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数字化油田方案

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数字化 油田 方案
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1数字化油田解决方案二○一二年23第一部分 数字化油田解决方案——抽油机故障诊断专家系统第一章 高抽油机的工作效率,保障抽油机安全运行是提高产量的主要措施。多数油田生产企业采用人工巡检的方式来对抽油机进行维护。这种方式虽然有一定效果,但是,由于人员有限和技术手段的落后,使得企业无法及时掌握每一台抽油机的运行状况,从而不能及时对抽油机出现的故障进行排除。随着计算机技术和通信技术的快速发展,以及油田自动化发展的需要,辽河油田公司采用抽油机监控管理系统,通过抽油机现场采集终端实时传送的现场生产数据,实现数据的实时监控,及示功图的显示。但该监控系统只能实现对抽油机运行参数的监控,及示功图的显示,不能实现对抽油机运行状况的综合分析,为了更好的对抽油机的整体运行做出判断,并对所监测到的抽油机的各项运行参数进行综合分析,本方案设计了一套故障诊断专家系统进行分析。家系统分为 10 类:解释型、诊断型、预测型、设计型、规划型、控制型、监测型、维修型、教育型和调试型。本系统采用的是故障诊断专家系统。这类专家系统是根据输入的信息推出相应的对象存在的故障、找出产生故障的原因并给出排除故障的方案。由于现象与故障之间不一定存在严格的对应关系,因此在建造这类系统时,需要掌握有关对象较全面的知识,并能处理多种故障同时并存及间歇性故障等情况。(1)启发性,不仅能使用逻辑知识,也能能使用启发性知识,它运用规范的专门知识和直觉的评判知识进行判断、推理和联想,实现问题求解。 (2)透明性,它使用户在对专家系统结构不了解的情况下,可以进行相互交往,并了解知识的内容和推理思路,系统还能回答用户的一些有关系统自身行为的问题。 4(3)灵活性,专家系统的知识与推理机构的分离,使系统不断接纳新的知识,从而确保系统内知识不断增长以满足商业和研究的需要。第二章 计目标针对辽河油田公司抽油机监控管理系统只能实现对抽油机运行参数的监控,及示功图的显示,而不能实现对抽油机运行状况的综合分析的不足,设计一套抽油机故障诊断系统,实现对抽油机故障的诊断,并能快速有效的给出应急方案,为排除抽油机故障提供了很好的帮助。 家系统总体设计和功能说明按照专家系统的设计原则,本方案将抽油机故障诊断专家系统的基本结构分为下六个部分:人机接口,全局数据库,抽油机运行参数数据库,知识库,故障诊断模块、知识库管理模块。总体结构如图 2示。人机接口全局数据库数据采集系统征兆获取诊断推理诊断解释矩阵库管理模块征兆实事库规则库故障库知识库抽油机运行参数数据库用户图 2家系统结构图人机接口是工作人员操作抽油机故障诊断专家系统的人机交互界面,完成各种对专家系统的操作。全局数据库是用来记录系统的运行过程,存放各个功能模块的中间运行结果、数据或状态,同时使各种不同类型的知识能够协同工作,并为解释模块的解释工作提供依据。全局数据库由任务安排表、规划表和结果表组成。任务安排表主要记录等待执行的任务;规划表由一些记录当前状态和当前要处理数据的全程变量组成:结果表示一些记录中间结果和最终结果的全程量。5抽油机运行参数数据库用来存放实时采集来的抽油机的运行数据,是故障诊断的主要数据来源,主要是抽油机的三相电压电流、载荷、位移、振动等数据。知识库包括征兆事实库,规则库和故障库。征兆事实库用于存放系统推理过程中需要的和推理过程中产生的征兆事实,征兆事实是故障诊断的基本依据。其获取过程一般是通过对抽油机参数数据库中的数据进行分析,得到特征数据,比如,振动加速度的最大最小值,电压电流的平均值,示功图面积值等。再对得到的特征数据按照一定原则进行抽象,得到征兆事实。规则库用于存储领域专家和其他知识源对抽油机的各种故障的推理规则,是知识库最重要的组成部分。