中石油管道物联网交流材料ppt课件.pptx

中国石油天然气管道物联网系统,交流材料,2015年8月,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,油气生产物联网项目的背景,党和国家领导人高度重视物联网技术的发展应用。2011年，国家提出了“物联网十二五发展规划”，分析了我国物联网发展现状和面临形势，确立了物联网今后发展的指导思想、发展原则和目标，提出“十二五”期间物联网发展的八项主要任务。,一些国际石油公司和中国石油下属生产单位在油气生产物联网的应用领域进行了许多有益的尝试、为下一步大规模推广提供了宝贵的经验。,中国石油为加快业务领域的信息化建设，全面提升企业的整体管理水平，在中国石油“十二五”信息技术总体规划中提出了建设油气生产物联网系统（A11）项目。,中国石油早在2011年就物联网技术引入石油上游生产过程进行了可行性论证。论证报告结论认为物联网在中国石油上游生产过程的应用条件已经基本成熟，无论在国际还是在中国石油内部，都有许多物联网应用的成功经验，并且取得了很好的经济效益。因此提出了在“十二五”期间在中国石油上游成产过程全面开展油气田生产物联网系统建设是可行的、必要的。,油气生产物联网系统是上游信息化的重点工作之一,“油气生产物联网系统（A11）”已被集团公司列为“十二五”信息技术总体规划重点建设的三大标志性工程之一。,A2主要针对油藏工程覆盖的生产管理业务，建设目标是建立集油气水井生产管理数据的采集、传输、存储、处理、分析、发布、管理和应用于一体，规范、统一、安全、高效的生产数据管理信息系统，提高生产管理的实时性和整体决策能力。,A5是以各油气田公司采油与地面工所涉及的组织机构、设备、设施以及业务活动为基础对象，对其基础属性、动态属性和运行状态实施有效管理与监控，优化油气开采和集输生产流程，以提高中国石油采油工程与地面工程的生产管理水平、降低生产成本、提高原油和天然气产量为目的的信息系统,A8主要针对勘探、开发、生产数据进行集成展示与综合应用，为生产协调、生产决策、应急指挥提供保障,A11基本上处于生产操作层，主要目的是对生产一线的数据进行采集和传输，在统一的平台进行应用，并向上层的A2、A5、A8等系统提供数据。A11关注于现场实时数据的采集和传输，以及基于实时数据的分析、诊断应用，以作业区及以下的生产监测、远程控制、工况诊断及分析、视频监控等业务。,油气生产物联网系统的建设目标和范围,油气生产物联网项目的总体建设目标是：利用物联网技术，建立覆盖全公司油气井区、计量间、集输站、联合站、处理厂的规范、统一的数据管控平台，实现生产数据自动采集、远程监控、生产预警，支持油气生产过程管理。通过生产流程的优化、管理流程的优化、资产配置的优化，组织机构的优化，实现生产方式的变革、生产效率的提高、管理水平的提升。油气生产物联网系统的实施涉及中国石油16个油气田公司的140个采油厂，400个作业区，23.8万口油气水井，11,007座站库。需要建设的采油厂有140个，400个作业区，114,546口油气水井，7,277座站库。A11项目在中国石油16个油田选择26个采油厂、93个作业区、26700口油气水井、1001座站库。试点包括10156口油气水井，420座站库。推广包括16544口井，581座站库。,油气生产物联网的监控对象和内容,油气生产物联网系统的核心在于对上游生产环境和生产过程各类设备状态、生产过程、管理环节的状态、变化、趋势进行实时或准实时的信息反馈、监控，并在所收集信息的基础上，对生产过程进行控制、预警、辅助指挥和决策。油气生产物联网的核心监控对象是油气水井，以及中小型站库等；而在采油厂、油田分公司，主要部署监控、指挥和相应的决策支持功能。,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,A11油气生产物联网系统总体架构设计思路,本项目的总体架构设计将借助埃森哲系统总体设计方法论的指导，并结合项目组对A11项目的目标和业务需求综合考虑，力争系统设计在功能完整性、系统实用性、架构灵活性、可扩充性、安全性和可维护性等方面得到保证。