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導語：隨著城市燃氣管網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，舊有的管理手段和管理模式都已無法滿足“合理規(guī)劃，科學管理，安全供氣，優(yōu)質(zhì)服務，放心用氣”的要求。本文主要介紹了典型燃氣調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)的架構(gòu)以及力控軟件在該系統(tǒng)中的應用情況。
一．概述
燃氣調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)涉及門站、工業(yè)用戶、加氣站、城區(qū)管網(wǎng)末端、調(diào)壓站等多種類型的監(jiān)控點。所有監(jiān)控點的實時數(shù)據(jù)需要傳送到燃氣調(diào)度中心，可供調(diào)度中心操作員實時監(jiān)測，并且可呈現(xiàn)在集中監(jiān)控大屏幕上。
燃氣調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)可為管理層提供一個穩(wěn)定，可靠，可信并及時的監(jiān)管系統(tǒng)，對全國各地方站庫的運營參數(shù)進行采集、篩選、過濾、統(tǒng)計、分析、計算、應用等，以科學的數(shù)據(jù)為依據(jù)，優(yōu)化并指導燃氣公司的生產(chǎn)運營。
二．系統(tǒng)設計原則
可擴展性——系統(tǒng)的設計上一方面要全面滿足當前環(huán)境下的需求及未來一段時間的應用需求，另一方面要能方便的進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。
可集成性——從技術發(fā)展角度和用戶需求來看，軟件結(jié)構(gòu)本身應能與其它應用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。
互操作性——支持各種主流實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口，并通過標準關系數(shù)據(jù)庫接口(如ODBC、OLE DB)實現(xiàn)與ERP及其它MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。平臺的開放性保證了今后可從生產(chǎn)管理系統(tǒng)的不同數(shù)據(jù)模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現(xiàn)互操作。
三．系統(tǒng)設計目標
燃氣調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)設計目標如下：
▲各站庫所有參數(shù)的采集與存儲,并匯總到調(diào)度中心平臺；
▲各站庫主要參數(shù)，主要工藝畫面的監(jiān)視；
▲各站庫主要參數(shù)的統(tǒng)計及分析；
▲各站庫主要參數(shù)的趨勢圖，餅圖，棒圖展示；
▲各站庫主要參數(shù)的日報，月報，季報，年報展示；
▲設備支持遠程控制，遠程客戶可實時瀏覽現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。
四．系統(tǒng)架構(gòu)
整個系統(tǒng)具有很好的擴展性，伸縮性，使得后期新增站庫可以低成本無縫接入。整個系統(tǒng)的WEB發(fā)布功能，可滿足用戶在任何時間，任何地點都可通過用戶認證方式訪問此系統(tǒng)。
為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、可用性，在中心系統(tǒng)的建設中，構(gòu)建冗余網(wǎng)絡提高底層通訊的穩(wěn)定性。構(gòu)建冗余的通信服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器提高系統(tǒng)的可靠性，構(gòu)建網(wǎng)絡防火墻和病毒防火墻提高系統(tǒng)的抗風險能力。構(gòu)建網(wǎng)絡備份設備NAS，可大大降低意外事故帶來的數(shù)據(jù)丟失造成的損失。
整個系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)現(xiàn)場情況分析后，選用如下混合模式結(jié)構(gòu)，整體拓撲圖如下所示：
圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖
在系統(tǒng)的建設中，本著降低系統(tǒng)通訊費用的原則，對已經(jīng)接入集團專網(wǎng)的分公司，可考慮將分公司范圍內(nèi)各分站的數(shù)據(jù)通過集團專網(wǎng)傳輸?shù)郊瘓F總部，這樣可減少申請多條ADSL鏈路所產(chǎn)生的運營費用，但需要指出的是，如考慮使用集團專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，需盡可能的保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挕?br />
