石油與天然氣作為方便高效的能源，在我國的能源產業中處于不可替代的重要位置。隨著網絡和信息技術的發展，石化企業的生產環境和客戶需求在發生著巨大變化，石油、天然氣的采集、儲存、輸送、計量等各個生產環節都需要科學的管理。統一完善的油田自動化信息系統勢在必行。

人機界面（HMI：Human Machine Interface）是操作人員和控制系統的交互接口，可以應用到油田SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統的各個環節。北京昆侖縱橫科技發展有限公司提供的HMI-base系統平臺，包括HMITECH硬件平臺和HMIBuilder軟件系統。

HMIBuilder分布式控制和數據采集系統包括以下系統：通用系統：運行在標準控制平臺，支持大數據量數據采集和存儲，采用分布式架構實現工業以太網數據的分布式共享和負荷分擔；Web系統：提供強大的Web Server功能，支持廣域網的遠端IE瀏覽監控現場設備運行；嵌入系統：運行在嵌入式人機界面系統中，WinCE操作系統，運行環境精簡、實時性高，配套人機界面平臺實現現場監控。行業定制系統：針對油田等行業的特殊應用，縱橫科技提供定制化服務。

油田特殊監控系統

高速數據采集和處理常用于石油、天然氣管道測漏和裂紋檢測。HMIBuilder為行業客戶定制的高速采集系統，可以實現高速采集設備的嵌入。比如HMIBuilder可以通過DMA方式嵌入研華高速多功能板卡實現單通道64K以內的高速模擬信號采集。系統采集模擬信號經過放大、隔離和低通濾波的處理，排除現場信號的干擾。然后，經過DAS卡的DMA高速數據采集模式，采集并保存數據，實現數據的高速實時曲線（模擬示波器）、高速相對曲線（李薩如曲線）等顯示和數據分析（如圖1）。

依據HMIBuilder高速數據采集解決方案，縱橫科技成功開發了磁懸浮飛輪測試系統（如圖2），目前已經交付北航實驗室，用于航天飛輪和陀螺設備測量。

油田現場監控系統

油井現場的控制器不僅檢測光桿載荷、位移、電機的電壓、電流、井口回壓、井口溫度等參數，而且具有抽油機啟停的遠程遙控功能。HMIBuilder通過CDMA/GPRS 網或者數傳電臺或者以太網寬帶方式，采集現場數據，處理并存儲到采油廠數據庫系統。

系統應該根據現場環境的要求，選用適當的通訊模式。比如華北油田內蒙現場（如圖3所示），處于戈壁灘，環境惡劣，無人值守?？紤]到實時效果，縱橫科技采用了無線寬帶實現主控室HMIBuilder系統和現場的通訊。

油田管控綜合系統

油田自動化有自己的特點。首先，采油/氣點分布比較分散，有的相距幾百米，幾公里。采油/氣生產輸送現場均是安全防范的重點對象，要求建立包括油井遠程監控、輸油管線泄露監測、集輸站庫自動化監控、油氣計量站監控等多系統的監控平臺，保證原油和天然氣的采集、輸送和儲存的安全。同時，可以對企業的設備運行狀況、實時數據信息和現場故障記錄等進行及時、全面的了解和掌握。實現生產和管理及時溝通，實現整個生產過程的自動化。

縱橫科技提供的油庫罐區管理和加油控制綜合系統（如圖4）體現了HMIBuilder系統的管控一體化的理念。

在系統設備層中，主要監測和控制的設備為：儲油罐、油泵、油閥和油料計量設備。其中對儲油罐的監測，采用美國AMETEK-DREXELBROOK液位計進行集中數據采集，然后將采集的儲油罐工況數據送PLC和罐區實時監控后臺機。

控制層主要以Siemens S7-300 PLC可編程邏輯控制器為中心。同時，磁致伸縮液位儀通過MODBUS通訊接口將油罐的液位、溫度等信號，傳遞給現場管理工作站。HMIBuilder現場工作站負責向信息層轉發油高、水高、平均溫度、標準體積、質量等數據。

在管理層，監控中心平臺采用以工作站為中心的分布式監控系統 (Distributed Monitor System), 履行實時監控和實時數據交換的職能。通過分布式組態系統HMIBuilder，實現存盤服務器、告警服務器、校時服務器等負荷分擔的分布式管理。每個工作站都可以看到全局的數據信息。加油機管理系統和罐區監控信息，包括加油記錄、交班信息等。信息層是油庫中油料流程管理的樞紐。

油田設備配套

油田專用設備包括油田作業機械、油田天然氣檢測設備、發電設備、車間制冷機組監控設備、高壓變頻管理設備、大型在線檢測設備等。專用設備的電子管理系統一般由工業控制計算機、控制軟件、智能采集模塊、邏輯控制器、傳感器、控制柜等組成，具有對設備參數如溫度、壓力、轉速、電量的采集、存儲和顯示功能，并對設備的運行進行自動控制。

縱橫科技提供的HMIBuilder組態系統可以運行在各種工控系統。在縱橫科技油田配套專用設備系統中，常用控制模式有：

嵌入模式：通過嵌入式人機界面，配備HMIBuilder嵌入式系統，連接總線設備。 通用模式：標準工業控制計算機配備HMIBuilder通用控制系統，通過并行擴展I/O，連接傳感器設備。 混合模式：很多大型設備配套自控系統采用并行擴展和總線擴展的結合的模式。

縱橫科技的人機界面平臺已經成功應用于油田天然氣檢測的正壓充氣防爆系統（如圖6所示）、油田天然氣計量系統、油田注水配套設備、油田發電設備控制系統和油田鉆井機車控制系統等。

采用各種生產過程的自動化控制系統（Process Control System）、現場執行控制系統（MES）、計算機信息管理系統（MIS）、企業資源管理系統（ERP），應用于生產和企業管理，可以取得可觀的經濟效益。石化行業的實踐證明了計算機應用技術和自動化技術是挖潛增效的一種手段。 縱橫科技為石化行業提供的基于人機界面的分布式HMIBuilder軟件平臺和HMITECH人機界面產品，綜合現場總線技術、工業以太網技術、分布式SCADA監控技術，成功應用于生產現場，貫穿整個生產領域，包括石油油井/海上平臺現場和遠程監控、油田油氣計量、煉油廠監控、注水站監控，流通領域的庫區管理、加油控制系統等。