,标准规范,业务需求,业务框架（场景）,业务支撑功能,业务架构,应用模式,应用处理逻辑,应用模块设计,数据分布,数据模型,转换及处理,转换使用,数据架构,技术方案,集成方案,安全方案,应用架构,业务架构 对油气生产物联网系统的业务需求进行分析和整理，针对总部、油气田公司、采油采气厂、作业区不同用户层级，设计了本系统的业务架构。应用架构 根据业务架构中分析的业务功能，设计数据采集子系统、数据传输子系统、生产管理子系统的主要功能及模块。数据架构 制定了关系数据库、实时数据库设计规范，从生产操作、生产管理、生产决策支持3个主题域，设计了189个实时采集数据项、108张数据表。集成方案 与统建系统A2、A4、A5、A8等系统之间的应用于数据集成。技术方案从开发架构、执行架构、运维架构三个方面，针对本系统技术相关问题和需求给出了设计方案。安全方案 保障油气生产物联网系统安全运行、生产为核心，从安全组织体系、安全策略体系、安全技术体系、安全运行体系四个方面设计安全方案。标准规范编制系统建设规范，涵盖系统架构、数据采集与监控子系统建设、数据传输子系统建设、生产管理子系统建设、数据管理、信息安全、实施与管理等标准内容。,油气生产业务架构的梳理与分析方法论,依据业务驱动的原则，我们首先通过分析油气生产的业务环境和作业流程，梳理出各业务层级与A11项目覆盖内容相关的业务活动、业务活动面临的问题与挑战，进而通过物联网和信息技术，帮助油气生产解决或优化业务流程，改善工作质量，提高工作效率。为未来通过信息化建设，优化、变革业务流程和组织架构打下基础。业务架构的梳理和分析分为以下几个关键步骤。,功能架构设计,业务框架（场景）设计,业务需求梳理与分析,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,油气生产涉及的主要业务流程及业务环境,通过前期对上游生产环境的调研，下面是抽象出来的高阶上游主要生产业务流程和生产及管理环境。,生产管理及协调,生产现场,业务流程,生产管理及协调,生产现场,业务流程,油气生产管理层级业务环境及业务活动分析,针对作业区、采油采气厂、油气田公司，对其业务活动进行分析,与A11相关的油气生产管理层级业务职能及业务活动描述,业务单位,业务职能,业务活动描述,业务内容描述,业务管理职能 - 作业区的生产业务分析,作业区主要职能,主要业务工作对整个油气生产流程进行监测，对关键过程进行调度和管理在部分油气田作业区可以直接监控井及小型站库，实现远程控制对生产工艺和工况进行诊断分析；进行应急指挥调度工作,主要业务问题及挑战由于前端很多数据通过人工采集和提报，数据更新慢、准确性差，导致很多分析无法及时、准确做出 对于站库、管网的监测能力较弱，发生问题有时难以知悉,目前各油田的最佳实践长庆苏里格气田等通过在建设气井自动化和无人值守集气站，实现了由作业区远程控制气井和小型站库，减少了前端人员，发挥了集中管控的效率国际国内油田数字化建设非常关注在井场前端部署自动化系统，从而削减安置在计量站、配水间的人力，实现减员增效,A11建设业务关注点提高作业区对前端（井、小型站库）的监控能力。在生产安全允许的情况下，尽可能提倡作业区集中监控模式提高作业区对井、站库的监测能力，整体掌握作业区情况，进行生产调度和指挥。此外需要建设分级报警体系，使作业区能够及时掌握井和站库的报警信息提供生产工况进行诊断分析、预测预警功能，提高作业区的生产分析手段，将高级分析人员集中在作业区，提高关键人员的利用率,作业区级生产管理中心,业务管理职能 - 油气田公司和采油采气厂的生产业务分析,油气田公司和采油厂主要职能组成,主要业务工作对整个油气生产流程进行监测进行应急指挥调度针对计划、配产，进行生产综合分析结合地质、油藏等模型，进行勘探开发一体化分析决策,主要业务问题及挑战由于前端很多数据通过人工采集和提报，数据更新慢、准确性差，导致很多分析无法及时、准确做出 对于站库、管网的监测能力较弱，发生问题有时难以知悉 与A2、A5等系统的结合较弱，导致一体化分析不易实现,目前各油田的最佳实践通过搭建统一的生产指挥管理平台，实现生产管理、开发动态、油藏管理的协同工作国际国内油田数字化建设非常关注结合了勘探、开发、生产等系统的综合管理，及时发现油藏、井筒、地面设施、管网中的问题，进行整体优化和提升,A11建设业务关注点提高对井、站库的监测能力，整体掌握生产情况，进行生产调度和指挥。