★劉杰，李澤浩北京亞控科技發(fā)展有限公司

關(guān)鍵詞：熱力；長(cháng)輸管線(xiàn)；工業(yè)軟件；智慧城市；信創(chuàng )；SCADA

1　項目概況

1.1　項目背景

根據某熱力集團需求，項目需完善過(guò)程控制，建立標準化供熱工藝；根據現場(chǎng)實(shí)際情況，建立一套閉環(huán)的報警系統，可自由設定報警，并對發(fā)生的報警進(jìn)行分析，方便管理人員及時(shí)確認故障點(diǎn)，同時(shí)根據報警等級，及時(shí)進(jìn)行上報或反饋；結合現場(chǎng)設備監測點(diǎn)，以地理信息的形式實(shí)現從熱源首站到用戶(hù)末端全過(guò)程監控；對供熱運行參數進(jìn)行展示和分析，實(shí)現城市供熱的數字化監管。

1.2　項目目標

（1）現場(chǎng)硬件儀器儀表、PLC、服務(wù)器、平臺軟件均采用國產(chǎn)序列產(chǎn)品；

（2）實(shí)現無(wú)人值守，通過(guò)供熱平臺以及遠傳設備相配合的方式，改變傳統中控24小時(shí)值班;

（3）多終端融合對全廠(chǎng)設備、數據進(jìn)行綜合管理，數據記錄電子化、規范化；

（4）平臺提供豐富的接口，便于第三方軟件系統數據互聯(lián)互通，解決現場(chǎng)采集難、數據共享難的問(wèn)題。打破信息孤島，建立共享、開(kāi)放、互聯(lián)、互通的數據平臺，方便供熱企業(yè)維護、分析、評價(jià)和考核；

（5）完善設備控制，實(shí)現智能化、自動(dòng)化控制，真正的實(shí)現按需供熱；

（6）對供熱運行參數進(jìn)行展示和分析，實(shí)現城市供熱的數字化監管；實(shí)現從熱源、換熱站、用戶(hù)室溫三個(gè)層次數據分析對供熱單位進(jìn)行監管、評價(jià)。

1.3　項目痛點(diǎn)

（1）工控軟件采集點(diǎn)、訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)受限制，如計劃增加，需二次投入資金；

（2）設備控制大部分采取手動(dòng)控制，自動(dòng)控制存在缺陷；

（3）故障報警方式單一，沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)有效的提示（如聲光、短信等），也沒(méi)有匯報給相關(guān)負責人，存在嚴重安全隱患；

（4）服務(wù)器配置低，系統運行反應慢，操作延遲高，且無(wú)法滿(mǎn)足以后擴容需求；

（5）換熱站內儀表測量系統不夠完善，無(wú)法全面掌握站內運行狀況，無(wú)法為上位機提供分析數據。

2　平臺方案

2.1　平臺架構（如圖1所示）

圖1 平臺架構圖

（1）數據采集層：采集現場(chǎng)隔壓站PLC、井室轉發(fā)串口服務(wù)器、電廠(chǎng)DCS通訊卡。

（2）數據存儲：連續運行數據存儲至工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數據庫?；A信息，報警信息數據存儲于關(guān)系數據庫。

（3）調度監控層：基于亞控KingSuperSCADA組態(tài)軟件實(shí)現所有現場(chǎng)站點(diǎn)的實(shí)時(shí)運行數據的采集、存儲、上傳。調度控制指令下發(fā)，報警處理等。

2.2　平臺需求

（1）系統滿(mǎn)足雙機熱備；

（2）系統整體要求滿(mǎn)足三級網(wǎng)絡(luò )等保要求；

（3）系統需要滿(mǎn)足C/S、B/S、App客戶(hù)端；

（4）滿(mǎn)足隔壓站所有點(diǎn)數數據采集、滿(mǎn)足距離20公里以上長(cháng)輸管網(wǎng)數據采集。

2.3　平臺功能

（1）工藝流程圖：界面滿(mǎn)足展示站內設備信息、關(guān)鍵參數信息，點(diǎn)擊板換、循環(huán)水泵、補水泵圖標，進(jìn)入設備數據詳細展示界面，展示下位采集的關(guān)鍵數據。如圖2所示。

