前言：本站為你精心整理了報(bào)警甄別技術(shù)在氣田生產(chǎn)監(jiān)控的應(yīng)用范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：報(bào)警管理作為生產(chǎn)監(jiān)控的重要組成部分，發(fā)揮著保障生產(chǎn)安全、平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)行的重要作用。高效報(bào)警管 理是集中監(jiān)控的重點(diǎn)部分。通過(guò)將SCADA系統(tǒng)升級(jí)為支持“黑屏”監(jiān)控模式的新型氣田監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了DCS、 SCADA監(jiān)控報(bào)警信息的集中優(yōu)化管理。基于先進(jìn)報(bào)警理念，進(jìn)行報(bào)警優(yōu)化，建立了一套有效的報(bào)警管理機(jī)制， 大幅減少報(bào)警數(shù)量，減輕監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)；在此基礎(chǔ)上，建立“黑屏”監(jiān)控模式，可以突出監(jiān)控重點(diǎn)，形 成一套高效監(jiān)控管理的新模式。

關(guān)鍵詞：多源報(bào)警；報(bào)警融合；先進(jìn)報(bào)警管理；黑屏監(jiān)控

一、前言

新疆油田采氣一廠克拉美麗氣田，在作業(yè)區(qū)監(jiān)控中心 已設(shè)立 SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)一套，雖然已實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的初 步管理，但未建立報(bào)警規(guī)則設(shè)計(jì)規(guī)范，且 DCS 與 SCADA 系統(tǒng)報(bào)警獨(dú)立管理，面臨著報(bào)警信息量大、無(wú)效報(bào)警較多、 報(bào)警分散管理的問(wèn)題，給中控室監(jiān)屏人員帶來(lái)不小的工作 負(fù)擔(dān)和身心壓力，為實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)與快速處置，需要建立 一套標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警管理方法，探索作業(yè)區(qū)以“先進(jìn)報(bào)警管理 + 黑屏監(jiān)控”為主的監(jiān)控管理新模式。

 二、整體設(shè)計(jì)

 基于克拉美麗 SCADA 系統(tǒng)架構(gòu)，擴(kuò)展 DCS 報(bào)警信息 同步服務(wù)、報(bào)警管理模塊、黑屏監(jiān)控模塊，打造系統(tǒng)間共 融共存管理機(jī)制，形成跨系統(tǒng)、智能化、集中化報(bào)警管理 模式。整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

三、報(bào)警融合技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源 現(xiàn)場(chǎng)存在多個(gè)廠家的 DCS 系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的報(bào)警信 息分散在各個(gè)系統(tǒng)中，亟需集中管理。不同廠商 DCS系統(tǒng) 對(duì)外共享報(bào)警信息，通常會(huì)提供 API 接口和 OPC AE 服務(wù) 兩種方式。為滿足報(bào)警統(tǒng)一接入、集中管理的需求，采用 OPC A&E 服務(wù)對(duì)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè) DCS 系統(tǒng)的報(bào)警信息 對(duì)接[ 1] 。

 （二）DCS 報(bào)警同步 OPC 報(bào)警事件訪問(wèn)規(guī)范定義了報(bào)警和事件類型消息信 息的交換，以及變量狀態(tài)和狀態(tài)管理。警報(bào)和事件是需要 注意的過(guò)程警報(bào)，定義如下：警報(bào)是一種異常情況，如儲(chǔ) 罐液位警報(bào)（也可能有這些子情況，如 LO、LOLO、HI 和 HIHI）；事件是可檢測(cè)的，通常涉及配置更改、操作員操作、 系統(tǒng)消息或錯(cuò)誤。DCS 所有需要同步到報(bào)警池中的報(bào)警信 息，通過(guò) OPC A&E 方式訂閱讀取，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的同步。 同步后，再進(jìn)行報(bào)警信息的處理和重新組織，以及展示與 管理。為實(shí)現(xiàn) DCS 報(bào)警信息的訂閱，基于 OPC A&E 規(guī)范， 開發(fā)了OPC A&E 網(wǎng)關(guān)。OPC A&E 網(wǎng)關(guān)的主要任務(wù)包括： 1. 接收顯示 OPC A&E 服務(wù)器所有的事件消息和報(bào)警。 OPC A&E 網(wǎng)關(guān)登錄到服務(wù)器，然后接收服務(wù)器中觸發(fā)的所 有消息。 2. 根據(jù)服務(wù)器提供的事件類別及它們的關(guān)聯(lián)信息選擇 和顯示附加的關(guān)聯(lián)信息。 3. 配置過(guò)濾條件，以便能夠限制報(bào)告的事件。要限制 或過(guò)濾報(bào)警消息，OPC A&E 網(wǎng)關(guān)可以指定過(guò)濾條件，包括 區(qū)域、源、事件類型（條件、簡(jiǎn)單、跟蹤）、嚴(yán)重性、類別。 在 OPC A&E 網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)上，開發(fā)了OPC A&E 信息訂閱 發(fā)布消息組件，將獲取的各種報(bào)警信息推送到 SCADA 系 統(tǒng)和報(bào)警池。