故障库主要存储经诊断推理后的故障名称,以及相对应的操作建议和解决方案。故障诊断模块主要完成对抽油机的故障诊断工作,由征兆获取、诊断推理和诊断解释三个部分构成。征兆获取分为两种方式:自动获取和手动获取。自动获取是系统根据程序自动对抽油机运行参数进行分析和抽象得到征兆事实;手动获取主要由领域专家采用人机对话的方式手动选择进行补充,完成对示功图和抽油机运行环境的特征到征兆事实的抽象。诊断推理模块的工作是利用己获取的征兆实事按照推理规则进行推理得出抽油机的故障。诊断推理模块由自动诊断和手动诊断组成。自动诊断是利用当前获得的征兆事实自动完成诊断任务;手动诊断则是通过手动补充征兆或回答一些问题,结合当前征兆和自动诊断实事得出诊断结果。诊断解释单元负责在整个诊断推理过程中,对问题求解的依据和知识的应用向用户解释,以提高诊断系统的可理解性和透明性。知识库管理模块主要完成对各类知识的查询、修改、添加、删除和知识定位、知识存储等日常管理功能。第三章 家系统选择根据诊断推理模式的不同进行分类,故障诊断专家系统可分为基于规则的系统、基于事例的系统和基于行为的系统。由于人类的智能行为还没有得到充分认识,基于事例和基于行为的诊断系统在理论和算法研究上还都不很完善,在缺少足够能反映和包含实际故障信息的样本的情况下,同样不能很好地与工程实际相结合。由于基于规则的诊断系统具有表达直观、形式统一、模块性强和推理机制简单等特点,本方案采用此种诊断模式。家系统知识的表示常见的并且最能为广大非程序员用户接受的表示方法有:语义网络、框架和产生式。考虑到本系统的规模,并利用产生式的既有描述性又有过程性的特点,6本专家系统采用产生式来表示知识。每一条都知识是一个精炼的模块,可以对它进行修改或替换而不会影响其它知识,建立在这种知识库之上的专家系统既能非常灵活的适应情况的变化,又能解决复杂的问题。采用产生式规则来表示故障诊断知识,表示形式为: (H, E))其中, E 是知识的前提条件,它既可以是单个条件,也可以是用 是结论,它可以是单一结论,也可以是多个结论。,E)是该条知识的可信度,称为可信度因子或规则强度。,E)在[-1,l]上取值,它指出当前提条件 E 所对应的证据为真时,它对结论为真的支持程度,通常由领域专家直接给出。若证据 E 的出现增加结论 H 为真的可信度,则 ,E)>0,证据 E 的出现越是支持 H 为真,,E)的值越大;反之,,E)<0,证据的出现越是支持 H 为假,,E)的值就越小;若证据的出现与否与 H 无关,则使 , E)=0,确定性知识 ,E)=l。识的获取诊断知识的来源主要是文献资料和领域内专家的经验。文献资料主要包括专业书籍、刊物、产品说明、工作手册等资料。领域内专家的经验,包括该领域专家在问题求解过程中所利用的结构知识、因果知识、行为知识等。知识获取的实现过程包括:问题的确定、概念化、形式化、实现、测评与评估等,它是建立知识库的重要基础。知识的获取方式主要有人工获取,半自动获取和自动获取。本方案中,知识获取主要通过人工获取的方式进行的。识库的建立诊断知识以数据的形式存放于知识库中,根据问题求解的作用的不同将知识库分为:征兆实事库、规则库,以及故障库。(1)征兆实事库的建立征兆事实是诊断推理的主要依据,是对故障各种特征表现的定性或定量的描述。将采集来的数据进行分类,按照正常运行的参数值为界线,将数据分为,正常,偏高,偏低;对满足某一特定条件的数据,称其为是什么现象,比如,下冲程移动瞬间加快,则称抽油机有冲击现象,判断依据是悬点经过某一段距离的时间突然缩短。部分征兆描述如表 示。表 兆描述实测参数 判断准则 征兆描述 置信度减速器振动 3m/动≤300 m/s 2 振动偏高 m/动≤1 m/s 2 振动偏低 1润滑油电导 大于限值 电导值偏高 17轴瓦温度 大于限值 温度偏高 1位移 下冲程移动瞬间加快抽油机有冲程现象 1(2)规则库的建立规则是经过整理的代码化的专家经验知识,是一种表示征兆和故障之间因果关系的形式,每条规则由前提,结论和规则强度组成。