圖2 工藝流程圖

（2）設備控制：滿(mǎn)足有權限的管理員可以通過(guò)彈窗界面遠程控制循環(huán)水泵、補水泵的啟停、調速、設置頻率參數，繪制是否啟用補水泵聯(lián)鎖保護按鈕，選擇是則激活液位低限輸入框、點(diǎn)擊按鈕實(shí)現補水泵和循環(huán)水泵模式切換、泵組一鍵啟停、一鍵設定頻率。如圖3所示。

圖3 控制設備圖

（3）設備報警：顯示實(shí)時(shí)報警及歷史報警信息，并在運行狀態(tài)配置報警參數。如圖4所示。

圖4 設備報警圖

（4）歷史查詢(xún)：滿(mǎn)足查詢(xún)指定變量在設定時(shí)間范圍內的歷史數據，并可將計算結果分別輸出到歷史數據報表和趨勢曲線(xiàn)。如圖5所示。

圖5 歷史查詢(xún)圖

（5）GIS地圖：滿(mǎn)足展示管線(xiàn)線(xiàn)路和隔壓站、熱源廠(chǎng)、電廠(chǎng)數據，并且可以通過(guò)點(diǎn)擊井室及關(guān)鍵點(diǎn)圖標，進(jìn)行數據自由選擇展示。如圖6所示。

圖6 GIS地圖

3　案例亮點(diǎn)

3.1　案例效果

亞控科技助力某熱力集團精準供熱，實(shí)現了采集監控的全棧國產(chǎn)化。在現狀分析與需求調研層面，由產(chǎn)品、研發(fā)與交付的同事?tīng)款^，梳理產(chǎn)品及行業(yè)所需替代的對標產(chǎn)品，例如德國telvent、pvss。對如SCADA、MES等產(chǎn)品尋找國內替代廠(chǎng)商進(jìn)行調研與技術(shù)交流，確定可替代方案，后期擇機開(kāi)展兼容適配。

產(chǎn)品主要攻關(guān)點(diǎn)如下：

（1）全面國產(chǎn)，安全融合

加強產(chǎn)品上下游國產(chǎn)化生態(tài)領(lǐng)域的建設，包括與能源領(lǐng)域控制設備、國產(chǎn)CPU、國產(chǎn)操作系統、國產(chǎn)數據庫產(chǎn)品的適配融合，通過(guò)一系列融合適配、方案開(kāi)發(fā)和行業(yè)應用，促進(jìn)能源企業(yè)國產(chǎn)化落地，解決選型應用難題。

（2）業(yè)務(wù)深耕滿(mǎn)足用戶(hù)需求

加強產(chǎn)品創(chuàng )新性，針對能源行業(yè)中的系統監控、升級維護、管控融合等痛點(diǎn)問(wèn)題不斷進(jìn)行技術(shù)探索與試點(diǎn)應用。

（3）性能和易用性持續改進(jìn)

不斷提升產(chǎn)品性能和易用性，提高產(chǎn)品在跨平臺、特別是不斷更新發(fā)展的信創(chuàng )平臺下的產(chǎn)品穩定性與易用性。

依托亞控KingHistorian數據庫的高性能及高兼容度，新的全棧體系化替代方案實(shí)現了高效遷移。方案將平臺效率提升了20%～40%，并降低了IT投資和運維成本，有效提高了整體運營(yíng)效率，為支撐企業(yè)未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展做出了重大貢獻。

4　平臺技術(shù)

4.1　技術(shù)特點(diǎn)

（1）可移植性：平臺提供豐富的接口，與第三方軟件系統實(shí)現數據互聯(lián)互通，如視頻監控系統、客服系統、營(yíng)收系統等。

平臺具備良好的技術(shù)擴展性功能，無(wú)任何技術(shù)保密。例如軟件系統中的新加熱力站、報表結構設計、通訊設備添加、數據庫維護等功能，可以滿(mǎn)足甲方技術(shù)人員根據生產(chǎn)部門(mén)的要求自主在系統上增加新的使用功能的要求。采集I/O點(diǎn)數：滿(mǎn)足至少5萬(wàn)點(diǎn)采集（以后可擴展至10萬(wàn)點(diǎn)以上）。

整個(gè)系統很容易擴展，可以滿(mǎn)足一個(gè)數據中心、多個(gè)分中心的管理需求，實(shí)現了信息的一點(diǎn)產(chǎn)生、多點(diǎn)應用。后期增加站點(diǎn)時(shí)，也很容易擴容，無(wú)需修改系統架構，不對原系統產(chǎn)生影響。

