浅谈虚拟化技术在采油厂的应用

一、前言 毕业论文网 　　随着采油厂快速上产和数字化程度的逐步提高，当前B/S、C/S业务众多，混合部署，业务系统经常发生软件冲突，终端维护工作量巨大，站控电脑的硬件成本和日常维护成本也在快速上升，高效的数字化运行模式要求数字化部门提高各系统的稳定性，缩短故障响应时间，打造高效运行的数字化平台。

本文从虚拟化技术入手，介绍已应用的服务器虚拟化，继而探索应用虚拟化和桌面虚拟化的可行性，同时对虚拟化运行后的效益进行评估。

虚拟化（ViRTUalization）是一个广义的术语，简单来说，是指计算机相关模块在虚拟的基础上而不是真实独立的物理硬件基础上运行，这种把有限的固定资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率，实现简化管理、优化资源等目的的解决方案，就叫做虚拟化技术。

目前，服务器数据逐渐增多，服务器硬件品牌不同、系统不同，所运行的软件不同，给日常维护管理增加难度。

站控、视频监控电脑数量众多、较分散，操作人员水平参差不齐，影响数字化系统正常运行的因素较多，出现故障必须由专业维护人员现场施工，维护费用高、处理故障时效性差。

二、虚拟化技术的应用实践 　　（一）目前虚拟化技术的应用情况 　　第七采油厂已完成服务器虚拟化技术的应用，利用现有3台高配置服务器虚拟为3台虚拟服务器，承担目前27台物理服务器所承载的应用，资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成多台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，利用动态管理的“资源池”，为各应用提供足够的资源保障，并根据具体需求动态分配资源，从而提高了利用率，为未来新建系统提供更多硬件资源，使得在虚拟服务器上建立一套新系统的运行环境就像在Windows系统中建立文档一样简单、快捷，减轻了系统管理的工作量，降低能耗和运营成本。

（二）服务器虚拟化技术解决了哪些问题 　　1、降低各项成本费用：硬件成本包括服务购置费用，一般每台服务器购置费用为数万元；包括数据中心空间租用费，网线、耗电、空调和人力成本等运营费用，维护成本高； 　　2、可用性低：每个服务器都是单机运行，遇到系统维护、升级或者扩容时，无替代或备用服务器，需要停机进行，不同服务器不同应用系统停机时间不同，但都造成应用中断； 　　3、缺乏可管理性：新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。

硬件维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护时间； 　　4、兼容性差：系统和应用需要迁移到新的服务器或者需要升级改造时，和旧系统兼容的问题解决难度大，耗时耗力，对系统和版本要求较高。

三、虚拟化技术的应用探索 　　1、应用虚拟化与桌面虚拟化的概念 　　应用虚拟化将应用程序与操作系统解耦合，为应用程序提供了一个虚拟的运行环境。

在这个环境中，不仅包括应用程序的可执行文件，还包括它所需要的运行时环境。

从本质上说，应用虚拟化是把应用对低层的系统和硬件的依赖抽象出来，可以解决版本不兼容的问题。

桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，生成大量独立的桌面操作系统（虚拟机或者虚拟桌面），同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。

用户终端通过网络登陆到虚拟主机上，只需要记住用户名和密码及网关信息，即可随时随地的通过网络访问自己的桌面系统，从而实现单机多用户。

2、虚拟化技术的应用探索 　　将应用虚拟化与桌面虚拟化相结合，可应用于站控工控机数据采集、控制过程的后移。

与站控工控机相比，服务器性能更加稳定、供电充分保障、管理规范快捷，而虚拟服务器的优势就更加凸显，它具有强大的运行能力和数据吞吐能力，且在硬盘容量方面拥有量级优势。

用一台服务器代替8～16台站控工控机，将数据采集流向虚拟服务器，由虚拟服务器中的数据库作为数据汇总、储存、分析的载体，站内站控操作员可通过PC机、IPAD、智能手机等终端读取虚拟桌面，可采用B/S或C/S模式进行站控操作。