（三）統(tǒng)一報(bào)警模型設(shè)計(jì) 為支持 DCS 與 SCADA 系統(tǒng)的報(bào)警信息集中展示、存 儲(chǔ)與查詢，需要設(shè)計(jì)并建立統(tǒng)一報(bào)警模型，定義規(guī)范的報(bào) 警基本屬性[ 2] 。 1.OPC A&E 報(bào)警信息 OPC A&E規(guī)范定義了三種報(bào)警和事件類型：簡(jiǎn)單 （Simple）、跟蹤（Tracking）和條件（Condition），不同事件 類型的報(bào)警消息具有不同的可用消息字段。 2.SCADA 報(bào)警信息 當(dāng)前 SCADA主要應(yīng)用的是閾值報(bào)警方法，根據(jù)監(jiān)控 及報(bào)警處理需求，SCADA 報(bào)警信息主要包括： 對(duì)象 ：氣井、集氣站或處理站。參數(shù)：產(chǎn)生報(bào)警的參 數(shù)。類型：高報(bào)、高高報(bào)、低報(bào)、低低報(bào)。閾值：報(bào)警限值。 嚴(yán)重性：一般、嚴(yán)重和緊急。報(bào)警時(shí)間：產(chǎn)生報(bào)警的時(shí)間。 狀態(tài)：活動(dòng)、確認(rèn)和關(guān)閉。備注：人工備注的報(bào)警信息。 3. 報(bào)警統(tǒng)一模型 基于 OPC A&E 報(bào)警模型，考慮 SCADA 系統(tǒng)中報(bào)警 展示、統(tǒng)計(jì)與管理需求，進(jìn)行屬性擴(kuò)展，統(tǒng)一模型主要包 括報(bào)警源、報(bào)警區(qū)域、對(duì)象、參數(shù)、報(bào)警點(diǎn)位、事件類型 / 子類型、報(bào)警類別、嚴(yán)重性、報(bào)警信息等[ 3] 。

 （四）報(bào)警融合 基于報(bào)警統(tǒng)一模型，設(shè)計(jì)多源報(bào)警信息數(shù)據(jù)表，將報(bào) 警信息存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，支持后續(xù)報(bào)警多維度的查詢 與分析。由于 OPC A&E 的簡(jiǎn)單報(bào)警，不具有條件和類別 的屬性，且源的信息大多不是具體的點(diǎn)位，無(wú)法與條件報(bào) 警一樣，按報(bào)警類型、對(duì)象、參數(shù)等進(jìn)行報(bào)警查詢統(tǒng)計(jì)。 為解決該問(wèn)題，對(duì) Message 進(jìn)行了解析，分類進(jìn)行處理， 提取點(diǎn)位信息，進(jìn)而通過(guò)基礎(chǔ)信息關(guān)聯(lián)，可把對(duì)象、參數(shù) 等信息一并補(bǔ)齊[ 4] 。在報(bào)警融合過(guò)程中還有一項(xiàng)重要任務(wù) 是：報(bào)警更新與合并處理，保證報(bào)警的唯一性。DCS 報(bào)警 信息的更新主要根據(jù) Change Mask 判斷信息更新類型，根 據(jù) New State 判斷報(bào)警最近狀態(tài)。

