白皮书
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挑战

生产环境设备数据采集需求多样

当前石油生产设备涵盖的业务与接入设备逐渐增多,数据采集业务需求覆盖油井传感器、油井生产系统各类 PLC、拉运系统设备、管线输送系统、站场控制系统等。各类数据的采集设备、采集方式和采集系统异构化严重,统一接入难度大。

采集系统分散数据不易整合

采集与管理系统部署独立且分散,大量生产数据分散在不同系统与环境中。传统 SCADA 系统采集生产数据后,一般存储在生产作业区或者联合站控制室内的数据库。这种方式的系统数据分散,数据集成的复杂度与成本很高。由于不同系统采集手段与存储手段各异,数据采集频率与实时性无法保证统一。

运维难度不断增加

传统数据采集与存储设备分散部署在生产现场,运维工作需要大量现场人工操作,在生产现场与设备侧对于设备接入、设备巡检、设备配置、升级更新、告警处理等诸多方面,缺少信息化统一管理手段,运维成本高,对于油田运维人力有限的现状提出了较大挑战。而且随着新设备的增加,整体运维的难度也不断加大。

方案

平台侧基于 EMQX 物联网消息中间件集群对大量工业软网关上报的海量实时数据进行统一汇聚,并通过内置规则引擎根据业务需求,将实时数据存储到各类关系型数据库、时序数据库,或通过直接消息推送或订阅方式将数据推送到业务应用系统中。

设备侧通过边缘工业协议网关软件 Neuron 对接各类工业设备,实现对各类工业设备的统一数据采集。通过 Neuron 可以实现将石油生产环境中的 DTU,RTU以及各类型 PLC 的数据进行统一采集。同时在设备上报过程中实现对采集点、采集频率、上报频率、上报格式的统一规划,方便上层业务系统存储与数据消费。

针对用户环境中的第三方平台,可采用开源流数据采集与处理引擎 eKuiper 实现对 SOAP 以及 Restful API 的数据接口拉取功能,进行系统接口的数据采集,并通对不同格式的数据进行重新封装,打包成 MQTT 协议上报云平台。

在云边协同层面,EMQ 整体方案提供了南北双向数据通道能力,在配置下发场景中业务应用可以通过 EMQX 提供的 Rest API 针对预先为不同设备定义好的主题进行消息下发,下发消息包括需要配置的点位地址与配置值,实现对生产设备的反控能力。同时通过 EMQX ECP 平台实现对部署在生产现场、场站以及数据中心的EMQ边缘软件进行统一配置与管理。

方案

成果

  • 轻前端、重后端的系统架构,降低现场设备与系统运维成本。
  • 基于物联网协议作为数据采集与传输的主要方式,实现了生产数据低时延实时上报,提高业务响应能力。
  • 解决海量异构设备与系统的实时数据统一汇聚,实现了各类型生产与监控设备数据统一汇聚存储,使数据资产有效整合。
  • 通过统一接入平台以及平台提供的丰富数据接口,实现数据采集与数据消费系统的解偶,使应用开发更加便捷高效。