石油与天然气作为方便高效的能源，在我国的能源产业中处于不可替代的重要位置。随着网络和信息技术的发展，石化企业的生产环境和客户需求在发生着巨大变化，石油、天然气的采集、储存、输送、计量等各个生产环节都需要科学的管理。统一完善的油田自动化信息系统势在必行。

人机界面（HMI：Human Machine Interface）是操作人员和控制系统的交互接口，可以应用到油田SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统的各个环节。北京昆仑纵横科技发展有限公司提供的HMI-base系统平台，包括HMITECH硬件平台和HMIBuilder软件系统。

HMIBuilder分布式控制和数据采集系统包括以下系统：通用系统：运行在标准控制平台，支持大数据量数据采集和存储，采用分布式架构实现工业以太网数据的分布式共享和负荷分担；Web系统：提供强大的Web Server功能，支持广域网的远端IE浏览监控现场设备运行；嵌入系统：运行在嵌入式人机界面系统中，WinCE操作系统，运行环境精简、实时性高，配套人机界面平台实现现场监控。行业定制系统：针对油田等行业的特殊应用，纵横科技提供定制化服务。

油田特殊监控系统

高速数据采集和处理常用于石油、天然气管道测漏和裂纹检测。HMIBuilder为行业客户定制的高速采集系统，可以实现高速采集设备的嵌入。比如HMIBuilder可以通过DMA方式嵌入研华高速多功能板卡实现单通道64K以内的高速模拟信号采集。系统采集模拟信号经过放大、隔离和低通滤波的处理，排除现场信号的干扰。然后，经过DAS卡的DMA高速数据采集模式，采集并保存数据，实现数据的高速实时曲线（模拟示波器）、高速相对曲线（李萨如曲线）等显示和数据分析（如图1）。

依据HMIBuilder高速数据采集解决方案，纵横科技成功开发了磁悬浮飞轮测试系统（如图2），目前已经交付北航实验室，用于航天飞轮和陀螺设备测量。

油田现场监控系统

油井现场的控制器不仅检测光杆载荷、位移、电机的电压、电流、井口回压、井口温度等参数，而且具有抽油机启停的远程遥控功能。HMIBuilder通过CDMA/GPRS 网或者数传电台或者以太网宽带方式，采集现场数据，处理并存储到采油厂数据库系统。

系统应该根据现场环境的要求，选用适当的通讯模式。比如华北油田内蒙现场（如图3所示），处于戈壁滩，环境恶劣，无人值守。考虑到实时效果，纵横科技采用了无线宽带实现主控室HMIBuilder系统和现场的通讯。

油田管控综合系统

油田自动化有自己的特点。首先，采油/气点分布比较分散，有的相距几百米，几公里。采油/气生产输送现场均是安全防范的重点对象，要求建立包括油井远程监控、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控、油气计量站监控等多系统的监控平台，保证原油和天然气的采集、输送和储存的安全。同时，可以对企业的设备运行状况、实时数据信息和现场故障记录等进行及时、全面的了解和掌握。实现生产和管理及时沟通，实现整个生产过程的自动化。

纵横科技提供的油库罐区管理和加油控制综合系统（如图4）体现了HMIBuilder系统的管控一体化的理念。

在系统设备层中，主要监测和控制的设备为：储油罐、油泵、油阀和油料计量设备。其中对储油罐的监测，采用美国AMETEK-DREXELBROOK液位计进行集中数据采集，然后将采集的储油罐工况数据送PLC和罐区实时监控后台机。

控制层主要以Siemens S7-300 PLC可编程逻辑控制器为中心。同时，磁致伸缩液位仪通过MODBUS通讯接口将油罐的液位、温度等信号，传递给现场管理工作站。HMIBuilder现场工作站负责向信息层转发油高、水高、平均温度、标准体积、质量等数据。

在管理层，监控中心平台采用以工作站为中心的分布式监控系统 (Distributed Monitor System), 履行实时监控和实时数据交换的职能。通过分布式组态系统HMIBuilder，实现存盘服务器、告警服务器、校时服务器等负荷分担的分布式管理。每个工作站都可以看到全局的数据信息。加油机管理系统和罐区监控信息，包括加油记录、交班信息等。信息层是油库中油料流程管理的枢纽。

油田设备配套

油田专用设备包括油田作业机械、油田天然气检测设备、发电设备、车间制冷机组监控设备、高压变频管理设备、大型在线检测设备等。专用设备的电子管理系统一般由工业控制计算机、控制软件、智能采集模块、逻辑控制器、传感器、控制柜等组成，具有对设备参数如温度、压力、转速、电量的采集、存储和显示功能，并对设备的运行进行自动控制。

纵横科技提供的HMIBuilder组态系统可以运行在各种工控系统。在纵横科技油田配套专用设备系统中，常用控制模式有：

嵌入模式：通过嵌入式人机界面，配备HMIBuilder嵌入式系统，连接总线设备。 通用模式：标准工业控制计算机配备HMIBuilder通用控制系统，通过并行扩展I/O，连接传感器设备。 混合模式：很多大型设备配套自控系统采用并行扩展和总线扩展的结合的模式。

纵横科技的人机界面平台已经成功应用于油田天然气检测的正压充气防爆系统（如图6所示）、油田天然气计量系统、油田注水配套设备、油田发电设备控制系统和油田钻井机车控制系统等。

采用各种生产过程的自动化控制系统（Process Control System）、现场执行控制系统（MES）、计算机信息管理系统（MIS）、企业资源管理系统（ERP），应用于生产和企业管理，可以取得可观的经济效益。石化行业的实践证明了计算机应用技术和自动化技术是挖潜增效的一种手段。 纵横科技为石化行业提供的基于人机界面的分布式HMIBuilder软件平台和HMITECH人机界面产品，综合现场总线技术、工业以太网技术、分布式SCADA监控技术，成功应用于生产现场，贯穿整个生产领域，包括石油油井/海上平台现场和远程监控、油田油气计量、炼油厂监控、注水站监控，流通领域的库区管理、加油控制系统等。