由于已有的各分公司監(jiān)控系統(tǒng)平臺各不相同，為了方便數(shù)據(jù)通信格式的統(tǒng)一和數(shù)據(jù)安全，在各個分公司系統(tǒng)中安裝配置一臺力控科技工業(yè)數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)關pFieldComm和一臺力控科技工業(yè)安全防護隔離設備pSafetyLink。其中數(shù)據(jù)可通過多種總線方式將各個分站的數(shù)據(jù)采集到通訊網(wǎng)關pFieldComm，然后再通過自身的另外一個網(wǎng)口將數(shù)據(jù)實時的發(fā)送到安全防護隔離設備pSafetyLink。該設備收到數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)包進行解析，剝離TCP/IP協(xié)議，將原始數(shù)據(jù)單向傳輸?shù)皆撛O備的另外一側(cè)，
力控科技pSafetyLink設備對遠程數(shù)據(jù)進行加密壓縮，并通過Internet將加密壓縮后的數(shù)據(jù)包傳送到遠端調(diào)度中心的服務器。利用該設備的雙系統(tǒng)，單向隔離傳輸功能，將病毒及網(wǎng)絡黑客行為徹底隔離在外網(wǎng)，最大限度的保護生產(chǎn)系統(tǒng)的安全和可靠運行。
4.1．軟件系統(tǒng)架構(gòu)
燃氣調(diào)度中心使用力控科技企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace平臺軟件，對數(shù)據(jù)進行歸檔存儲和二次處理。
pSpace平臺針對生產(chǎn)企業(yè)具有一套成熟，先進的生產(chǎn)管理解決方案。該軟件平臺完全按照層次化，模塊化的思想進行設計，結(jié)合生產(chǎn)型企業(yè)的特點和需求對整個系統(tǒng)進行抽象及提煉，以數(shù)據(jù)為主線進行設計與擴展，底層以各種驅(qū)動來提取生產(chǎn)中的各類數(shù)據(jù)，構(gòu)架企業(yè)生產(chǎn)信息建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺。并以行業(yè)應用特點為模型結(jié)合強大的計算引擎建立應用功能模塊，到最頂層以統(tǒng)一的展現(xiàn)方式為企業(yè)服務。整個系統(tǒng)可以總結(jié)如下：分布式數(shù)據(jù)采集，集中式數(shù)據(jù)存儲，分布式模塊化應用，統(tǒng)一信息展示。
圖2 軟件系統(tǒng)架構(gòu)圖
五．系統(tǒng)功能簡述
5.1．實時監(jiān)控畫面展示
通過力控科技ForceControl組態(tài)軟件的畫面組態(tài)工具，用戶可以快捷，方便的開發(fā)定制圖形視圖應用。可實時顯示現(xiàn)場流程畫面，將溫度、壓力、流量、泄漏報警等各種實時數(shù)據(jù)及時呈現(xiàn)給燃氣調(diào)度中心相關人員。
圖3 實時畫面展示
圖4 實時畫面展示—生產(chǎn)數(shù)據(jù)
5.2．數(shù)據(jù)報表、曲線分析功能
燃氣調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)可自動生成日報表，月報表及年報表，管理人員可通過趨勢、報表、歷史回放等手段了解管網(wǎng)過去的狀況、分析未來的趨勢。系統(tǒng)具備可生成分時等特殊報表的功能，任意組合用戶測量趨勢、測量參數(shù)累計、故障時段等趨勢記錄，并可通過打印輸出。
5.3．報警事件、安全管理功能
系統(tǒng)可實時顯示并記錄就地流量測量系統(tǒng)的各種報警信息，如流量/壓力的超限、儀表工作電源不正常、閥門工作異常、通訊故障等報警信息。
此外燃氣調(diào)度中心系統(tǒng)具備嚴格的權(quán)限管理功能及操作跟蹤功能，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。為了保證系統(tǒng)采集、控制的安全可靠性，該方案采用SCADA操作員站雙機熱備、雙網(wǎng)冗余配置。
5.4．企業(yè)信息門戶功能
為了滿足現(xiàn)代企業(yè)信息化的要求，力控軟件平臺可以將企業(yè)的生產(chǎn)過程系統(tǒng)，數(shù)據(jù)瀏覽系統(tǒng)，數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)以WEB的方式提供出來。
基于WEB的配置、運行、管理方式，極大的減少了企業(yè)的管理維護成本。操作人員無需具備高級語言開發(fā)能力，便可對pSpace WEB系統(tǒng)的頁面，功能進行定制的修改。采用用戶名和密碼的驗證訪問方式，可保護系統(tǒng)的安全。
六．結(jié)語
燃氣調(diào)度中心的信息化建設，積極響應了國家大力推進信息化與工業(yè)化深度融合，走中國特色新型工業(yè)化道路，促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展戰(zhàn)略。整套系統(tǒng)結(jié)合先進的計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、自動化控制技術，可以提高工作效率、降低成本，為燃氣管網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度管理提供了有力保障。
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