井场信息远程传输及网络发布方法 技术领域 本发明涉及石油井场信息处理技术领域， 确切地说涉及一种对石油井场信息进行 采集、 远程传输、 存储， 以及信息的网络发布的方法。
背景技术 石油行业是一个具有高投入、 高科技、 高风险的行业， 特别是在高温、 高压、 高含硫 的储层中开展钻井作业时体现得淋漓尽致。一方面， 钻井工艺非常复杂， 另一方面， 考虑到 石油行业的高风险性， 再加上井场分布在野外， 且较零散， 环境恶劣， 交通条件较差等不利 因素。因此很有必要将井场信息通过远程传输到基地中心， 然后将井场信息通过网络的方 式发布到相应的管理者和技术专家的计算机桌面上， 这样他们将足不出户就能实时掌握井 场动态。
井场信息远程传输及网络发布系统涉及很多先进技术或系统 ： 包括录井仪端口数 据采集技术、 视频系统、 卫星通信技术、 消息中间件系统、 实时数据库系统、 海量数据展现技 术等等。 通过考察发现上述技术或系统相对比较成熟， 应用领域与行业也非常广泛， 现有技 术中， 公开号为 CN2938594， 公开日为 2007 年 8 月 22 日的中国专利文件公开了一种石油钻 井信息掌上监控系统。该系统由多台数据服务器、 数据中心以太网、 数据交换机、 信息服务 器、 网络防火墙、 因特网和多个 POCKET PC 手机组成。多台数据服务器通过数据中心以太 网与数据交换机连接。数据交换机与信息服务器的一块网卡连接， 信息服务器的另一块网 卡与网络防火墙连接。网络防火墙通过有线宽带上网方式与因特网有线连接。多个用户 POCKET PC 手机通过无线调制解调器与因特网无线连接。该系统实现了石油钻井信息无线 远程传输。有关人员利用手机就能随时又随地对井场信息实时监控与检索， 掌握油田各钻 井队生产动态， 及时决策指挥， 可提高工效和管理水平。
但上述技术仍然没有将录井仪端口数据采集技术、 视频系统、 卫星通信技术、 消息 中间件系统、 实时数据库系统、 海量数据展现技术等这么多技术与系统集成在一块来实现 石油井场实时数据、 业务数据和视频信息的远程传输及网络发布， 并且采用上述现有技术， 不能确保大量实时数据、 业务数据和视频信息稳定可靠、 及时、 安全的进行传输和网络发 布。
发明内容
为解决上述技术问题， 本发明提出了一种能够确保大量实时数据、 业务数据和视 频信息稳定可靠、 及时、 安全的远程传输及网络发布的方法， 本方法能够实现管理部门对井 场、 井下信息的全方位监控， 实现管理信息化、 指挥远程化 ； 实现管理部门对钻井、 录井、 测 井、 井下作业、 试油 ( 修井 ) 等实时信息的及时掌握， 及时掌握钻井施工状况， 监测井下的工 程异常， 减少复杂事故的发生， 提高钻井生产安全和勘探成功率 ； 在紧急情况下， 可作为应 急指挥平台。
本发明是通过采用下述技术方案实现的 ：一种井场信息远程传输及网络发布方法， 其特征在于 ： 包括实时数据采集与预警、 井场业务数据上报、 视频信息采集存储、 信息传输、 消息中间件、 井场数据读写服务、 业务数 据库、 实时数据库、 实时数据门户发布和井场信息网络发布， 其中 ： 井场端的实时数据采集 与预警是将采集的实时数据和预警结果发送到消息中间件中的消息中间件子节点 ； 同时， 井场业务数据上报是将井场业务数据发送到消息中间件中的消息中间件子节点 ； 视频信息 采集存储是负责井场视频信息的采集和存储， 信息传输包括两个方面， 一方面是将视频数 据流发送到基地端的流媒体服务器， 另一方面， 是将消息中间件子节点接收到的数据发送 到基地端的消息中间件父节点 ； 井场数据读写服务是解析消息中间件父节点中的数据包， 然后将实时数据和业务数据分别写入实时数据库和业务数据库中 ； 实时数据门户发布是通 过井场数据读写服务获取实时数据库中的数据进行网络发布 ； 井场信息网络发布是提取实 时数据库、 业务数据库和流媒体服务器中的数据为网络上发布。
