过程信号。 电压信号 通信总线 （MODBUS/PROFIBUS) 有线方式 电动执行机构 变频器 电流信号 真情合作 激情创新 P 8 变送器 RTU/PLC/DCS/ESD 数据传输 变送器到数据采集模块

5、或控制器的数据传输分为有线和无线两种方式。 无线方式 RTU 目前无线仪表通讯主要采用ZigBee协议，该协议是基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗的无线通信技术，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。 ZigBee 无线温变 无线压变 无线功图 电量模块 真情合作 激情创新 P 9 RTU/PLC/DCS/ESD SCADA监控软件 数据传输 数据采集模块或控制器到SCADA监控软件的数据传输方式同样也分为有线和无线两种方式。 有线方式 通过同轴电缆、自建光纤、ADSL、DDN等网络方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。 SCADA监控中心 PLC/DCS/

6、ESD 自建光纤/同轴电缆 网络网络 运营商运营商 ADSL/DDN 真情合作 激情创新 P 10 RTU/PLC/DCS/ESD SCADA监控软件 数据传输 数据采集模块或控制器到SCADA监控软件的数据传输方式同样也分为有线和无线两种方式。 无线方式 通过GPRS/CDMA、数传电台/网桥等方式实现控制系统和SCADA监控软件的通信。 SCADA监控中心 PLC/DCS/ESD GPRS 网桥 网络网络 运营商运营商 真情合作 激情创新 P 11 数据汇聚 数据汇聚系统，是SCADA监控系统的心脏，负责整个系统数据的处理。主要功能： 实现对现场设备数据的采集； 实时/历史数据压缩、存储以

7、及查询； 为上层应用提供稳定可靠的数据。 数据 服务器 标准通信协议 应 用 平 台 数 据 汇 聚 数数 据据 采采 集集 数数 据据 压压 缩缩 数数 据据 存存 储储 数数 据据 查查 询询 通信接口 生产监控 分析优化 客户服务 移动应用 资源管理 数 据 采 集 温度 压力 流量 执行器 RTU 真情合作 激情创新 P 12 SCADA监控 数据采集模块/控制系统将数据通过有线或者无线网络上传到监控中心的SCADA软件中，在监控中心实现生产监控、远程控制、分析优化、智能预警、报表生成、WEB发布、系统维护等各项生产和管理功能。 生产监控 远程控制 分析优化 智能预警 报表生成 WEB

8、发布 系统维护 真情合作 激情创新 P 13 SCADA监控 生产监控 对生产过程的压力、温度、流量、液位、设备运行状态等各项参数进行实时采集和监控，协助操作员全面掌握生产现场的运行情况，确保生产过程的安全、稳定、可靠。 真情合作 激情创新 P 14 井口截断阀 电动执行机构 水泵 增压机 SCADA监控 远程控制 操作人员实时监测现场的生产数据和设备运行状态，根据生产过程的需要在控制室远程控制现场阀门、泵等设备的启停、开关以及设备运行参数的调整。 真情合作 激情创新 P 15 SCADA监控 分析优化 通过理论分析、逻辑运算、曲线拟合等数据分析手段，生成各种诊断数据和分析曲线，帮助值班员深入

9、了解、全面掌握现场生产情况，及时对生产过程进行控制、调整和优化 真情合作 激情创新 P 16 生产现场 监控中心 SCADA监控 智能预警 对生产数据和设备运行状态根据预设参数进行实时分析，一旦参数越限或设备运行状态发生故障，系统会及时发出声光预警信息，值班员根据预警信息提前进行生产过程调整。 真情合作 激情创新 P 17 SCADA监控 报表生成 根据值班人员的生产需要，自动生成日报、月报以及年报等数据分析报表，帮助值班人员进行生产过程分析、产量统计，为公司的生产经营提供科学、可靠的数据。 真情合作 激情创新 P 18 SCADA监控 WEB发布 通过WEB发布和网络技术，实现远程管理、实时

10、监控、技术决策和移动终端等功能，对设备和现场生产状况进行实时跟踪和控制，扩大了SCADA系统的监控范围。 真情合作 激情创新 P 19 SCADA监控 系统管理 包括用户管理、密码管理、权限管理、报警门限设置用户指南（操作手册及维护手册）、退出系统等功能，为系统管理员提供系统维护、诊断、参数设置的接口。 真情合作 激情创新 P 20 RTU产品涉及2个平台3个系列： 安 全 型 RTU （ Smart Security ） 和 增 强 型 RTU （Smart PLUS）两类采用ARM平台，属于高端性能 产品，可应用在控制要求较为复杂的站控系统； 井口RTU（Smart LITE）系列采用Co