部分规则建立如下:导值偏高,速器齿轮磨损严重(动偏高, 油机有冲击现象,速器齿轮断裂(功图面积连续 5 次小于标准杆重示功图面积 油井出现断杆故障(果示功图面积差小于 0(后一示功图面积小于前一示功图面积)满足断杆故障的条件 油井存在空抽现象(冲程最大功率与下冲程最大功率之比小于 油机运行不平衡(动偏高 导值正常 荷增大 梁振动 ((3)故障库故障库说明发生的故障以及发生故障时应该采取怎样的处理措施。部分发生的故障以及其对应的解决方案如表 示。表 障库故障编号 故障描述 解决方案速器齿轮磨损严重 更换润滑油速器齿轮断裂 停机检修井出现断杆故障 停机在空抽现象 调整冲次油机运行不平衡 调整平衡块为了不断的完善专家系统,本方案还设计了知识库管理系统。知识库管理系统包括对征兆实事库、规则库、故障库的查询、添加、修改、删除等常规操作。系统除了提供常规操作外,当知识出现重复添加或有冲突等情况时,能自动验证所做操作是否合法;同时,还具有安全管理权限的功能,以防止用户对知识库的误操作。断推理诊断推理是专家系统的控制和执行机构。其任务是模拟领域专家的思维过程,控制并执行对问题的求解。它负责整个专家系统的运行,包括推理方法,推理方向,冲突消解策略等。理方法在本系统中,我们采用建造专家系统常用的推理方式:不确定性推理。所谓不确定性推理就是从不确定性的初始证据出发,通过运用不确定性的知识,最终推出具有一定程度的不确定性但却合理或者近乎合理的结论的思维过程。在不确定性推理中,知识和证据都具有某种程度的不确定性,这为诊断推理的设计与实现增加了复杂性和难度,本方案首先要解决不确定性的表示和量度、不确定性的传递算法以及不确定性的合成等重要问题。(l)不确定性表示在不确定表示方法中,有两个直接相关的因素需要考虑:l)要能根据领域问题的特征把其不确定性比较准确地描述出来,满足问题求解的需要;2)要便于推理过程中对不确定性的推算;在本系统中,需要用不确定性表示的知识有用户提供的初始征兆、规则知识和由初始征兆推理出的可以作为新证据的结论。知识的不确定性通常由一个数值给出,它代表相应证据的不确定性程度。在本专家系统中,初始证据和规则知识的不确定性由专家给出。推理所得的结论等知识的不确定性则由推理中不确定性的传递算法通过计算得到。(2)不确定性推理算法由于知识和规则的不确定性因素,所以推理诊断过程实际上是一个不确定的推理过程。在此,我们使用基于 型的不确定性传递算法。型中的不确定性推理是从不确定的初始证据出发,通过运用相关的不确定性知识,最终推出结论并求出结论的可信度值。1)只有单条知识支持结论时,结论可信度的计算方法如果支持结论的知识只有一条,且己知证据 E 的可信度 )和规则 的可信度 ,E),则结论 H 的可信度计算公式如下:)=,E)x ,)} (3式(3以看出,若 )<0,即相应证据以某种程度为假,则 )=0。这说明在该模型中没有考虑证据为假时对结论 H 所产生的影响。若 )=1,即相应证据肯定存在时,则 )=,E) 。这说明,知识中的规则强度 ,E),实际上就是在前提条件对应的证据为真时结论 H 的可信度。2)多个证据的合取,即规则为1 2 n ,2 ∧…∧时,结论 H 的可信度为:)=,2∧…∧En)x F(2)…n)} (3)多个证据的析取,即规则为91 2 n ,2∨…∨时,结论 H 的可信度为:)=,…∨En)x F(2)…n)} (3)多条知识支持同一结论时,结论不确定性的合成计算方法若由多条不同知识推出了相同的结论,但可信度不同,则可用合成算法求出结论的综合可信度。由于对多条知识的综合可通过两两的合成实现,所以下面只考虑两条知识的情况。设有如下知识:1 (,2 (,则结论 H 的综合可信度可分为如下两步算出:(a)首先分别求出每条规则的结论可信度 ),即)=,E1)x ,1)})=,E2)x ,2)}(b)再用以下公式求出 H 的综合影响所形成的可信度 ):0)(0)()()()()(},{)()()()(  异 号与 ,理策略常用的推理策略有正向推理、反向推理和混合推理三种。本专家系统采用正向推理策略。