基于OPC通信协议的油田分布式共享系统研究

发布时间：2017-08-19 03:14

  本文关键词：基于OPC通信协议的油田分布式共享系统研究

  更多相关文章： OPC 分布式 负载均衡 Socket 遗传算法

【摘要】：随着科技的发展,工业控制领域也在发生深刻的变化。在油田中,联合站因数量众多、分布地域广泛等特点,生产数据的采集监控主要采用的是依赖组态软件的SCADA系统,在应用的过程中,带来了一系列问题:首先,由于各联合站在SCADA系统选型上没有统一的规范,不同联合站的SCADA系统厂商、型号各异;其次,针对联合站各自情况不同,设计的SCADA系统也各不相同,相互独立的SCADA系统结构本身的封闭性会排斥与其他SCADA系统的资源共享。近年来在工业自动化中提出的OPC(OLE for Process Control)技术为硬件开发商和应用软件开发者提供了一套标准的接口规范。OPC规范在工业底层现场设备或者实时数据库等大数据源之间以及与上层用户和决策层的通信提供了统一的传输标准,为系统的集成和数据的监控、共享提供了方便。本文通过研究OPC技术开发一套油田分布式共享系统,该系统一方面通过OPC规范解析技术实现中间服务器与SCADA系统的交互,达到数据采集的目标;另一方面实现基于Web的远程监控,通过BP神经网络联合改进遗传算法实现负载均衡,减轻服务器负载压力。本文的主要研究内容如下:第一,分析OPC数据访问规范。通过分析传统的数据采集方法的缺陷不足,引出OPC规范,并将基于OPC规范的数据采集方案与传统数据采集方案进行比较,明确基于OPC规范的数据采集方案的开发意义,最后详细介绍OPC数据访问规范体系结构和内容。第二,基于OPC通信协议设计油田分布式共享系统结构。以大庆油田某一联合站采用的监控组态软件对于OPC接口的支持说明采用OPC方案的可行性,并给出基于OPC通信协议的油田分布式共享系统结构设计。第三,设计负载均衡算法。为了保证Web服务器集群各节点实时准确的负载信息,本文提出以各节点的CPU利用率、内存利用率、网络利用率、磁盘利用率、剩余时间利用率五项综合指标作为衡量标准,并通过构建神经网路对各节点的综合指标预测得到下个周期的服务器节点的分配比例,针对BP神经网络预测分配比例往往存在偏差的现象,难以达到精度要求,提出改进遗传算法,运用改进遗传算法的优秀全局搜索能力来搜素各服务器节点的分配比例最优解。第四,对中间服务器和油田数据分布式共享可视化子系统的实现。首先,通过引入OPC规范,利用OPC自动化接口和动态链接库设计开发具有较强通用性和面向过程数据通信的中间服务器;然后,采用C#.Net+Oracle作为系统开发平台,利用.Net、AJAX、VML、Socket等技术实现油田数据分布式共享可视化子系统。针对可视化子系统中用户访问速度慢的问题,提出一种中间服务器联合Web服务器的二级动态缓存结构,并在缓存的替换策略中引入最近缓存命中时间因子,能够增加缓存命中率,提升用户访问速度。
【关键词】：OPC 分布式 负载均衡 Socket 遗传算法
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE938;TN915.04
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 创新点摘要8-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 SCADA系统研究现状12-13
• 1.2.2 OPC技术研究现状13-14
• 1.2.3 负载均衡研究现状14-15
• 1.3 论文研究的主要内容15-16
• 1.4 论文安排16-18
• 第二章 OPC规范研究18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 传统数据采集方案18-19
• 2.2.1 驱动程序法18
• 2.2.2 动态数据交换法18-19
• 2.3 基于OPC规范的数据采集方案19-20
• 2.4 OPC规范20-24
• 2.4.1 OPC数据访问规范20-22
• 2.4.2 OPC服务器对象22-23
• 2.4.3 OPC组对象23-24
• 2.4.4 OPC项对象24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于OPC通信协议的油田分布式共享系统结构25-32
• 3.1 引言25
• 3.2 联合站监控系统25
• 3.3 组态软件的OPC支持25-28
• 3.3.1 紫金桥的OPC接口26-27
• 3.3.2 OPC服务器与实时数据库的连接27-28
• 3.4 油田分布式共享系统结构28-31
• 3.4.1 Web服务器集群结构28-30
• 3.4.2 中间服务器结构30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 负载均衡算法研究与设计32-50
• 4.1 引言32
• 4.2 改进的遗传算法32-37
• 4.2.1 基本思想32
• 4.2.2 基本遗传算法32-33
• 4.2.3 算法改进33-37
• 4.3 改进遗传算法收敛性分析37-38
• 4.4 改进遗传算法的测试38-41
• 4.5 神经网络和改进遗传算法联合实现负载均衡策略41-49
• 4.5.1 BP神经网络处理负载信息41-43
• 4.5.2 IGA算法优化分配比例43-46
• 4.5.3 负载均衡优化46-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 基于OPC的油田数据分布式共享系统开发与应用50-66
• 5.1 引言50
• 5.2 SCADA系统数据提取50-55
• 5.2.1 数据采集模块51-54
• 5.2.2 数据转存模块54-55
• 5.3 油田数据分布式共享可视化子系统55-59
• 5.3.1 工艺流程图模块56-57
• 5.3.2 报表分析模块57
• 5.3.3 对比分析模块57-58
• 5.3.4 报警信息模块58-59
• 5.4 Web服务器集群59-62
• 5.5 关键技术62-65
• 5.5.1 优化动态缓存技术62-64
• 5.5.2 优化Socket多线程技术64-65
• 5.6 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 发表文章目录71-72
• 致谢72-73

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