2、目前站控工控机运行中存在的问题 　　a、Windows操作系统至于站控机内，无法制约移动存储设备的使用，存在病毒及系统崩溃现象，现场维护施工时间长、工作量大； 　　b、驱动程序有丢失、卡死情况，影响数据采集； 　　c、站控电脑开关机由站内操作人员控制，不利于管理； 　　d、由于驱动安装不准确，导致井场数据运算显示不正常，影响整个站的数据； 　　e、站控系统的维护人员操作水平参差不齐，站控系统存在损坏情况； 　　f、驱动程序的种类繁多，造成Windows操作系统负荷过大、运行速度较慢； 　　g、数据库至于站控机内，数据安全没有保障，且数据库体积的日益增大，影响站控机系统正常运行； 　　3、虚拟化后的优点 　　虚拟化后，目前站控工控机存在的部分故障将彻底解决，维护地点由数十公里的井站现场改为网络机房，故障响应时间缩短，处理能力提升，并且大大节约了硬件购置成本，提高综合运行效率。

一是Windows操作系统至于虚拟服务器中，服务器纳入机房统一管理，杜绝了移动存储设备传播病毒的可能，解决了站控工控机运行中存在的a和c问题；二是将目前所用的七种不同驱动程序集中安装于虚拟服务器，解决了每台工控机分别安装驱动的困难，同时解决了站控工控机运行中存在的b、d和f问题；三是站控系统的工程开发完成后直接运行于虚拟服务器中，由专业维护人员统一维护管理，并监控数据库日常运行情况，在服务器大容量硬盘合理动态分配空间的基础上，解决了站控工控机运行中存在的e和g问题。

站控工控机虚拟化后，不仅发生故障源的数量减少了1/8，发生故障的概率在服务器的稳定运行下也几乎可以忽略。

数字化专业维护力量可以集中在前端设备的维护保养，可有效提高数据上线率，降低数字化运维工作强度。

4、研究实例 　　4.1以某增压站站控系统运行为例，目前采集过程包括站内数据采集和井场数据采集。

a、站内采集 　　模拟量：压力变送器6块、温度变送器4块、液位计1个、流量计2个；开关量：外输泵启停状态、收球桶启停状态；485信号：外输流量计瞬时流量； 　　b、井场采集 　　井场汇管压力、注水井压力、流量、水源井压力、流量、抽油机电参、功图、水源井电参、水源井启停状态、抽油机启停状态、水源井运行状态； 　　4.2站内参数通过变送器采集数据，转变为4—20mA电流信号，传输至站内PLC机柜内，PLC将电流信号转换为模拟量信号，传输至站内交换机，站控电脑通过力控软件读取PLC上的模拟量信号，并将读取到的数据写入到SQL数据库中； 　　井场数据通过井场电参、功图采集设备，将信息发送至井场主RTU，井场主RTU将信息转换为网络信号，通过有线或无线网络传送至站内交换机，站控电脑通过安装的井场设备驱动程序，自动寻址，接收交换机上的井场数据，并将接收到的数据直接写入SQL数据库； 　　站控机处于站点内，在对增压站日常维护中工作，维护量较为频繁的有以下四点： 　　a、无法制约移动存储设备的使用，易导致操作系统中毒，并需重新安装系统；b、数据库组态错误，站内数据不显示；c、井场驱动安装不正确，数据不显示；d、站控工程处于现场站控机内，不能有效控制界面、显示效果，导致标准不一； 　　4.3用一台虚拟服务器，安装力控软件（含WEB版）、SQL核心数据库、站点虚拟机、数据上传插件、七种井场设备驱动程序，完成基础平台搭建。

站内参数通过变送器采集数据，转变为4—20mA电流信号，传输至站内PLC机柜内，PLC将电流信号转换为模拟量信号，传输至站内交换机；服务器安装的力控软件添加有所有站点为I/O设备，即可实现通过站内交换机采集对应I/O设备的站点数据，将数据统一写入虚拟服务器的核心数据库中，服务器中建立虚拟机，部署力控工程读取数据中站内数据，并通过力控软件将数据写入核心SQL数据库； 　　井场数据通过井场电参、功图采集设备，将信息发送至井场主RTU，井场主RTU将信息转换为网络信号，通过修改主RTU数据发送指向，将数据发送至虚拟服务器，虚拟服务器中建立各站点的虚拟机，虚拟中通过井场设备驱动抓取井场数据，根据IP地址自动分类站点所辖井场数据，并将接收到的数据直接写入SQL数据库。

（作者单位：长庆油田分公司第七采油厂数字化与科技信息中心）。