基于Web的天然气计量远程实时管理系统

刘红广 刘新艳

（1、大庆油田有限责任公司第四采油厂工程技术大队，黑龙江 大庆 1630002、大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿902队，黑龙江 大庆 163000）

外输天然气的计量是我厂与天然气公司进行天然气交接的凭证，对天然气的管理直接关系到我厂的经济效益。2002年2月，第四采油厂工程技术大队仪表室自主研制天然气实时监测系统，实现了6个外输计量口的外输气和返输气精确计量。为进一步提升我厂外输天然气生产管理水平，使管理人员快速、准确地掌握天然气计量系统实时信息，2004年开发研制外输天然气计量远程实时管理系统。

1 系统设计

1.1 网络设计

天然气计量远程实时管理系统的硬件系统纵向包括两个层次:现场天然气计量系统和管理层终端。为了能够远程监测天然气运行情况，必须能够通过局域网访问天然气的相关服务器。这可以通过将天然气自动化的相关服务器连接到局域网实现，但这样将带来巨大的安全隐患。而如果采用Internet思想和技术构建天然气计量远程实时管理网络系统，既可以实现上述目标，又能保证天然气系统的相对独立性和网络安全性。

1.2 Active X控件设计

为实现在浏览器端监测天然气运行态势和数据，系统整体框架用Active X控件实现。。Active X控件首先必须能够做到在浏览器端读取服务器上的天然气运行态势图的图形文件，因而需要进行Internet程序设计。另外，基于Internet的天然气计量系统动态图形处理系统的主要功能就是根据Internet上下载的图形描述文件，绘制天然气运行趋势图，因此有必要对它的图形描述文件结构进行分析。在天然气计量系统中，所有的运行图(包括实时数据、实时数据表格等)都组织在统一的数据结构—图形描述文件中，该图形描述文件由工具DAMAP根据实时数据库、设备属性数据库、地理信息数据库生成，它包含图形描述和数据及与各种数据库的联接信息。在天然气计量系统中，图形是按层组织的，每一幅图有一个包含该图所有图层信息的map文件，每一幅图又可根据需要分为若干数目的图层。

在Active X控件中，可以根据组合框中的选择，在浏览器窗口显示天然气计量的生产技术参数、运行参数、运行趋势图等。而远程数据传送则由处于实时数据库服务器端的DCOM来完成，实时数据库系统则使用原有系统，避免重复开发和维护。

1.3 实时数据库

实时数据是监控系统最基本的资源，而实时数据库则是作为整个监控组态环境数据处理和管理的核心。实时数据库与基于传统数据库技术的数据库在原理、实现技术、功能和系统性能方面有很大的不同。传统的数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维护数据的完整性、一致性，其性能目标是高的系统吞吐量和低的代价，并不考虑有关数据及其处理的定时限制。

实时数据库，其数据和事务都有显式定时限制，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。但实时数据库并不是数据库技术和实时系统两者的简单结合，它在概念、理论、技术、方法和机制方面具备自身特点。

监控组态软件的实时数据库，吸取了DCS实时数据库设计思想，支持并发处理，具有分布式网络的功能，并在实时数据、实时事务及内部缓存处理等方面有其自身特点。

1.4 数据采集

力控3.1运用I/O驱动程序从设备中读写数据，每个I/O驱动程序支持特定硬件。力控3.1组态软件首先通过驱动程序软件接口从现场的过程硬件中获取数据，存入力控3.1的内部数据库(DB)，应用软件 (如力控3.1的画面运行程序、报表生成程序等)从力控3.1内部数据库中获取来自过程硬件的信息，实现在画面上动态地显示现场各过程硬件的运行状态，数据也可以按相反的顺序写回现场过程硬件，执行控制操作。

如图2所示,I/O Server直接负责从设备采集实时数据并将操作命令下达给设备,I/O Server的可靠性将直接影响组态软件的性能。在大多数情况下，I/O Server是与设备相关的，即针对某种设备的驱动程序不能驱动其它种类的设备。一般，设备制造商会提供PC与设备间进行数字通讯的接口协议和物理接口标准。物理接口标准规定使用何种通讯介质、链路层的接口标准，如 RS232、RS485、以太网等；接口协议规定通讯双方约定的命令及数据响应格式、数据校验方式等。I/O Server主要是按照接口协议的规定向设备发送数据请求命令，对返回收据进行拆包，从中分离出所需数据（即组态的数据连接项和设备状态数据）。多数设备的通讯接口协议都有若干条读写命令，分别用来读写设备上不同类别的数据，而每一条命令又可以读写同类别的多条数据，具体能读写几条是由接口协议规定的。使用组态软件做I/O数据连接的工程技术人员不必了解这些细节，只需按照I/O Server的说明书组态数据库变量与设备数据项的对应关系即可。I/O Server首先要将组态的数据连接项按照接口协议的要求按照类别分好，把通过一次读写操作能够处理的数据连接项存放在一起，称做一个数据包。I/O Server主要以数据包为单位进行数据处理，这样会大大提高通讯效率。

1.5 系统的web发布

根据实际生产需要，天然气实时监测系统中用于web发布的主要画面有：数据显示、设置运行参数、历史趋势、web报表。

2 系统功能及特点

2.1 系统功能

(1)建立分布式实时数据库，存储实时采集的天然气生产数据；(2)实时显示和查询天然气计量的生产技术参数，为技术人员科学管理天然气提供科学依据；(3)实时浏览天然气日报表，确保历史资料的准确性；(4)在局域网（LAN）上动态显示天然气实时计量监测系统运行状况。

2.2 系统特点

(1)客户共享服务器端软件，节约软硬件费用；(2)多客户并发，即多个客户可以同时与服务器连接;(3)方便维护，维护只需在服务器端进行，节约了维护费用;(4)操作简单，普通的浏览器操作即可。

3 结束语

天然气实时监测系统基于web来实现信息交互、综合与共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问，真正做到局域和远程信息的实时监控，数据资源的综合共享，以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。使得油田生产管理人员足不出户就可以对整个油田天然气计量实现监视、实时控制和适当的维护。

[1]杨竞,基于Internet/Intranet的分布式动态Web应用系统开发技术[C]，微电脑世界周刊,2000.5

[2]计算机网络与internet教程，华中理工大学出版社[M]，1998