此外需要建设分级报警体系，使各级用户能够及时掌握井和站库的报警信息提供生产工况进行诊断分析、预测预警等功能，提高生产分析手段；此外，支持A2、A5等系统，实现勘探开发的协同决策支持，提高油气生产管理能力,厂级生产调度中心,公司级生产指挥中心,生产管理及协调,生产现场,业务流程,油气生产现场业务环境及业务活动分析,针对生产现场的业务活动进行分析,A11系统实施前后生产现场业务流程改进要点,通过自动化软件量油，一方面减少计量间、计量站的部署，一方面提高产液量监测频度，降本增效。通过生产实时监控和智能工况诊断分析，及时发现生产问题，实现精细化管理，减少停工时间，降本增效。通过远程自动控制，减轻前端人员工作强度，集中管控，高效便捷。,需要部署手工或自动倒井量油设备，每天对每口井的产液量进行1-2次测量。,在每口油井部署的传感器实现实时自动软件计量，每天记录可超过100次。,系统部署前,系统部署后,电子化巡井，每人每天可监测50口井以上，间隔以分钟计,系统实时报警，可以短信、RTX自动通知,实时进行功图测试，频度可高达每天100次以上,人工智能、模式识别等算法，集成专家经验，快速准确发现问题,在站库对单井进行控制，由于单个站库对应的井数不多，需要分散部署大量人员,需要在现场部署站库管理人员,系统部署前,系统部署后,小型站库实现无人值守，人员需求大幅减少,在区域管理中心对单井进行集中控制，覆盖面广，人员需求大幅减少,与A11相关的油气生产现场业务流程和业务活动描述,油气举升,产量计量,油气集输,油气水处理,油气储运,油气水井,注采计量站,集转站、增压站,天然气处理站,输送、调配站,原油处理站,储罐、泵站,注入站,污水处理站,工艺流程,井及井场定期巡井，关注现场平稳生产及安全；此外进行驱油物注入，辅助油气举升,小型站库主要进行手工或自动化倒井量油，对产液量、产油量、产气量进行测量等；此外支持驱油物注入管理和计量等,中型站库进行初步处理、增压、计量，转输等,大型站库对油气水进行分离、脱硫、原油稳定、计量、外输、储运等；部分大型站库也担负着对井及井场进行监控和管理的职责,业务活动,油压、套压、温度、产液量、含水率、注入量、工况、能耗等，此外在有需求的情况下还会有泄露报警、视频信息等,干线压力、集油汇管压力、集油汇管温度、回油温度、多通阀状态、流量计流量、含水率等；在有需求的情况下还会有泄露报警、视频信息等,来液温度、来液压力、回油温度、油室液位、水室液位、油水界面等；在有需求的情况下还会有泄露报警、视频信息等,压力、温度、流量、截断阀、放空阀、液位、压力、进出口温度、进出口压力、泵状态、电流等；在有需求的情况下还会有泄露报警、视频信息等,监控内容,生产现场 - 井及井场的生产业务分析,生产现场主要组成,油井及井场,气井及井场,注入井,注水井,注气井,注聚井,注汽井,常规气井井场,含H2S气井井场,煤层气井场（抽油机）,监控阀室,煤层气井场（螺杆泵）,注采气井,水源井,水源井,阀室,主要业务工作进行油气举升、驱油物注入等工作定期巡井，采集现场参数，及时发现问题，保证平稳、安全生产,主要业务问题及挑战现场数据采集依赖人工，采集频度低（1-2次/天），数据准确度差 现场生产环境监测能力差，QHSE水平难以保证,目前各油田的最佳实践大港、新疆、长庆、冀东等油田通过在井口部署自动化传感器和执行器，实现了生产数据自动采集，能够实时监测油、气井的生产问题，并支持软件量油。此外配合视频监控和环境监测，部分油田还实现了油井远程启停、紧急关断等功能国际国内油田数字化建设非常关注现场传感器的部署和应用，强调通过建立实时采集系统，支持预测预警、工况分析、设备设施状态监测等功能,A11系统业务关注点合理设计中石油统一的油气水井生产参数采集清单，尽可能地统一共性需求，通过标准化降低采购、实施、运维成本，同时合理考虑各油田的个性化需求，适应各油田的生产环境和地域特点合理设计自动化控制能力，如远程启停、紧急关断、自动投药、清管等。