所述实时数据采集与预警是， 采集来自于井场综合录井仪的实时钻井数据， 解析 成标准格式数据并发送到基地。
所述井场业务数据上报是， 将井场业务数据与报表资料转换为标准的数据传输格 式， 基于底层企业级消息平台实现数据到基地专业数据库的写入， 还包括报表资料的录入、 井场业务数据的补充录入及数据查询和审核上报。 所述视频信息采集存储， 由摄像头与硬盘录像机构成， 摄像头部署在综合录井仪 器房顶、 钻台和循环罐， 硬盘录像机负责视频信息的存储。
所述信息传输， 分有线和无线方式， 其中有线方式为 ADSL 方式， 无线方式包括 GPRS、 CDMA、 3G 或卫星通信。
所述消息中间件， 包括井场端的消息中间件子节点和基地端的消息中间件父节 点， 在井场端的消息中间件子节点上配置了实时数据传输队列、 业务数据传输队列和业务 数据接收队列， 在基地端消息中间件父节点上配置了实时数据接收队列、 业务数据接收队 列和业务数据发送队列。
所述井场数据读写服务， 用于录井实时数据和井场业务数据从消息中间件接收数 据的写库及读库， 所述服务是指在系统后台运行的软件程序， 无用户界面， 不需用户干预， 为此编写的服务程序有 3 类 ： 实时数据写库服务、 业务数据写库服务和实时数据读库服务， 其中， 实时数据写库服务， 实现将基地端消息中间件中的实时数据接收下来， 并写入到实时 数据库对应的位置 ； 业务数据写库服务， 实现将基地端消息中间件中的业务数据接收下来， 并写入到业务数据库对应的表中 ； 实时数据读库服务， 实现将实时数据库对应的位置数据 读出， 并将其发布出去。
所述业务数据库是， 部署在基地端的数据库服务器上， 涉及井场的多方面业务， 数 据量庞大， 关系复杂， 为此需采用大型、 通用的数据库管理系统产品。业务数据库的数据模 型主线 ： 单位组织结构—— > 构造单元—— > 井信息—— > 井筒信息—— > 井筒相关信息。
所述实时数据库是， 部署在基地端的数据库服务器上， 包括实时数据库产品和实 时数据模型， 根据需求， 我们选用 GE Fanuc iHistorian 产品， 购买 30000 个点， 为企业级的 数据采集、 存储系统， 能够满足录井数据实时性要求高 ( 秒级 )， 数据为海量存储 (10G/ 天 ) 的要求， 且具有较高的数据压缩功能， 由于其访问方式不同于专业数据库， 弱化了数据之间 关联逻辑关系， 其数据格式是采用标签的方式记录数据， 一个标签只能记录某类数据项， 在
实时数据建模中， 通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系。
所述实时数据门户发布， 部署在基地端的服务器上， 用于指令发布、 多井预警及实 时数据监控功能， 基地端向各井场发送各种指令， 通过在门户上进行指令录入并保存， 交由 消息中间件发送到正确配置的井场节点， 基地端通过 OCX 控件实现对多井的实时预警， 通 过读取指定的实时数据发布服务接口， 获取单个或者多个井场的预警信息， 并由门户进行 显示， 基地端通过 OCX 控件调用 remonting 服务接口， 获取指定井场的秒级实时监测数据， 由门户显示。
所述井场信息网络发布， 部署在基地端的服务器上， 用于实现实时数据、 井场业务 数据和井场视频信息网络发布功能， 主要包括用户权限管理模块、 井基本信息暨首页模块、 地质日报模块、 实时数据显示模块、 实时曲线显示模块、 井场视频显示模块、 随钻岩屑剖面 显示模块、 三维井斜图模块、 生成运行管理模块、 质量安全管理模块、 完井资料管理模块。
与现有技术相比， 本发明的有益效果表现在 ：