正向推理策略的思想是:从得出的初始己知事实出发,在知识库中找出当前可适用的知识,构成可适用知识集,然后按某种冲突消解策略从可用知识集中选出一条知识进行推理,并将推出的新事实加入到数据库中作为下一步推理的已知事实,在此之后再在知识库中选取可适用的知识进行推理,如此重复,直到求得了所要求的解,或者知识库中再无可适用的知识为止。正向推理过程如图 3示:图 3向推理过程中,示全局数据库;示知识库;示可用知识库。正向推理策略符合人们日常思维习惯,用户可以主动提供问题的有关信息,可以对用户输入的事实做出快速反应。突求解在推理过程中,系统要不断的与规则进行匹配操作。规则的匹配是一个重要的问题,只有一条规则匹配成功,这是最理想的情况;若同时有两条规则匹配成功,即它们成为竞选规则,此时,建立冲突消解策略来对规则进行排序,以便选择其中一条规则来执行。当然,也存在一条规则都不能匹配成功的情形,10造成这种情况的原因有很多种:或是由于前面在执行问题求解过程时选用的路径不对;或是因为知识库中的知识不够全面,以至于没有包含目前这种情况等等。冲突消解的任务是解决冲突,对正向推理来说,它将决定选择哪一条规则,因此,冲突消解的效率高低是整个推理策略的关键因素。在冲突消解中,我们主要采用对规则进行排序,主要遵循以下原则:(l)优先选用一级规则所谓的一级规则,就是使用该条规则后所得出的结论便为最终结论的规则或是该规则的使用会明显的有利于问题的求解,可对这些规则指定较高的优先级。使用一级规则推理的准确性高,避免了多级规则在中间推理过程中的不确定推理所产生的置信度的误差。这一点可以通过知识在知识库中的排序来进行实现。11开始把初始已知事实送入 D 中包含问题的解 ?K B 中有可用的知识 ?把 K B 中所有适用知识都选出来送入K 空 ?按冲突消除策略从 K S 中选出一条知识进行推理推出的是新事实 ?将该事实加入到 D B 中成功 , 退出把用户提供的新事实加入到 D B 中D B 中包含问题的解 ?失败 , 退出向推理过程(2)按针对性排序设有如下两条规则:F 2 n 1F 2 m 2如果 除了包含 全部条件外,还包含其他条件,则称 更大的针对性, 更大的通用性。本策略是优先选用针对性较强的规12则,因为它要求的条件较多,其结论一般更接近于目标,一旦得到满足,可缩短推理过程。(3)根据领域问题排序按照事先知道的领域问题的特点,事先确定知识库中知识的使用顺序。当领域问题有固定的求解次序时,可按该次序对知识库中的知识排序,排在前面的优先使用。辆监控管理系统方案第一章 求分析13中国石油辽河油田公司下设采油、科研、集输、销售等 20 个厂、院和公司,地跨辽宁、内蒙两省区 13 个市(地) 、34 个县(旗) 。由于作业现场区域广、区域内交通道路复杂、车辆零星分散难以集中管理,使得公司的车辆几乎处于无管理状态。辆监控管理系统是针对中国石油辽河油田公司的实际需求和石油行业的技术特点所设计。辆监控管理系统充分利用各类无线通讯平台作为通讯手段,采用 C/S 和 B/S 的综合应用体系架构,应用了P、网络路由等网络技术结合 球卫星定位系统)技术和 理信息系统)技术,能够很好的满足中国石油辽河油田公司对车辆管理的实际需要。本系统将 无线通信技术相结合,使得流动在不同地方的运输车辆变得透明而且可以控制。利用 术对车辆运行状态的全程信息化管理和信息处理,实时掌握车辆和驾乘人员动态,满足掌握车辆基本信息。本系统建立 1 个总控中心以及多个分控管理点。总控中心设立在公司总部,多个分控管理点分别根据不同需要安装在不同管理单位。分控中心完成车载终端的数据接收、数据派发、业务应用、数据处理及历史数据存储等工作,监控点可以根据实际需求经过授权可以监控所属车辆。被管理车载终端具有 信处理功能。车辆的状态、设备情况和报警的信息均通过络传达给总控中心,完成系统对车辆的监控管理工作,实现中心总控。计原则(1)先进性原则本系统是一个综合性通讯管理系统工程,集 术、数据通信技术、计算机网络技术、地理信息技术等各种先进技术成一体。系统设计必须采用标准化、模块化系统集成技术,使系统具有开放性、兼容性和扩充性。系统的建设必须采用成熟的高科技技术,既反应当前科学技术发展的先进水平又具有发展潜力。