满足现场生产需要，保障现场生产安全,生产现场 - 小型站库的生产业务分析,生产现场主要组成,主要业务工作进行油井产量计量、注入井的驱油物注入管理和计量等工作计量方面，通过手工或自动倒井对产液量进行测量；注入方面，一般通过手工或自动化方式进行配注和计量,主要业务问题及挑战现场工作大部分需要依赖人工，量油频度或配水管理频度低，且测量精度和控制精度较差 现场生产环境监测能力差，QHSE水平难以保证,目前各油田的最佳实践大港、新疆、长庆等油田通过在井口部署自动化传感器和执行器，实现了软件量油，因此取消了计量站的设置；此外通过自动化稳流配水，实现了配水阀组间的无人值守国际国内油田数字化建设非常关注在井场前端部署自动化系统，从而削减安置在计量站、配水间的人力，实现减员增效,A11系统业务关注点提倡通过建设井口数字化系统，实现软件量油，从而尽可能地取消计量站，缩短管理层级，降低成本，节省人力需求建议适度保留一部分计量站，一方面可以对软件计量精度较差的井进行计量，一方面可以为软件计量进行校准建议推进自动化改造，对于需要采用倒井量油的井场，尽可能地用自动化武装生产前端环境，将相关设备安置在井场对于驱油物注入，适当部署自动化监控管理设备，减少人员工作量,集油阀组间、计量站,配水（汽）阀组（间）,生产现场 - 大中型站库的生产业务分析,生产现场主要组成,主要业务工作进行油气水的分离、计量、处理、加压、回注、外输、储运等工作部分站库， 会对所辖的井及井场进行监控,主要业务问题及挑战自动化水平较井和小型站库要高，但自动化系统建设标准和技术水平差异较大，导致站库间的集成和联动较难实现，一些高级业务需求，如产能调配、生产预测预警、趋势分析较难实现生产环境监测基本实现了本地的报警，但及时上报和远程调度指挥能力较弱,目前各油田的最佳实践通过标准化建设，实现站库控制系统的标准化，为作业区统筹管理站库提供了基础；此外通过建设分级预警系统，实现了站库问题的及时上报 国际国内油田公司在站库建设方面非常关注标准化工作，通过建设统一平台，避免了各站库系统的信息孤岛现象,A11系统业务关注点梳理站库业务流程，促进站库自动化系统的标准化采集并监测各站库的关键实时参数，并实现分级报警相应进一步将站库对单井的控制功能提升到作业区实现，提高管控效率，减少前端人员,接转站、放水站、原油脱水站,采出水处理站,地下水水质站供水站,配制站,注入站,集气站、增压站、输气站,联合站,处理厂,净化厂,建议的油气生产物联网系统业务管控模式,基于以上进行的各层级油气生产分析，提出A11的两种业务架构模式。,模式1,模式2,建议的油气生产物联网系统业务管控模式 - 对比分析,模式1作业区对无人值守井、站实施统一监控,模式2大型中心站场集中监控,注：对管控模式的设计详见中国石油油气生产物联网系统建设规范（征求意见稿）,建议的油气生产物联网系统业务管控模式 - 混合模式,各油气田由于业务存在复杂性，且具有大量自动化、数字化建设现存系统，因此油气生产的业务架构应是两种模式的混合，因地制宜进行建设。,总体功能架构,总体功能架构 功能分布,采油厂,油田公司,集团公司,作业区,全局分析与决策支持,生产分析与工况诊断,生产过程监测,远程控制,视频监控,油气生产报表,数据管理,实时数据采集与传输,视频展示,视频采集与监控,视频展示,视频分析报警,视频展示,数据集成管理,采集数据质量管理,数据集成管理,工况诊断预警,工况诊断预警,产量计量,油气井监测,站场库监测,供注入井监测,集输管网信息展示,抽油井远程启停,气井远程关断,注水自动调节控制,自动倒井计量控制,供水管网信息展示,注水管网信息展示,油气井监测,站场库监测,供注入井监测,集输管网信息展示,供水管网信息展示,注水管网信息展示,电泵井远程控制,物联设备管理,物联设备信息检索,采集数据质量管理,物联设备故障管理,参数敏感性分析,参数敏感性分析,A11汇总信息展示,物联设备维护,物联设备信息检索,物联设备故障管理,物联设备维护,视频基础信息,视频采集与监控,视频分析报警,视频展示,视频基础信息,物联设备故障报表,生产数据报表,报表模板管理,系统运行报表,物联设备故障报表,生产数据报表,报表模板管理,系统运行报表,数据集成管理,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,总体应用架构设计,A11应用架构由生产管理子系统、采集与监控子系统和数据传输子系统组成。每个应用子系统的定位和主要功能目标定义如下。,定位：建成统一的油气生产物联网系统数据管控平台。并在此基础上，提供支持油气上游生产过程监控、分析、管理的应用。,定位：通过制定标准规范，建成一套标准的油气上游生产现场设备状态，生产过程状态采集系统。同时，支持生产现场作业的自动化检测和控制需求。,定位：建立一套统一规范的，覆盖油田各种地利环境条件的数据传输网络。