1、 本发明采用 “包括实时数据采集与预警、 井场业务数据上报、 视频信息采集存 储、 信息传输、 消息中间件、 井场数据读写服务、 业务数据库、 实时数据库、 实时数据门户发 布和井场信息网络发布” 这样的技术方案， 创造性的将各个技术糅合在起， 形成为石油井场 数据传输和发布服务的方法， 各个步骤之间相互呼应， 结合形成的技术方案， 相对于现有技 术， 可为海量的井场实时数据、 井场业务数据和井场视频信息提供采集、 处理、 传输、 存储和 发布的整个流程， 最终实现了井场信息稳定可靠、 实时、 安全、 高效的数据远程传输及网络 发布功能， 同时也实现了将基地端的指令、 文档等信息传输到各个井场， 提供了一个以基地 服务器集群为中心、 井场综合录井服务器为结点、 以卫星等多种通信方式为连接、 厂级实时 数据采集和企业级分布式事务与消息中间件为基础的井场数据共享平台， 使基地端的管理 人员和技术专家足不出户就能实时能掌握井场动态， 将减少复杂事故的发生， 提高钻井生 产安全和勘探成功率。在紧急情况下， 可作为应急指挥平台。通过系统的运行分析， 系统较 成熟， 可在石油及以外的行业推广运用， 成为新的经济增长点。
2、 本发明中的实时数据采集与预警， 能为基地的实时数据显示提供数据支撑， 同 时， 根据预警配置信息和井场采集到的实时数据对异常工况进行监控和预警， 实现了实时 数据采集和预警两大功能。
3、 本发明中的井场业务数据上报提供了多种数据源接口， 基于底层企业级消息平 台实现了数据到基地专业数据库的可靠写入。
4、 本发明中的视频信息采集存储， 实现了井场视频信息的采集与存储， 根据需要 可灵活部署个数及位置， 还可远程控制摄像头旋转， 根据存储空间大小及生产需要可灵活 设置视频信息保存期限。
5、 本发明采用的信息传输方式为卫星通信， 特别适用于通信基站不能覆盖的井场 所在区域， 并且所传输的视频信息效果非常好。 附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明， 其中 ： 图 1 为本方法的流程图 图 2 为本发明的实时数据采集与预警流程图图 3 为本发明的井场业务数据上报流程图 图 4 为本发明的井场信息网络发布数据流程图具体实施方式
实施例 1
本发明包括实时数据采集与预警、 井场业务数据上报、 视频信息采集存储、 信息传 输、 消息中间件、 井场数据读写服务、 业务数据库、 实时数据库、 实时数据门户发布和井场信 息网络发布， 其中 ： 井场端的实时数据采集与预警是将采集的实时数据和预警结果发送到 消息中间件中的消息中间件子节点 ； 同时， 井场业务数据上报是将井场业务数据发送到消 息中间件中的消息中间件子节点 ； 视频信息采集存储是负责井场视频信息的采集和存储， 信息传输包括两个方面， 一方面是将视频数据流发送到基地端的流媒体服务器， 另一方面， 是将消息中间件子节点接收到的数据发送到基地端的消息中间件父节点 ； 井场数据读写服 务是解析消息中间件父节点中的数据包， 然后将实时数据和业务数据分别写入实时数据库 和业务数据库中 ； 实时数据门户发布是通过井场数据读写服务获取实时数据库中的数据进 行网络发布 ； 井场信息网络发布是提取实时数据库、 业务数据库和流媒体服务器中的数据 为网络上发布。 本发明中， 所述实时数据采集与预警是， 采集来自于井场综合录井仪的实时钻井 数据， 解析成标准格式数据并发送到基地。
本发明中， 所述井场业务数据上报是， 将井场业务数据与报表资料转换为标准的 数据传输格式， 基于底层企业级消息平台实现数据到基地专业数据库的写入， 还包括报表 资料的录入、 井场业务数据的补充录入及数据查询和审核上报。
本发明中， 所述视频信息采集存储， 由摄像头与硬盘录像机构成， 摄像头部署在综 合录井仪器房顶、 钻台和循环罐， 硬盘录像机负责视频信息的存储。
本发明中， 所述信息传输， 分有线和无线方式， 其中有线方式为 ADSL 方式， 无线方 式包括 GPRS、 CDMA、 3G 或卫星通信。
