產(chǎn)品概述

隨著燃?xì)馐袌隹焖俚脑鲩L，燃?xì)庑袠I(yè)迎來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在燃?xì)夤具\營管理方面，國內(nèi)燃?xì)夤局饕媾R管理系統(tǒng)建設(shè)不夠完善、數(shù)據(jù)追蹤能力弱、孤島信息現(xiàn)象嚴(yán)重[1]等問題，造成燃?xì)夤╀N與用戶需求脫節(jié)現(xiàn)象。針對這些問題，力控科技提出了基于實時數(shù)據(jù)庫pSpace的燃?xì)馍a(chǎn)運營指揮管理系統(tǒng)的整體解決方案，幫助燃?xì)饧瘓F(tuán)打造智能化產(chǎn)業(yè)鏈，從計量、調(diào)壓、加氣、終端設(shè)備到用戶管理，實現(xiàn)全部數(shù)字化管理。

產(chǎn)出架構(gòu)

1  系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)實時采集遠(yuǎn)端各場站的工藝運行參數(shù)，實現(xiàn)對天然氣管網(wǎng)和工藝設(shè)備運行情況進(jìn)行自動、連續(xù)的監(jiān)視，管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為管網(wǎng)輸配的優(yōu)化調(diào)度、故障分析、設(shè)備的安全運行提供必要的輔助決策信息。燃?xì)馍a(chǎn)運營指揮管理系統(tǒng)解決方案適用于同時擁有門站、調(diào)壓站、LNG/CNG加氣站等跨地域天然氣運營公司，也適合只有子站的區(qū)域/地方燃?xì)夤荆梢赃B接自動化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端設(shè)備（RTU）、PLC、DCS、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)（GIS）、視頻服務(wù)器，可為MES、ERP等企業(yè)管理系統(tǒng)提供源頭數(shù)據(jù)。燃?xì)馍a(chǎn)運營指揮管理系統(tǒng)的設(shè)計可分為管控中心、站控系統(tǒng)、安全通訊系統(tǒng)。

2  管控中心設(shè)計

管控中心負(fù)責(zé)統(tǒng)一監(jiān)視、調(diào)度、管理全線的生產(chǎn)運行，如下達(dá)命令、采集各種數(shù)據(jù)、協(xié)調(diào)各個遠(yuǎn)方工藝站場和線路截斷閥的運行、處理全線的事故，各個工藝站場和RTU站的站控系統(tǒng)，在正常情況下受調(diào)度中心的指揮，為調(diào)度中心提供數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)本地站的具體操作和聯(lián)鎖保護(hù)，完成各種具體的操作程序（如流程切換、設(shè)備的啟動/停車、聯(lián)鎖保護(hù)、過程控制等）。當(dāng)調(diào)度中心發(fā)生故障時,容災(zāi)備份中心高速自動啟動,承擔(dān)起整個管網(wǎng)調(diào)度任務(wù)。

管控中心服務(wù)器采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能將它們分開設(shè)置，以降低單臺服務(wù)器的負(fù)荷，提高系統(tǒng)的處理能力和可靠性，并便于管理。對于大的燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)，可以考慮采用容災(zāi)設(shè)計，當(dāng)主調(diào)度中心出現(xiàn)災(zāi)難性事故而失去調(diào)度功能后，能自動切換到異地的備用容災(zāi)中心。

管控中心的實時、歷史、web服務(wù)器都采用力控的實時數(shù)據(jù)庫pSpace, 這是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，產(chǎn)品為完全的分布式結(jié)構(gòu)，可任意組建應(yīng)用模式；支持C/S和B/S應(yīng)用；它可以提供豐富的企業(yè)級信息系統(tǒng)客戶端應(yīng)用和工具；大容量支持企業(yè)級應(yīng)用，內(nèi)部實現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲，靈活的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。基于力控實時數(shù)據(jù)庫的城市燃?xì)馍a(chǎn)運營指揮管理系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：