,总体应用架构子系统间关系图,采集与监控子系统由组态系统和视频监控系统构成，部署在油气田生产现场。数据传输主要由通讯网络构成，包括有线通讯和无线通讯网络。支持监测数据和视频数据的传输。生产管理子系统是基于物联网数据管控服务开发的应用系统，部署在油气田分公司和集团总部。,采集与监控子系统,生产数据自动采集,物联设备信息监控,常规油井生产数据采集,物联设备工作状态监控,物联设备入网标识监测,物联设备空间位置监测,生产过程自动控制,抽油井远程启停,电泵井远程控制,注入水自动调节控制,自动倒井计量控制,生产环境自动监测,生产现场视频监控,入 侵 检 测,异常信息主动报警,可燃有毒害气体浓度检测,SAGD井组生产数据采集,天然气井生产数据采集,注水注聚井生产数据采集,水源井生产数据采集,注汽井生产数据采集,计量集油注配间数据采集,应用架构 - 数据采集与监控子系统功能设计,定位：通过制定标准规范，建成一套标准的油气上游生产现场设备状态，生产过程状态采集系统。同时，支持生产现场作业的自动化检测和控制需求。,数据采集与监控子系统架构规范,采集与监控子系统,监控系统,数据采集系统,现场监控,视频监控,井口（场）远程终端控制单元(RTU),井口（场）数据通信,采集设备及执行器,功能要求接口规范、数据规范、标签名规范、通讯协议规范、功图数据规范,RTU通信接口RTU数据存储,通讯模式A11-GRM无线协议ZIGBEE PRO通信协议WIA通信协议,RTU,数据通信,采集设备,视频,现场监控,通讯接口性能要求采集数据要求,遵循国家和行业的工业视频标准,系统架构,建设规范,技术架构,数据采集与监控子系统技术实现,应用架构 - 数据传输子系统功能设计,定位：建立一套统一规范的，覆盖油田各种地利环境条件的数据传输网络。,应用架构 -生产管理子系统功能设计,定位：建成统一的油气生产物联网系统数据管控平台。并在此基础上，提供支持油气上游生产过程监控、分析、管理的应用。,生产管理子系统应用架构,应用层功能设计,供其他系统调用,应用层支持的应用类型,注：,虚线框表示本期暂不实现,应用管理提供的服务,平台层提供的Web服务,服务举例,服务名称：油气水井搜索服务服务描述：根据井号，查询出该井号的井的基本信息服务类型：输入：输出：,端到端的服务调用和数据推送,注：,虚线框表示本期暂不实现,服务调用序列示例,关系数据库,实时数据库,其他系统WEB服务,单井基础数据,管网基础数据,站库基础数据,井地理空间位置数据,单井/站库基础数据,管网基础数据,站库日数据,单井基础数据,单井监测数据,管网监测数据,站库监测数据,物联设备自检数据,获取单井基础数据,获取管网基础数据,获取站库基础数据,获取井地理空间位置数据,更新单井基础数据,更新管网基础数据,获取站库日数据,获取单井基础数据,采集单井监测数据,采集管网监测数据,采集站库监测数据,采集物联设备自检数据,服务管控,同步单井基础数据,获取设备基础数据,获取单井基础数据,同步站库基础数据,采集单井实时数据,同步管网基础数据,客户端,油气水井监测,站库监测,生产分析,多井集中监测,获取下辖井监测数据列表,获取下辖井告警列表,获取下辖井统计数据,统计下辖井状态数据,统计下下井产量,获取下辖井告警列表,采集下辖井实时监测数据,下辖井状态统计数据,下辖井产量统计数据,下辖井告警列表,采集下辖井实时监测数据,服务工厂,生产管理子系统二次开发模式,二次开发环境：提供可视化的Web界面配置开发应用。,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,参考中国石油企业数据模型（EPDM），拓展覆盖A11的所有数据元素，并形成基于EPDM 的A11拓展数据模型。,业务需求,应用架构,基于形成的A11拓展数据模型，制定A11数据标准和元数据字典,根据数据特性和数据应用目标，制定数据分布规则。包括：实时数据库，数据缓冲区，关系数据库等。,根据数据使用目的，制定数据在不同数据存储区之间的传递逻辑及转换规则。,任务描述,流程梳理成果,企业规范,数据标准,数据存储规则,数据概念模型,数据源清单,根据A11业务需求以物联网监控对象为目标，梳理出业务环境各业务层级监控目标所需的数据参数。形成源数据清单。