本发明中， 所述消息中间件， 包括井场端的消息中间件子节点和基地端的消息中 间件父节点， 在井场端的消息中间件子节点上配置了实时数据传输队列、 业务数据传输队 列和业务数据接收队列， 在基地端消息中间件父节点上配置了实时数据接收队列、 业务数 据接收队列和业务数据发送队列。
本发明中， 所述井场数据读写服务， 用于录井实时数据和井场业务数据从消息中 间件接收数据的写库及读库， 所述服务是指在系统后台运行的软件程序， 无用户界面， 不需 用户干预， 为此编写的服务程序有 3 类 ： 实时数据写库服务、 业务数据写库服务和实时数据 读库服务， 其中， 实时数据写库服务， 实现将基地端消息中间件中的实时数据接收下来， 并 写入到实时数据库对应的位置 ； 业务数据写库服务， 实现将基地端消息中间件中的业务数 据接收下来， 并写入到业务数据库对应的表中 ； 实时数据读库服务， 实现将实时数据库对应 的位置数据读出， 并将其发布出去。
本发明中， 所述业务数据库是， 部署在基地端的数据库服务器上， 涉及井场的多方 面业务， 数据量庞大， 关系复杂， 为此需采用大型、 通用的数据库管理系统产品。 业务数据库 的数据模型主线 ： 单位组织结构——> 构造单元——> 井信息——> 井筒信息——> 井筒相
关信息。 本发明中， 所述实时数据库是， 部署在基地端的数据库服务器上， 包括实时数据库 产品和实时数据模型， 根据需求， 我们选用 GE Fanuc iHistorian 产品， 购买 30000 个点， 为 企业级的数据采集、 存储系统， 能够满足录井数据实时性要求高 ( 秒级 )， 数据为海量存储 (10G/ 天 ) 的要求， 且具有较高的数据压缩功能， 由于其访问方式不同于专业数据库， 弱化 了数据之间关联逻辑关系， 其数据格式是采用标签的方式记录数据， 一个标签只能记录某 类数据项， 在实时数据建模中， 通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系。
本发明中， 所述实时数据门户发布， 部署在基地端的服务器上， 用于指令发布、 多 井预警及实时数据监控功能， 基地端向各井场发送各种指令， 通过在门户上进行指令录入 并保存， 交由消息中间件发送到正确配置的井场节点， 基地端通过 OCX 控件实现对多井的 实时预警， 通过读取指定的实时数据发布服务接口， 获取单个或者多个井场的预警信息， 并 由门户进行显示， 基地端通过 OCX 控件调用 remonting 服务接口， 获取指定井场的秒级实时 监测数据， 由门户显示。
本发明中， 所述井场信息网络发布， 部署在基地端的服务器上， 用于实现实时数 据、 井场业务数据和井场视频信息网络发布功能， 主要包括用户权限管理模块、 井基本信息 暨首页模块、 地质日报模块、 实时数据显示模块、 实时曲线显示模块、 井场视频显示模块、 随 钻岩屑剖面显示模块、 三维井斜图模块、 生成运行管理模块、 质量安全管理模块、 完井资料 管理模块。
实施例 2
本发明包括实时数据采集与预警子系统、 井场业务数据上报子系统、 视频信息采 集存储子系统、 信息传输通道子系统、 消息中间件子系统、 井场数据读写服务子系统、 业务 数据库管理子系统、 实时数据库管理子系统、 实时数据门户发布子系统、 井场信息网络发布 子系统， 共计 10 个子系统构成。本发明涉及井场端和基地端， 以及中间的传输通道。井场 端的实时数据采集与预警子系统、 井场业务数据上报子系统分别将采集实时数据、 预警结 果数据和井场业务数据发送到消息中间件的子节点 ； 视频信息采集存储子系统负责井场视 频信息的采集和存储， 卫星传输通道将视频数据流与消息中间件子节点的数据发送到基地 端的流媒体服务器和消息中间件父节点 ； 井场数据读写服务子系统解析消息中间件父节点 数据包， 然后分别将实时数据和业务数据分别写入的实时数据库和业务关系数据库中 ； 实 时数据门户发布子系统通过井场数据读写服务子系统获取实时数据库中的数据进行网络 发布 ； 井场信息网络发布子系统提取实时数据库、 业务数据库和流媒体服务器中的数据为 网络上发布。 