尤其是建设必须采用目前最先进的系统平台及设备,首先能够满足业务需要;并能够支持和满足各种相关业务的其它应用需求。(2)可靠性原则由于车辆 统使用环境的特殊性,必须保证系统工作稳定可靠。本系统的可靠性主要体现在两个方面:一是中心系统的可靠性,包括硬件系统的可靠性,操作系统、数据库、中心服务系统等软件平台的可靠性;二是移动信息终端的可靠性,主要是车载单元通信系统要能够稳定可靠的工作。(3)可扩展性原则系统必须具有良好的扩展性,当用户数量增加时,能够增加用户服务终端14的数量和应用种类,能够成倍增加接入调度服务分支机构;监控范围扩大时,能够扩充支持不同的无线通信协议;移动信息终端种类增加时,能够方便地接入中心系统,保护用户投资。系统的设计应采用模块化结构,包括系统的通信接口,用户接口,服务功能及中心系统的操作管理上都应采用模块化的设计,保证了系统功能的扩展。(4)多样性原则统服务中心与无线通信系统数据中心之间的数据通信应支持多种通信方式。采用平台化设计,可以同时接入多种不同的通信系统。(5)实用性原则整个系统的操作方便、简洁、高效,多操作平台整体设计、统一操作,既充分体现快速反应的特点,又便于工作人员进行业务处理和综合管理,便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。(6)安全性原则对于系统的管理实行严格的权限管理,只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作,确保系统安全可靠。物理网络安全措施包括防火墙、物理网络隔离。第二章 统设计目标目前解决无线通信信息服务的一种较完美的业务,它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台,为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比,络具有租用费用低、移动办公,不受地域制约等优点,无线网络通信为企业和行业用户开展了无线办公提供了一种新的选择。本系统采用 讯业务、星定位技术、理信息技术、语音采集技术、计算机网络和数据库等技术,建立一个以辽河油田公司总部为总控中心、以公司下属二级单位为分控中心、可通过互联网接入总控中心的用户终端的车辆监控管理系统;系统由控制中心系统、无线通信平台(、车载终端三部分组成一个全天候、全范围的驾驶员管理和车辆跟踪的综合平台;系统软件设计容量 5000 辆,可扩展至 10000 辆,入网车辆不仅可以是本公司车辆,也可以是其他外聘单位的车辆。系统采用分组管理,分控中心只能监控管辖范围内的车辆,不能越权监控其他单位车辆;系统可对车辆实施动态跟踪、监控、行车记录、管理等功能,对于监控车15辆,可以在电子地图上显示出来,并保存车辆运行轨迹数据;保证系统安全的前提下采用国际通用的系统规范和传输协议,能比较容易的实现与其他系统的网络连接和数据共享以及系统扩容。统总体结构系统总控中心网络结构拓扑图系统采用分级管理模式,软件结构构架采取 C/S 与 B/S 相结合结构, 在逻辑上,系统由三部分组成,即 位系统、地理信息系统(通讯链路(成;从物理组成上讲,系统也由四部分组成,即总控中心、分控中心、通讯网络和车载终端。a) 总控中心总控中心是系统的核心,由通信服务器、务器、管理监控终端、数据存储设备、网络设备及显示设备等组成。对入网车辆运行情况进行实时监控,能及时将车辆发出的遇险或故障求助信息通知相关单位和人员;能为分控中心提供天气、道路等各类资讯,提供车辆的各类数据和车辆的动态信息;能通知、督促、协调各分控中心进行应急调度等,能提供 息查询。b) 分控中心分控中心是指与总控中心相联的管理部门,提供对辖区或内部车辆的监控和信息交互、调度指挥管理等功能。c) 无线通信传输网络公众通信网:用中国移动 中国联通 数据传输网络,组建 建系统总控中心和车载终端的交互通道,并提供辅助传输手段(如短信) 。