,数据应用,数据处理逻辑,数据分布原则,数据规范,数据组织,数据源分析,数据处理规则,数据应用规范,业务功能架构,根据业务功能架构，制定各数据存储去所能支持的应用特征。如，实时数据、历史数据、统计数据等。,输入,设计任务,产出,数据逻辑模型,数据模版（实时数据库）,元数据,分布规则,数据架构规划方法,总体数据架构,以业务功能需求作为数据架构设计的主要依据,A11系统包含八大业务功能模块，分别是A11汇总信息展示、视频监控、油气生产报表、数据管理、生产分析与工况诊断、物联设备管理、生产过程监测、远程控制。各模块包含二级功能如下图。A11系统数据架构梳理将以业务功能需求作为主要参考依据。,数据源 - 油气田生产现场数据源描述,中小型站库最底层需要采集与控制的单元/模块共计17个,井场、井最底层需要采集与控制的单元/模块共计22个,大型站库最底层需要采集与控制的单元/模块共计16个,数据源-采集设备及参数明细举例,举例：抽油机井 采集参数明细列举每一层级相关单元/模块具体需安装设备及采集参数信息请参考：,数据模型覆盖内容,数据模型设计分为主题域、概念模型（数据对象）、逻辑模型、物理模型四个层次，通过层层细化，更加清晰地理解中石油拥有的数据。,涵盖支撑中石油油气生产物联网业务领域的统一数据分类数据分类是将同类或关联关系较为紧密的数据对象的进行划分，从而形成数据集合,细化各主题域中数据对象（实体）通过数据对象及其关系描述中石油企业运营和管理过程中涉及的主要业务概念和相关规则规范化数据对象的定义,指导物理模型实施,A11系统数据模型,油气生产参考模型及数据主题域划分原则,数据主题域概念模型,A11系统数据模型基于EPDM油气生产主题域扩建。油气生产主题域原有4类二级子主题域：单井生产运行、站库生产运行、区域生产、锅炉运行A11系统总计复用或扩展EPDM油气生产主题域下的2类二级子主题域，分别是单井生产运行，站库生产运行。此外还复用了EPDM基本实体域中组织机构相关实体。A11系统自建3类主题域：管网生产运行、物联设备、视频。EPDM油气生产主题域下区域生产、锅炉运行二级子主题域在A11系统中未使用,A11数据模型扩展原则,A11系统依照数据采集标准，针对标准范围内的采集参数建立了相应的实时库数据标签、关系库模型。在系统实施及上线运行的过程中，由于油田差异化采集需求、新增产能等原因，会对A11系统模型进行调整。A11系统支持模型的高可扩展并遵循以下扩展原则：新增产能：如增加油井，各层级实时库分别针对新增采集单元建立数据标签。关系库模型不需要扩展。各油田采集参数差异化需求：各层级实时库分别针对油田差异化采集参数建立数据标签；油田公司关系库模型将以新增数据表方式进行扩展。具体扩展模式举例如下：,数据规范,A11系统数据规范主要包含了数据库设计规范、元数据字典规范。关系库设计规范遵守EPDM数据库设计规范相关内容，同时做了适当扩展。实时库设计规范依据采集参数标准化、标签名称标准化、未来可扩展的原则进行设计 。A11元数据字典，一部分重用EPDM模型中数据字典，一部分进行了重新创建。详细内容请参考附录 A11详细设计-附录.pptx 关系库设计规范、实时库设计规范、数据字典章节。,数据分布-与统建系统数据分布关系,A11系统为其它系统提供实时数据的同时，也需要通过其它系统获取基本实体类数据，如组织机构，井信息等。依据数据产生系统才对数据具有增删改权限的原则，对A11业务范畴内数据的分布做如下分析梳理：,A11系统相关数据在各统建系统中的分布,数据分布-A11各层级数据存储原则,数据处理,数据处理-与现有SCADA系统集成,作业区,现有SCADA系统,现有SCADA系统组态软件数据,功图关系数据库,组态软件,规范要求：实时数据：实时数据库与SCADA系统通讯采用OPC 2.0 协议，实时数据库内所有标签要求按照A11项目组数据标签命名规范进行建设，为了保证生产活动正常进行，不对现有SCADA系统中的标签名称做改动，在实时数据库中完成数据点的采集对应关系映射，实时数据库要实现SCADA系统中数据的完全采集，即SCADA系统数据与实时数据库中实现一 一对应。关系数据：统一通过ODBC方式与站内功图关系数据库进行数据同步，功图数据应该包括井ID、采集时间、冲程、冲次、载荷、位移等相关参数，井ID应与平台保持完全一致。