所述实时数据采集与预警子系统， 安装运行在井场端的工控机或单片机上， 采 集来自于井场综合录井仪的实时钻井数据， 解析成标准格式数据并发送到基地， 为基地的 实时数据显示提供数据支撑。同时， 采集系统能根据预警配置信息和井场采集到的实时数 据对异常工况进行监控和预警。本系统包括实时数据采集和预警两大功能。所述井场业务 数据上报程序， 安装运行在井场端的工控机上， 提供多种数据源接口， 将提供的各种井场业 务数据与报表资料转换为标准的数据传输格式， 基于底层企业级消息平台实现数据到基地 专业数据库的可靠写入， 还提供报表资料的录入、 井场业务数据的补充录入及数据查询、 审 核上报等功能。 所述视频信息采集存储子系统， 是一套硬件为主的系统， 实现井场视频信息 的采集与存储， 部署在井场端。 由摄像头与硬盘录像机构成， 摄像头部署在综合录井仪器房
顶、 钻台和循环罐， 根据需要可灵活部署个数及位置， 还可远程控制摄像头旋转 ； 硬盘录像 机负责视频信息的存储， 根据存储空间大小及生产需要可灵活设置视频信息保存期限。所 述信息传输通道子系统， 分有线和无线方式， 其中有线方式为 ADSL 等方式， 网络较稳定， 但 录井井场大多在野外， 很难采用有线方式 ； 无线方式包括 GPRS、 CDMA、 3G、 卫星通信等无线 通道。但由于通信基站不一定覆盖井场所在区域， 一般情况下选用卫星通道才能满足通信 需求， 特别是视频信息的传输高要求， 主要包括井场端的卫星信号收发器、 路由器、 交换机 和基地端的专线。所述消息中间件子系统， 包括井场端的消息中间件子节点和基地端的消 息中间件父节点， 实现井场端与基地端的实时数据与业务数据双向传输， 以及断点续传和 数据加密的功能。 根据本系统需要在井场端配置了实时数据传输队列、 业务数据传输队列、 业务数据接收队列， 在基地端配置了实时数据接收队列、 业务数据接收队列、 业务数据发送 队列。 所述井场数据读写服务子系统， 部署在基地端的服务器上， 实现录井实时实时和井场 业务数据从消息中间件接收数据的写库及读库功能。采用服务的方式实现， 服务是指在系 统后台运行的软件程序， 无用户界面， 不需用户干预。为此编写的服务程序有 3 类 ： 实时数 据写库服务、 业务数据写库服务、 实时数据读库服务。实时数据写库服务， 实现将基地端消 息中间件中的实时数据接收下来， 并写入到实时数据库对应的位置 ； 业务数据写库服务， 实 现将基地端消息中间件中的业务数据接收下来， 并写入到关系数据库对应的表中 ； 实时数 据读库服务， 实现将实时数据库对应的位置数据读出， 并将其发布出去供其它软件接口使 用。所述业务数据库管理子系统， 部署在基地端的数据库服务器上， 涉及井场的多方面业 务， 数据量庞大， 关系复杂， 为此需采用大型、 通用的数据库管理系统产品。 业务数据库的数 据模型主线 ： 单位组织结构——> 构造单元——> 井信息——> 井筒信息——> 井筒相关信 息。 所述实时数据库管理子系统， 部署在基地端的数据库服务器上， 包括实时数据库产品和 实时数据模型。根据需求， 我们选用 GE Fanuc iHistorian 产品， 购买 30000 个点， 为企业 级的数据采集、 存储系统， 能够满足录井数据实时性要求高 ( 秒级 )， 数据为海量存储 (10G/ 天 ) 的要求， 且具有较高的数据压缩功能。由于其访问方式不同于专业数据库， 弱化了数据 之间关联逻辑关系， 其数据格式是采用标签的方式记录数据， 一个标签只能记录某类数据 项， 在实时数据建模中， 通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系。 