 四、先進(jìn)報(bào)警管理

先進(jìn)報(bào)警管理運(yùn)用了全生命周期管理的理念，通過(guò)報(bào) 警分組、報(bào)警優(yōu)先級(jí)定義、基于工況的報(bào)警、報(bào)警過(guò)濾、 報(bào)警抑制、報(bào)警信息診斷分析等，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)報(bào)警管理功能， 提高生產(chǎn)操作安全性。
 （一）報(bào)警統(tǒng)計(jì)與 KPI 計(jì)算 利用先進(jìn)報(bào)警管理技術(shù)，基于報(bào)警實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)進(jìn) 行多維度報(bào)警統(tǒng)計(jì)及 KPI 指標(biāo)計(jì)算，可以對(duì)運(yùn)行的報(bào)警系 統(tǒng)及報(bào)警設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)一步促進(jìn)報(bào)警設(shè)置合 理優(yōu)化[ 5] 。 基于 DCS 和 SCADA 系統(tǒng)報(bào)警信息的報(bào)警池，進(jìn)行報(bào) 警信息的統(tǒng)計(jì)查詢。支持不同維度：報(bào)警頻率：統(tǒng)計(jì)報(bào)警 次數(shù) top10的參數(shù)點(diǎn)、百分比，并計(jì)算KPI指標(biāo)間歇報(bào)警數(shù)。 報(bào)警持續(xù)時(shí)間：統(tǒng)計(jì)報(bào)警持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng) /最短top10 的報(bào)警， 并計(jì)算 KPI 指標(biāo)陳舊報(bào)警數(shù)、瞬閃報(bào)警數(shù)。報(bào)警對(duì)象：統(tǒng) 計(jì)報(bào)警次數(shù) top10 的對(duì)象。報(bào)警類型：統(tǒng)計(jì)對(duì)比不同類型 的報(bào)警占比。每小時(shí)、每10 分鐘報(bào)警：統(tǒng)計(jì)報(bào)警在時(shí)間上 （每小時(shí) / 每10 分鐘）的分布，并計(jì)算最大 / 最小報(bào)警值、 平均報(bào)警值、報(bào)警泛濫時(shí)間占比等 KPI 指標(biāo)。基于一段時(shí) 間歷史數(shù)據(jù)，可對(duì)報(bào)警系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析。基于克拉 美麗一個(gè)月報(bào)警歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并與 ISA 18.2 標(biāo)準(zhǔn) 中推薦的性能指標(biāo)目標(biāo)值進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)表 1。后續(xù)，在 系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，將逐步確立適合克拉美麗氣田的 KPI 指 標(biāo)目標(biāo)值。

 （二）報(bào)警合理化分析 報(bào)警系統(tǒng)的理想狀態(tài)是在保持安全生產(chǎn)過(guò)程及正常操 作范圍內(nèi)，設(shè)置最少數(shù)量的報(bào)警。對(duì)于非新建的報(bào)警系統(tǒng)， 定期進(jìn)行報(bào)警合理化分析是非常必要的。報(bào)警合理化分析 是指根據(jù)報(bào)警管理規(guī)定的要求，對(duì)報(bào)警設(shè)置的合理性和報(bào) 警參數(shù)進(jìn)行分析和審查，并將審查結(jié)果歸檔記錄的工作過(guò) 程。報(bào)警合理化是一個(gè)過(guò)程（如圖 2 所示），審核、判斷每 個(gè)報(bào)警是否符合企業(yè)報(bào)警規(guī)范。合理化也涉及定義每個(gè)報(bào) 警的屬性，如限值、優(yōu)先級(jí)、等級(jí)、類型等，以及將報(bào)警 后果、響應(yīng)時(shí)間和報(bào)警處置文檔化。通過(guò)報(bào)警合理化分析 可以優(yōu)化報(bào)警設(shè)置，減少報(bào)警設(shè)置數(shù)量，同時(shí)減少干擾報(bào) 警、陳舊報(bào)警的發(fā)生，降低報(bào)警總次數(shù)。同時(shí)，監(jiān)控人員 的工作更加順暢、有效——因?yàn)閳?bào)警更加可信，節(jié)省了故 障分析時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，快速響應(yīng)。隨著生產(chǎn)條件及工藝的變化，報(bào)警設(shè)計(jì)也應(yīng)及時(shí)變更調(diào)整，從而改進(jìn)報(bào)警 合理化。因此，對(duì)于已建報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)持續(xù)進(jìn)行監(jiān)視和維 護(hù)。通過(guò)幾個(gè)輪次的報(bào)警統(tǒng)計(jì)與報(bào)警合理化分析，進(jìn)行報(bào) 警優(yōu)化，報(bào)警量大大減少。