,实时数据库,频率： 10秒,功图关系数据库,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,站库生产运行,站库监测,管网生产运行,集输管网监测,水管网监测,功图数据,现有SCADA功图关系数据库数据内容：,频率：10分钟,OPC,ODBC,1,数据质量校验引擎,异常数据日志,数据处理-与现有SCADA系统集成（续）,1,数据质量校验 在数据加载到数据缓冲区实时库前，建立数据校验引擎，确保异常数据在缓冲区以下做剔除。 1,建立数据质量异常判断规则库，程序自动读取检验规则库，完成对数据质量的检验。 2,异常数据处理主要包含以下类别：噪音数据筛选服务：通过数据库的后台服务组件建立数据审核逻辑判断脚本程序，实时监控采集的数据质量，将噪音、跳变数据进行剔除或替换操作，然后将处理后的数据再存入数据库。业务数据筛选服务：针对不同的业务数据建立业务数据范围模型，依据范围模型的规范建立逻辑判断服务组件服务，实时检测和处理不在业务数据合理范围内的数据。 3,异常数据单独存储于异常数据日志库中，可以供查询调用。,实时数据采集,数据质量校验引擎,校验规则库,异常数据,实时历史库,作业区,数据处理-采集设备到组态软件、功图关系数据库,采集设备数据内容：,数据采集设备,油气水井前端传感器,计量间前端传感器,阀组间前端传感器,站库/作业区,关系数据库,组态软件,RTU接口程序,功图数据,实时数据,MODBUS,频率：3秒,频率：10分钟,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,物联设备告警信息,规范要求：实时数据：要求数据TAG点按照A11项目组数据标签命名规范进行建设，每个数据标签对应一个传感器采集参数，根据采集设备位号与存储地址建立数据连接。关系数据：功图采集所用的RTU接口程序由厂家提供，数据格式以及程序的规范由A11项目组统一制定，功图数据应该包括井ID、采集时间、冲程、冲次、载荷、位移等相关参数，井ID应与平台保持完全一致。,向作业区实时数据库传输数据,向油田公司关系数据库传输数据,功图数据,功图采集设备内容：,2,数据处理-组态软件到实时数据库,作业区,实时数据库,SCADA2,组态软件,SCADA1,组态软件,SCADAN,组态软件,频率： 10秒,组态软件数据内容：,规范要求：实时数据：实时数据库与SCADA系统通讯采用OPC 2.0 协议，实时数据库内所有标签要求按照A11项目组数据标签命名规范进行建设，保证组态软件与实时数据库中标签的唯一性，实时数据库要实现SCADA系统中数据的完全采集，即SCADA系统数据与实时数据库中实现一 一对应，在组态数据进入实时数据库过程中将对数据质量进行审核和处理，保证数据的完整性和准确性。实时数据库对采集的数据进行永久性存储，并提供灵活的历史数据检索功能以及相关接口。,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,站库生产运行,站库监测,管网生产运行,集输管网监测,水管网监测,OPC,数据质量校验引擎,数据质量异常处理同“与现有SCADA系统集成”章节,3,异常数据日志,频率：10秒,作业区实时库数据内容：,规范要求：实时数据：实时数据库与实时数据库通讯采用采用Server to Server接口技术，即采用实时数据库自身数据同步机制，实时数据库内所有标签要求按照A11项目组数据标签命名规范进行建设，保证实时数据库中标签的唯一性，实时数据库要实现与下级实时数据库中数据的完全采集。实时数据库对采集的数据进行永久性存储，并提供灵活的历史数据检索功能以及相关接口,油田公司,向油田公司关系数据库传输数据,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,站库生产运行,站库监测,管网生产运行,集输管网监测,水管网监测,数据处理-实时库到实时库,4,规范要求：实时数据：实时数据库转关系数据库采用采用实时数据库自带的转储工具进行数据转储（核心技术通常采用JDBC/API）。