d) 车载终端16车载终端作为系统应用的平台,具备 星定位、导航、油耗控制等功能,通过无线通信系统向总控中心发送车辆位置和状态信息,接收和执行中心控制指令和资讯信息。统基本功能做为一个综合型的 理系统,从系统功能设计具备如下基本功能,并可以根据应用要求进行定制开发。(1)结构性功能设计1)支持多种 载设备同时接入系统。2)同时支持短消息,网等多种通信方式,并可在不同的车载终端间共享这些通信资源,布式分中心管理。4)跨平台运行支持 作系统。5)实时性强,系统中所有的操作都是实时的,从接收到车载终端的数据到图显示之间的时差不超过 。6)高可靠性,系统能够连续 365 天无故障运行。(2)移动目标定位功能1)本系统所指的移动目标包含车辆、人员,移动目标的位置信息通过安装或携带在移动目标上的定位终端设备获得,并通过某种无线通信方式将移动目标的位置传送到监控中心。2)定位方式采用 式,通信方式为 信、3)本系统支持多种厂家、多种型号的定位终端设备。 4)系统支持实时位置查询,连续轨迹跟踪,以及定时终端位置主动上报三种方式。从跟踪策略上支持定时跟踪、定长跟踪以及定次跟踪。(3)信息服务中心的概念整个 统就是一个信息服务中心,它负责从各种终端设备上采集定位数据以及其他数据,各分控中心在权限范围内可以通过系统提供的接口标准查询各种其所关心的数据。d)报警处理支持多通道、多终端接警模式,系统可以接受来自移动终端设备、语音设备发送过来的人工或自动报警信息,自动或指定接收、处理报警终端。(4) 理分析系统按照预先设定的限制规则对移动目标进行 析,判断移动目标的运行是否符合规则要求。1)区域限制:区域包括简单区域及复杂区域,简单区域为简单矩形、圆形区域,复杂区域为不规则多边形区域,判断规则包括进区域、出区域、停留等。172)路线限制:预先设定目标运行路线,判断目标是否按照规定路线运行。3)移动 /静止限制:跟踪目标的运行状态,当目标处于受限状态(移动或静止)时,发送报警信息。4)位置分析:给定目标的经纬度位置信息,分析目标所处的地理位置,并给出目标位置文字描述。(5) 用户权限管理1)各分控中心拥有不同的操作权限,该权限可以由最高管理权限的总控中心进行分配。2)根据实际的需要,分控中心只分配本单位的车辆(也就是只能操作本单位的车辆) ,如果一个单位的车辆太多,还可以灵活分配由多个分控中心分别操作。总控中心可以看到系统内所有的车辆,而分控中心则只能操作本中心的车辆,不能跨中心进行。第三章 控中心总控中心设置在辽河油田公司总部,是整个系统的控制中心,与各分控中心、能车载定位终端进行通信。总控中心可以控制本系统中任何注册的车辆,可以控制各分控中心的权限等。总控中心提供整个系统唯一对外的通信接口,入网关等。总控中心拥有整个系统数据中心,统一管理整个系统的注册车辆,管理系统之间的漫游车辆。它是一个由数据库服务器、通信服务器、务器等组成的网络系统,在本系统内实现数据共享、远程联网、系统增容、系统备份等功能。18(1)数据库服务器:数据库采用 据库,使通讯服务器、调度管理工作、监控终端等通过网络对各自管理的数据信息进行集中存储管理。对数据的集中管理不仅提高系统的安全性,而且也增强了系统的可扩展性和可维护性。(2)通讯服务器:通讯服务器是监控管理工作站和 能车载终端的中介,监控终端的命令通过它向指定的车载终端发送,而车载终端返回的信息通过通讯服务器的转发到达相应的监控终端。(3)监控终端:是监控、调度车辆的终端。(4)管理终端:管理终端是车辆注册和管理的平台。控中心分控中心设置在辽河油田公司各二级管理单位,由数据库服务器、交换机、分控管理终端、分控监控终端组成。其中数据库服务器是分控系统数据保存和管理的平台,交换机是分控和总控中心之间数据交换的设备,分控管理终端是分控中心车辆注册和管理的平台。分控监控终端是分控中心监控、控制车辆的作界面。接入分控中心的监控终端的权限由监控中心控制。分控中心在权限上低于总控中心,总控中心可以控制入网的所有车辆,分控中心只能控制所属分控中心的车辆。当总控中心与分控中心同时下达命令时,车载终端接收的信息以总控中心命令为准。载终端车载终端安装在每辆车上,由车辆的蓄电池供电。