1）可視化操作，設(shè)備工況、工藝流程等信息一目了然，通過鼠標(biāo)即可完成傻瓜式的操作。

2）在線系統(tǒng)維護(hù)，系統(tǒng)功能的更改立即生效，無需影響目前的操作或生產(chǎn)任務(wù)。

3）遠(yuǎn)程部署，經(jīng)過授權(quán)的用戶能在授權(quán)的服務(wù)器上修改遠(yuǎn)程的程序和數(shù)據(jù)。

4）遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程用戶基于瀏覽器就可以安全訪問現(xiàn)場數(shù)據(jù)并作出指導(dǎo)。 

5）安全管理，嚴(yán)格的權(quán)限審核，以及防止黑客攻擊的物理隔離手段，保證數(shù)據(jù)的安全性。

6）報警管理，管道發(fā)生泄漏、設(shè)備運行異常等報警通知與管理。通過電話、郵件和短信等方式隨時隨地獲取到報警信息。站控系統(tǒng)的報警限值修改后，無需額外操作即可同步到調(diào)度中心。

7）數(shù)據(jù)收集和分析，工藝設(shè)備、能耗數(shù)據(jù)的全方位采集，以及通過報表、曲線等工具的直觀統(tǒng)計分析。

8）購銷存報表管理，燃?xì)饧瘓F(tuán)通過各分公司、子公司的銷售計劃為指導(dǎo)，可以進(jìn)行統(tǒng)一安排調(diào)度。

9）設(shè)備通訊，支持串口、以太網(wǎng)、無線等通信方式，提供主流設(shè)備驅(qū)動以及定制化的服務(wù)。

10）系統(tǒng)集成，提供OPC、ODBC、API等接口，快速集成GIS、視頻等第三方系統(tǒng)。

11）擴(kuò)展性能，設(shè)備、站控系統(tǒng)從幾十到幾百的增加，都可以快速接入現(xiàn)有平臺。

3  站控設(shè)計

包括門站、高中壓調(diào)壓站、儲配站、LNG/CNG站、重點工業(yè)用戶專用調(diào)壓站以及管網(wǎng)監(jiān)測點，它們執(zhí)行調(diào)度控制中心指令，實現(xiàn)站內(nèi)數(shù)據(jù)采集及處理、連鎖保護(hù)、順序控制、連續(xù)控制及對工藝設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視，并向調(diào)度控制中心上傳所采集的各種數(shù)據(jù)與信息[5]。站控系統(tǒng)一般分為兩類：

有人值守站：門站、高-中壓調(diào)壓站、加氣站等。

無人值守站：調(diào)壓站、計量站、閥室、管網(wǎng)壓力監(jiān)測點等

1）有人值守站設(shè)計

有人值守站是一個相對獨立、完整的小型控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中設(shè)置工程師站、操作員站，配備一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（1）在新增及改造門站、加氣站等各設(shè)置一套以PLC為核心的控制系統(tǒng)，采集現(xiàn)場溫度變送器、壓力變送器、流量計等設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

（2）PLC連接站控上位機(jī)，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的站內(nèi)監(jiān)控；

（3）站控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)或者VPN網(wǎng)絡(luò)將采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到調(diào)度中心。

此設(shè)計具有斷線緩存的功能，保證當(dāng)站控系統(tǒng)與調(diào)度中心出現(xiàn)通訊故障時，數(shù)據(jù)能保存在本地，一旦通訊恢復(fù)之后，就可以自動將數(shù)據(jù)回補(bǔ)到調(diào)度中心，保證數(shù)據(jù)的完整性。

2）無人值守站設(shè)計

由于一些調(diào)壓站、工業(yè)用戶站點、閥室等面臨分散，并且監(jiān)測點數(shù)量較少，同時考慮到管網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)展及監(jiān)控站點建設(shè)的延伸，采用RTU產(chǎn)品完成監(jiān)控。