ORACLE数据库对采集的数据进行永久性存储,实时数据库数据内容：,油田公司,实时数据库,Oracle关系数据库,向集团公司数据库传输数据,频率：24小时,数据交换规则由于实时数据库中的数据点为散列状态分布在实时数据库中，因此要将数据进行关系数据库的转换必须要遵守特定的交换规则：前提：根据业务模型建立合理的数据表，比如油井生产数据表、气井生产数据表、计量间生产数据表，要字段信息准确；关键：建立转换映射表，该表的作用是将无序的实时数据库点与之前建立的业务数据表字段形成逻辑对应关系执行：运行数据转换服务程序，定时按照逻辑映射表，将实时数据库的点组织成为符合业务表要求的数据记录,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,站库生产运行,站库监测,管网生产运行,集输管网监测,水管网监测,数据处理-实时数据库到ORACLE数据库,5,油田公司实时库到关系库转换内容及逻辑1，实时库所有参数均向关系库做转换。详细请参考一下实时库采集参数清单：,数据处理-实时数据库到ORACLE数据库（续）,2，具体转换逻辑根据关系库目标数据对象的不同做如下分类：,5,作业区,油田公司,功图关系数据库,Oracle关系数据库,频率：30分钟,功图数据,功图关系数据库数据内容：,规范要求：实时数据：功图关系数据库与ORACLE数据传输采用SQL Server Agent JOB技术，ORACLE数据库要实现对功图关系数据中数据的完全采集，采集方式为新增采集，即功图数据库中将每次新采集的到数据主动提交给ORACLE数据库，其中井号ID采用统一井编码（在功图关系数据库已经为统一编码，在此环节规定不做任何转换）。数据采集频率为30分钟，根据采集时刻取临近一组数据，功图数据表结构保持完全一致。,向集团公司数据库传输数据,数据处理-功图数据库到ORACLE数据库,6,频率：24小时,数据内容：,规范要求：油田公司与集团公司ORACLE数据库同步，采用ORACLE数据库表级镜像方式，在集团公司分别建设针对每个油田的ORACLE数据库的备份数据库。数据库的数据同步采用自增方式。每天定时更新。ORACLE数据库对采集的数据进行永久性存储,功图数据,油田公司1Oracle关系数据库,油田公司2Oracle关系数据库,油田公司NOracle关系数据库,集团总部汇总数据库,单井生产运行,油井监测,气井监测,供水入井监测,物联设备,物联设备自检信息,站库生产运行,站库监测,管网生产运行,集输管网监测,水管网监测,数据处理-油田公司到集团公司关系数据库,7,应用系统,数据应用,A11项目介绍油气生产物联网项目背景油气生产物联网的设计思路及方法油气生产物联网总体架构业务架构应用架构数据架构集成方案技术方案安全方案A11系统设计小结对业务流程和管理模式的影响对油汽勘探、开发、生产领域信息化技术架构的影响A11项目对天然气管道物联网建设的启示,目录,与统建系统集成接口分布图,A11与油气田自建系统的融合及集成策略分析,各油气田根据自身业务发展的需要，近几年来普遍在生产自动化系统以及生产管理信息化系统进行了多方面的系统建设，也取得了相当多的系统建设经验。A11目前的建设内容和目标，或多或少的与这些已建系统在功能上存在不同程度的重合情况。因此如何合理的处理好A11与自建系统之间的集成和融合是保证未来中国石油勘探、开发生产领域生产自动化和信息化健康发展非常关键的问题，也是A11能否在各油气田顺利推进，并取得良好应用效果的前提。从中国石油统建系统，统一规划、统一设计、统一建设的立项角度来看，A11的目标十分明确。即：建立一套集团级的油气生产管理信息系统的标准统一和系统架构。节约建设投资，充分发挥统建系统和自建系统的优势，形成优势互补。加速推进中国石油勘探、开发生产信息化的建设速度，保证建设质量和水平。下面是未来在A11系统实施过程中，A11项目组与中国石油各油气田分公司在A11系统与自建系统的融合和集成设计的方法论：,集成设计,A11系统集成策略,各油气田自建系统分析,根据A11系统的应用架构，我们从采集与监控子系统和生产管理子系统两个层面来分析A11系统和各油田自建系统的融合与集成策略：采集与监控子系统融合与集成策略生产管理子系统融合与集成策略,A11采集与监控子系统的标准化目标和定位,A11通过标准化和统一架构设计，在满足现有自动化系统的功能基础上，提升了系统的互通互换能力，促进了界面统一，为基于实时数据的扩展和提升打下了基础，提升系统整体性能。具有极强的可推广性和统一维护性。,A11数据采集与监控,A11与各油气田现有自动化系统间的集成,A11与油田现有自动化系统间采用数据集