(1)车载设备组成车载设备由 收机/线、讯模块/线、车载控制显示单元(控制单元、示器、键盘) 、各类传感器、通话设备和输入/输出接口组成。车载设备组成框图示意如下:19(2)车载设备功能车载设备通过 收机对接收到的 星信号进行处理,得到车辆当前的位置、速度等信息,并交给车载控制单元处理;通过 讯设备可和中心之间进行双向无线数据通讯并有话音移动电话功能;车载设备通过输入/输出接口可以连接很多外接设备,扩展许多功能,增强系统的功能;通话设备(可配免提)提供驾驶员通话用;车载控制显示单元是整个车载设备的智能控制中心,可以接收中心向车载发送调度文字信息,并在液晶显示器显示出来,驾驶员可以通过键盘将车载预定义的短信息发送回中心,它控制并接口车载设备中的 收机、讯机、输入/输出模块、晶显示器、通话设备及其它模块,使之协调统一,协同完成系统预定功能。车载终端功能:位。速、收到新信息)障报警提示、故障弱化功能。认键、向前键、向后键、显示切换键、返回键、摘机键、挂机键等键盘。制执行机构。统软件设计车辆监控管理系统软件结构从逻辑上分为通信层、服务层和应用层三层结20构,模型结构包括基础数据层、系统应用层、用户服务层三层结构。该系统基于数据同步、数据库、信息发布和内容管理、开放式集成等技术,系统采用组件式结构,灵活方便,并有良好的通用性和可扩充性。系统软件结构图(1)通信层通信层提供车载设备与 心之间的数据通信服务,车载终端与中心之间通信采用中国移动 务,并遵循系统与移动终端无线通信接口标准。(2)服务层服务层提供中心系统移动通信代理服务、数据处理服务、信息发布服务、息管理服务、数据库服务。1)移动通信代理服务移动通信代理服务内含移动通信接口服务,是中心与移动终端设备之间的通信接口,负责协议转换、数据汇集。其中每种移动终端设备对应一种协议解释器,通信接口服务可以支持多种不同类型、不同厂家的终端协议解释。2)数据处理服务数据处理服务负责与上层应用的通信接口,系统数据的分发与处理,操作命令的认证、下发、确认,数据的存储、分析,数据处理服务是本系统的核心部件。3)数据库服务数据库存储服务提供管理中心所有车辆信息、用户信息、终端设备信息、21出租调度营运信息等。本系统数据库采用 3)应用层系统功能如下图所示。应用层功能模块车辆信息单位分组系统车辆行驶管理下达命令调度下达数字地图车辆实时信息车辆查询车辆详细信息历史轨迹查询越界管理速度限制车辆报警信息车辆呼叫超速上限设置危险点管理发送短信接收短信查询短信快速回复管理地图放大或缩小测量地图图层设置面积车辆基本查询车辆区域查询车辆高级查询大货车速度小货车速度其他车型速度系统功能框图22油田网络视频监控系统方案第一章 求分析辽河油田油区面积较大,油井分布较散,油区治安环境非常复杂。特别是近几年来,不法分子盗油、破坏油田生产设施事件时有发生,给国家和企业带来了巨大的损失。因此,为了及时发现和预防各种盗油事件的发生,引入先进成熟的视频技术、网络通信技术、图像处理技术,在油区建设一套技术先进、可靠性高、实用性强的油区视频监控系统,有着十分重要的意义和作用。计原则针对油田监控系统需求的特点,在进行设计的时候,本着架构合理、安全可靠、产品主流、技术先进、低成本、低维护量的设计思路,依此为用户提供先进、安全、可靠、高效的解决方案。(1)技术的先进性:整个系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流,关键的如视频数字化、远距离监控均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。在满足功能的前提下,系统设计具有先进性,并且在今后一段时间内保持一定的先进性。(2)架构合理:采用先进成熟的技术来架构各个子系统组成稳定可靠大系统,使其能安全平稳地运行,有效地消除各子系统可能产生的瓶颈,选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性。