（1）在新增及改造調(diào)壓站、工業(yè)用戶等各設(shè)置一套以RTU為核心的控制系統(tǒng)，采集現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

（2）RTU的串口與DTU相連，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到調(diào)度中心。

此設(shè)計中，當(dāng)通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)可以保存在本地RTU，一旦通訊恢復(fù)，可以自動將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心

4  安全網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

為了防范黑客及惡意代碼等底層生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引發(fā)的生產(chǎn)事故，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要建立生產(chǎn)系統(tǒng)安全防護(hù)體系。

pSafetyLink是種專為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計的防護(hù)設(shè)施，用于解決工業(yè)SCADA控制網(wǎng)絡(luò)如何安全接入信息網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）的問題。它與防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備本質(zhì)不同的地方是它阻斷網(wǎng)絡(luò)的直接連接，只完成特定工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的交換。由于沒有了網(wǎng)絡(luò)的連接，攻擊就沒有了載體，如同網(wǎng)絡(luò)的“物理隔離”。

產(chǎn)品特點

管控中心從功能上分為生產(chǎn)實時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)運營調(diào)度管理系統(tǒng)、燃?xì)赓忎N存調(diào)度管理系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)、設(shè)備管理GIS系統(tǒng)等。

1 生產(chǎn)實時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)

生產(chǎn)實時監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)與各個站場控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程RTU設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成對管道數(shù)據(jù)的采集、處理及存儲歸檔、設(shè)備控制、故障處理、安全保護(hù)、報警等任務(wù)[6]。

1） 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)：設(shè)備工況、流量溫度等信息采集并顯示。

2） 動態(tài)工藝流程圖:工藝參數(shù)查詢 、管道實時流動顯示。 

3） 系統(tǒng)自診斷: 故障自動診斷、自動恢復(fù)。

4） 趨勢展示: 趨勢曲線、棒圖、餅圖等實時展示及歷史查詢。

5） 報警管理:實時顯示并記錄各種報警信息，如壓力/流量的超限，支持報警限值在線調(diào)整并自動同步、語音短信等報警通知方式、報警聯(lián)動。

6） 報表生成與打印: 根據(jù)生產(chǎn)的實際要求，任意定義各類表格及其格式，如班報表、日報表、月統(tǒng)計表，甚至年統(tǒng)計表等等，并且自動或人工打印。

7） 權(quán)限管理: 調(diào)度中心系統(tǒng)具備嚴(yán)格的權(quán)限管理及操作跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，對出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問題提供調(diào)查的依據(jù)和手段。

2 生產(chǎn)運營調(diào)度管理系統(tǒng)

通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)提供的長時間歸檔的生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)及可視化數(shù)據(jù)分析工具，操作員可對今后的供氣需求作出近期或遠(yuǎn)期的預(yù)測。

1） 根據(jù)負(fù)荷預(yù)測分析提供的數(shù)據(jù)報表，合理安排每日/周/月的用氣計劃。

2） 根據(jù)管網(wǎng)實時模型，對管道的異常工作情況進(jìn)行分析。

3） 模擬分析、計算用氣高峰期管線上的壓力分布。

4） 分析高峰期每日運行的管道系統(tǒng)的輸送和儲氣性能。

3  燃?xì)赓忎N存調(diào)度管理系統(tǒng)

系統(tǒng)完成燃?xì)赓忎N存的管理，包括能源計劃、審批、撥款、購銷合同、輸配、輸差管理及氣損分配、終端的用戶的收費管理、工作量管理等。不同的用戶權(quán)限可以分別對各分公司、子公司燃?xì)赓忎N日指定、周計劃、日報表進(jìn)行管理。

4  應(yīng)急指揮系統(tǒng)

利用數(shù)據(jù)集成平臺，決策者可得到大量數(shù)據(jù)與信息的支持，可縮短生產(chǎn)調(diào)度部門對管網(wǎng)事故制定應(yīng)急方案的反應(yīng)時間。