 （三）“黑屏”監(jiān)控模式 “黑屏”監(jiān)控模式應(yīng)用了“黑屏操作”概念，是指生 產(chǎn)進(jìn)入平穩(wěn)條件一定時(shí)間后，監(jiān)控屏幕黑屏，無(wú)需人為干 預(yù)；一旦出現(xiàn)明顯異常，監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)脫離“黑屏操作”， 告警并定位異常，提醒監(jiān)控人員進(jìn)行干預(yù)。通過(guò)將監(jiān)屏過(guò) 程中報(bào)警信息的發(fā)現(xiàn)、故障點(diǎn)的定位由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，減 少監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)。“黑屏”監(jiān)控應(yīng)用的前提保障條件 是優(yōu)化的報(bào)警設(shè)計(jì)和合理的報(bào)警規(guī)則設(shè)置，從而保證高質(zhì) 量的報(bào)警。在此基礎(chǔ)上，借用屏幕由黑變亮、告警由無(wú)聲 變有聲、故障點(diǎn)由人工檢索變自動(dòng)關(guān)聯(lián)等方式，從而提高 監(jiān)控報(bào)警的自動(dòng)化程度。以“黑屏”監(jiān)控模式為目標(biāo)，進(jìn) 行屏幕喚醒、報(bào)警定位等相關(guān)技術(shù)及功能研發(fā)。“黑屏”喚 醒模式包括定時(shí)喚醒、告警喚醒兩種，出現(xiàn)須立即處理的 關(guān)鍵告警時(shí)，即刻喚醒；同時(shí)，支持定時(shí)喚醒，以處理常 規(guī)報(bào)警。屏幕喚醒設(shè)置包括：確定支持告警喚醒的參數(shù)， 告警喚醒的參數(shù)條件，以及定時(shí)喚醒計(jì)劃。報(bào)警定位是在 點(diǎn)位與對(duì)象準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)的前提下，可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫面跳轉(zhuǎn)和 關(guān)聯(lián)信息的顯示，以便快速地報(bào)警處置，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)報(bào) 警及處置的閉環(huán)管理。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)報(bào)警融合，實(shí)現(xiàn)了多源報(bào)警信息統(tǒng)一管理； 通過(guò)報(bào)警梳理和優(yōu)化，建立了一套有效的報(bào)警管理機(jī)制， 大幅減少了報(bào)警數(shù)量，減輕了監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)；通過(guò) 完善報(bào)警系統(tǒng)，融合“黑屏”監(jiān)控技術(shù)，可以突出監(jiān)控重點(diǎn)， 形成一套高效監(jiān)控管理的新模式。由此可見(jiàn)，報(bào)警系統(tǒng)優(yōu) 化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，需保持持續(xù)關(guān)注。

 參考文獻(xiàn)

[1]ANSI/ISA-18.2-2016ManagementofAlarmSystemsforthe Process Industries[S].International Society of Automation,2016.

[2]EEMUA.EEMUA191-2013AlarmSystems-AGuidetoDesign, Management and Procurement[S].Engineering Equipmentand Materials Users' Association,2013.

[3]IEC.IEC62682-2014ManagementofAlar mSystemsfortheProcessIndust r ies[S].Inter nationalElect rotech nicalCommission,2014.

[4] H o l l i f i e l dB , H a b i b iE .T h eA l a r mM a n a g e m e n tHandbook[M].2nd edtion.USA:360 Digital Books,2010. [5] 馬睿 . 先進(jìn)報(bào)警管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用探討 [J]. 石油化工自動(dòng) 化 ,2015,51(4):23-26.

作者:公雨 劉宇豐 黃博 李煒 單位:中國(guó)石油新疆油田分公司采氣一廠