(3)产品主流:在设备选型时,主要依据目前主流市场的实际情况结合目前市场上占有率高的各类产品中选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。(4)低成本、低维护量:所设计的系统和采用的产品应该是简单、实用、易操作、易维护。系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好本系统的条件。(5)集中管理:前端现场设备,各分系统集中于中控室统一控制,实施对所有远端设备的控制、设置,以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。(6)开放性与标准化原则:在系统设计中,采用开放式的设计思想,保证系统与其它应用系统之间具有完善的接口。并且采用已经被广泛使用的工业标准和技术标准规范,以充分和其它应用系统无逢集成和连接。第二章 统目标油田监控系统建设的总体目标是:通过先进的产品和成熟的技术,满足系统建设的总体要求,为油田提供一个结构合理、高性能、高可靠性的视频图像监控综合管理服务和安全防范技术支撑平台,全面、及时、系统的掌握生产一线的重要数据和现场活动图像,为生产决策提供最有力的一手资料。具体包括:(1)通过建立厂区周界围墙区域、门岗位置区域、停车场区域以及其他重要区域的视频图像监控系统,实时了解油田重要区域的治安情况,加强重点部位的安全监管力度,为保卫工作提供有力保障和科学依据,系统要求 24 小时全天候不间断运行;(2)通过建立油田区域视频图像监控系统,全天候的实时传送车间的重要生产画面,及时的应对突发情况,实施了解各生产装置车间安全生产情况,为油田安全生产提供有力保障;提高生产安全性,为辅助生产提供资料;(3)通过建设一套可靠的专用视频网络传输系统。实现网络化异地视频监控管理,实现多中心多级控制管理,实现与生产部门和总部资源共享,紧急情况下实现跨区域视频监控等;(4)通过建设监控控制室,值班人员随时都可以观看监控画面,并通过对摄像机上下左右的控制,达到监控范围的要求,把前端的监控画面实时地展现给车间工作人员、调度室调度人员、保卫科监控人员,并能实现特定用户在油网能到达的办公室内对监控视频的查看;通过先进的视频存储技术,管理人员可通过录像查看 15 天的监控画面。计内容本方案设计的内容主要包括以下几个方面:油田视频图像监控系统包括厂区周界围墙区域、门岗位置区域、停车场区域、罐区、装卸台、各生产装置车间等重点要害部位安装监控摄像机,组成数字化、网络化、智能化系统,实现全天候,全方位的监控,形成统一协调的动态视频指挥网络。视频监控系统设计按照整体结构我们可以划分成三个部分:视频监控前端视频专网保卫科监控中心调度室监控中心各分控中心图 2统整体结构(1)视频监控前端设计24监控系统前端遍布于整个厂区,包括围墙附近、门岗区域、装卸台区域和灌区等车间重要区域。前端设计采用高清晰的监控摄像机,大范围的监控区域选择配备辅助转动设备和变焦设备,可让摄像机上下左右旋转和拉近拉远,让监控无死角;在漆黑的夜晚,通过增加辅助不可视光源的方式达到夜视效果。在防爆级别较高的灌区和油气含量较高的装置区,给摄像机增加了防爆护罩,增加了防爆系列的防爆云台和防爆辅助光源。(2)网络视频传输系统设计建设一套监控专用网络传输系统,设计了一个星型拓扑网络,车间的监控图像的传输互不干扰,任何一个车间的传输部分出现问题或中断的情况不影响其它车间和厂区的监控图像的传输。此网络分为了 2 部分进行传输:车间监控点的图像传输和厂区周围监控点的图像传输,传输介质采用了光纤进行传输。(3)监控中心(中控室)设计在油田设置专门的监控中心,本方案设计 2 个监控中心和若干分控中心:调度室监控中心、保卫科监控中心和各车间分控中心。2 个监控中心都能单独运作,实现所有画面信号的接受和观看,车间的分控中心通过权限划分只能观看自己车间的监控图像,配备硬盘录像机相关视频控制设备和显示设备,实现视频数据集中管理和存储,能实时查看监控图像和近 15 天的监控录像,为厂区的安全管理提
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