11、rtex-M3平台的 低功耗产品，适合在各种井口使用。 所有RTU产品可满足野外恶劣工业环境下的测控要求； RTU产品：通过CE认证，主要面向站场、 阀室等控制要求较高的生产场所； 基于M3平台的低功耗RTU产品：面向油气 井水井井口的应用，可通过市电或太阳能等 多种供电方式，可满足野外使用要求。 通用RTU 专用型RTU 数据安全RTU 名 称 平台 备注 Smart Security ARM 数据安全型RTU Smart PLUS ARM 增强型，站场、阀室RTU Smart LITE 200 M3 无线/无线RTU，井场 Smart LITE 300 M3 综合RTU，井场 自主研发产品

12、 采集控制产品 真情合作 激情创新 P 21 具备信源级加解密安全型RTU/PLC 具备安全证书管理、证书分发、密钥管理与分发的SCADA系统 可通过RTU/PLC安全网关实现已建系统与安全SCADA系统实现无缝接入 与已建SCADA系统兼容 自主研发产品 工业安全控制系统应用 真情合作 激情创新 P 22 中油瑞飞依据油气生产物联网A11建设需 求，推出基于有线、无线的一体化解决方 案，形成基于RTU的成套的仪器仪表产品。 无线仪表遵循Zigbee PRO 通信标准，现 场安装部署灵活、便捷。 用户可根据实际生产需要，选择适宜的仪 器仪表，实现生产数据的全天候采集，并 为生产运行、管理决策提

13、供实时准确的数 据，从而实现生产的高效、安全运行。 电参数 无线示功仪 有线载荷 有线位移 有线温度 无线温度 有线压力 无线压力 名 称 备 注 无线压力变送器 压力数据测量 无线温度变送器 温度测量 无线载荷位移一 体化传感器 功图，冲次测量 有线位移传感器 位移测量 有线载荷传感器 载荷测量 有线压力传感器 压力测量 有线温度传感器 温度测量 电机参数测量模 块 电参数测量与电机保护 自主研发产品 仪器仪表产品 真情合作 激情创新 P 23 名 称 备注 ICS- Zigbee 基于Zigbee通信模块 ICS-GPRS 2.5G工业级通信模块 ICS-EVDO 3G工业级通信模块 无

14、线 通 信 模 块 基 于 Zigbee 、 2.5G 、3G/LTE等网络制式，实现与RTU灵活搭配，适应不同油田通信基础建设的差异化需求，目前已在油气开采井口数据远程传输领域得到运用。 基于Zigbee无线通信设备，主要用于工业现场的无 线传感器数据采集； 基于2.5G 的GPRS/CDMA无线调制解调器，2.5G 网络覆盖良好，可实现网络通信、短信、语音等功 能，主要用于无线数据远传。 基于3G 的CDMA2000无线调制解调器，通信速率 快，可以用于无线视频数据传输，能承载D1的数据 传输量。 Zigbee 2.5G 3G/LTE 通信设备 自主研发产品 真情合作 激情创新 P 24

15、中油瑞飞密切关注、跟踪国内外自动化软件的发展趋势，吸收、借鉴行业内外的成功经验，通过内部人才培养和外部人才引进相结合的方式，组建SCADA研发队伍，站在当前技术发展的前沿，积极创新，研发自有的SCADA系统软件：RFSCADA。目前已经在海南福山油田和北京油气调控中心得到推广应用。 SCADA著作权登记证书 画面组态 实时运行 自主研发产品 生产综合监控平台SCADA软件 真情合作 激情创新 P 25 特点： 安全性：自主研发，掌握全部源代码，可为客户提供统一工业控制安全实施方案； 可靠性：模块冗余设计、多机间冗余设计确保数据可靠； 丰富的表现形式：应用多媒体技术，实现集成文字、图片、声音、视频、动画一体的展示方式； 海量数据处理能力：实现大数据量稳定采集与监控，海量历史数据回放与分析； 分布式管理：采用模块化设计和软总线技术，使得客户可以像搭积木一样配置SCADA系统，真正做到随需而变； 强化行业特色：针对油气行业提供井口功图展示及功况分析等专有模块。 性能： 支持采集设备（RTU、PLC等）数量1000台以上，单机采集数据点数10万点以上； 画面数据刷新速度小于1秒，指令下发响应时间小于3秒，画面切换速度小于2秒，冗余切换时间小于3秒； 运行时CPU占用