所述实时数 据门户发布子系统， 部署在基地端的服务器上， 仅供录井公司远传室人员使用， 实现指令发 布、 多井预警及实时数据监控功能。 基地端向各井场发送各种指令， 通过在门户上进行指令 录入并保存， 交由消息中间件发送到正确配置的井场节点。基地端通过 OCX 控件实现对多 井的实时预警， 通过读取指定的实时数据发布服务接口， 获取单个或者多个井场的预警信 息， 并由门户进行显示。基地端通过 OCX 控件调用 remonting 服务接口， 获取指定井场的秒 级实时监测数据， 由门户显示。所述井场信息网络发布子系统， 部署在基地端的服务器上， 供录井公司及广大业主单位人员使用， 实现实时数据、 井场业务数据和井场视频信息网络 发布功能。主要包括用户权限管理模块、 井基本信息暨首页模块、 地质日报模块、 实时数据 显示模块、 实时曲线显示模块、 井场视频显示模块、 随钻岩屑剖面显示模块、 三维井斜图模 块、 生成运行管理模块、 质量安全管理模块、 完井资料管理模块。
实施例 3
如图 1 所示， 一种井场信息远程传输及网络发布系统的逻辑构成， 涉及井场端和 基地端， 以及中间的传输通道。 井场端的实时数据采集与预警子系统、 井场业务数据上报子系统分别将采集实时数据、 预警结果数据和井场业务数据发送到消息中间件的子节点 ； 视 频信息采集存储子系统负责井场视频信息的采集和存储， 卫星传输通道将视频数据流与消 息中间件子节点的数据发送到基地端的流媒体服务器和消息中间件父节点 ； 井场数据读写 服务子系统解析消息中间件父节点数据包， 然后分别将实时数据和业务数据分别写入的实 时数据库和业务关系数据库中 ； 实时数据门户发布子系统通过井场数据读写服务子系统获 取实时数据库中的数据进行网络发布 ； 井场信息网络发布子系统提取实时数据库、 业务数 据库和流媒体服务器中的数据为网络上发布。
实施例 4
如图 2 所示， 实时数据采集与预警子系统流程， 实时数据采集进程启动， 首先从综 合录井仪的端口捕获实时数据流， 接着解析成统一格式， 然后填充到预警处理进程， 根据预 警门限值和预警公式生成预警结果， 最后将实时数据和预警结果发送到消息中间件子节点 以传输 ； 整个流程反复循环， 即实现了实时数据的采集与预警功能。
实施例 5
如图 3 所示， 井场业务数据上报子系统流程， 首先进入到数据加载模块， 提供多种 数据源接口， 可通过人工录入、 EXCEL 导入、 其它系统迁移到方式将提供的各种井场业务数 据与报表资料加载到本系统中， 然后数据审核， 便审核通过的数据保存的本地数据库中， 最 后增量数据包发送到消息中间件子节点， 供远传传输到基地端。
实施例 6
如图 4 所示， 井场信息网络发布子系统数据流程图。对于专业数据库访问流程， 客户端通过专业数据库访问服务操作专业数据库。客户端在需要操作专业数据库时， 将数 据库查询语句发送到该访问服务， 该访问服务将执行结果返回给客户端。对于文件访问流 程， 客户端向文件访问服务请求文件列表， 文件访问服务通过查询专业数据库， 获得当前文 件列表并返回给客户端， 客户端显示文件列表以供用户选择下载 ； 客户端向文件访问服务 请求某一个文件下载， 文件访问服务查询专业数据库， 得到该文件的保存位置。 如果该文件 在专业数据库中， 则从专业数据库读取文件数据返回客户端 ； 如果该文件在磁盘上， 则从磁 盘上读取文件数据返回客户端。 对于实时数据库访问流程， 客户端每隔确定时间段， 以实时 数据库特定接口方式连接实时数据库， 查询最新数据并显示 ； 若查询历史数据， 客户端启动 后， 在第一次切换到显示实时数据界面时， 以实时数据库特定接口方式向实时数据库发送 过去给定时间段的数据请求， 获取到数据后显示。