1） 事故發(fā)生后，能在系統(tǒng)地圖上進(jìn)行定位，確定事故地點，提示周圍管道和相關(guān)設(shè)施信息，生成處理預(yù)案。

2） 顯示需關(guān)閉的閥門和調(diào)壓器,使應(yīng)急處置人員可以立即關(guān)閉相關(guān)閥門，切斷氣源，隔離漏點，防止事故范圍擴(kuò)延。

3） 提供事故影響范圍，查詢和顯示所影響到的用戶，對重要的用戶能閃爍顯示，并打印停氣/斷氣通知單給所有受影響的用戶。

4） 可疊加顯示事故周邊地區(qū)的危險源、重要單位、消防系統(tǒng)、醫(yī)院等的信息，為事故搶修提供參考信息。

5  設(shè)備管理GIS系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)讀取生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)，為用戶提供一套管理燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)空間及屬性信息、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合查詢、統(tǒng)計及輸出、可以有效進(jìn)行緊急事故處理，并可與SCADA系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)集成使用。

6  購銷存報表設(shè)計與實現(xiàn)

       燃?xì)夤驹阡N售上采取多級分銷機(jī)制[7]，分公司將計劃購氣量、實際購氣量、銷氣量、購氣量等數(shù)據(jù)上報至總部，燃?xì)饪偛繀R總各分公司的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核、分析、調(diào)度等。因此需要一個能夠自動進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)匯總的系統(tǒng)，來保證業(yè)務(wù)的有效性，提高工作效率。

力控科技設(shè)計的購銷存報表，綜合了web發(fā)布、IIS發(fā)布以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實現(xiàn)了燃?xì)夤究偛颗c各分公司之間的數(shù)據(jù)交換功能，在任何能夠接入Internet或中石油局域網(wǎng)的計算機(jī)上都能夠填報和查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)，填報的日報數(shù)據(jù)可以自動生成月累計和年累計數(shù)據(jù)，避免人為計算出現(xiàn)紕漏的可能，提高了計算的準(zhǔn)確性和時效性，從而加快了公司自動化和信息化的建設(shè)進(jìn)程。

6.1 分公司報表設(shè)計

按照各分公司氣源類型在底色為灰色的表框內(nèi)填入當(dāng)日數(shù)據(jù)，LPG生產(chǎn)數(shù)據(jù)填報3位小數(shù)，系統(tǒng)自動保留2位，其它氣源均以整數(shù)填寫，這些數(shù)據(jù)通過報表進(jìn)行處理，并將計算的結(jié)果顯示在報表底色為白色的表框中，在右邊的生產(chǎn)動態(tài)欄里填寫相應(yīng)的生產(chǎn)動態(tài)情況，確認(rèn)無誤后點擊“提交”按鈕，即完成當(dāng)日生產(chǎn)數(shù)據(jù)上報，指示燈由紅色變?yōu)榫G色。

基于信息安全考慮，各分公司設(shè)置了唯一的登錄權(quán)限，分公司的購銷存報表還能完成打印、導(dǎo)出、歷史查詢等功能。

6.2 燃?xì)饪偛繄蟊碓O(shè)計

總部報表有三種操作動作：

1）查看各公司當(dāng)日報表和歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)日報表可以在圖中直接點擊分公司名稱后進(jìn)入。

2）查看燃?xì)饪偛慨?dāng)日數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，在該報表中可以查看到各公司當(dāng)日的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持打印和excel導(dǎo)出，查詢時只需要在報表左上角的時間控件中選擇需要查詢的日期，即可查看當(dāng)日的匯總報表。

3）查看各氣源合計歷史數(shù)據(jù)，在界面中點擊“天然氣合計”、“管道氣合計”、“CNG合計”、“LNG合計”、“管輸氣合計”、“人工煤氣合計”、“LPG合計”等氣源合計的單元格，即可查看該氣源的歷史數(shù)據(jù)。