（2）開(kāi)放性：為適應公司每年新建熱力站的擴展性要求，管理中心平臺基本常用功能對甲方開(kāi)放，具有二次開(kāi)發(fā)性。平臺的開(kāi)放性設計還包括開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò )、支持多協(xié)議、具有良好的設備兼容性和互通互聯(lián)能力等幾個(gè)方面。目前所用到的底層控制系統種類(lèi)繁多，該平臺提供多種數據訪(fǎng)問(wèn)方式（如OPC、DDE等），保證了系統的開(kāi)放性，并能與第三方軟硬件兼容，實(shí)現系統間的無(wú)縫連接。該平臺采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)技術(shù)，保證經(jīng)過(guò)該平臺分析處理的數據能夠被上層管理系統所用。

采用國內專(zhuān)業(yè)組態(tài)軟件廠(chǎng)商（亞控科技）的通用軟件平臺KingSuperSCADA進(jìn)行開(kāi)發(fā)，平臺接口豐富、開(kāi)放，支持和第三方系統的無(wú)縫連接，能夠消除信息孤島，實(shí)現生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理數據的無(wú)縫連接。系統提供標準接口以便平臺之外的應用系統訪(fǎng)問(wèn)平臺的數據，這為不同系統之間的協(xié)作創(chuàng )造了條件，保護了用戶(hù)的投資。

（3）安全性：保證平臺的網(wǎng)絡(luò )安全性、數據的一致性和完整性。系統結構扁平化，用戶(hù)的管理權限和控制權限可以靈活設置。具備權限的用戶(hù)才能操作，從硬件防火墻、服務(wù)器，各負其責，全方位的身份認證系統，保證了系統不間斷的安全運行。

（4）實(shí)用性：在平臺功能設計上，首先必須保證平臺功能的實(shí)用性，滿(mǎn)足當前需求，同時(shí)兼顧長(cháng)遠發(fā)展。系統設計完成后，也應該能夠讓企業(yè)以較低的維護投入而獲得較大的效益回報。

（5）先進(jìn)性：在滿(mǎn)足當前平臺功能需要的前提下，本著(zhù)高定位、高起點(diǎn)的指導思想，采用先進(jìn)的軟件設計方法、軟件實(shí)現技術(shù)，包括系統應用平臺、數據庫技術(shù)、開(kāi)發(fā)管理工具等，能夠滿(mǎn)足統一設計、分期實(shí)施的要求。

（6）可維護性：系統具有完備的網(wǎng)絡(luò )控制、診斷、測試功能和在線(xiàn)故障恢復能力，最終要使用戶(hù)維護起來(lái)方便，維護成本低。系統可維護性強，基于模型化的理念搭建系統，后續增加站點(diǎn)無(wú)需修改界面，只需后臺維護增加站點(diǎn)基礎信息，關(guān)聯(lián)實(shí)時(shí)數據即可。

4.2　核心優(yōu)勢

（1）組態(tài)式應用開(kāi)發(fā)技術(shù)

項目基于通用組態(tài)平臺KingSuperSCADA進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠大大降低應用開(kāi)發(fā)工作量和開(kāi)發(fā)難度。系統提供了可視化組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括可視化界面組件、計算組件、通訊協(xié)議組件等豐富的組件，使用者只需通過(guò)拖拉拽方式使用可視化配置界面，能夠快速生成應用。與傳統編程語(yǔ)言方式開(kāi)發(fā)相比，項目實(shí)施周期平均縮短30%~70%，提高工作效率40%，IT維護成本能夠降低45%，更加有利于熟悉業(yè)務(wù)的OT人員負責或參與系統的運維，提高了系統的可用性。

系統提供基于JavaScript的集成腳本開(kāi)發(fā)環(huán)境，能夠適應自定義的應用開(kāi)發(fā)，能夠支持C++、Python等庫的調用、支持界面組件和協(xié)議組件的擴展，以及支持基于微服務(wù)的“松耦合”的應用開(kāi)發(fā)和部署、管理。

（2）軟件安全技術(shù)

全連接系統軟件通過(guò)建立統一的訪(fǎng)問(wèn)機制、限制用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)權限和所能使用的計算資源和網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)現對云系統重要資源的訪(fǎng)問(wèn)控制和管理，防止非法訪(fǎng)問(wèn)。系統支持第三方安全相關(guān)軟硬件系統，支持建立全方位的安全體系。

全連接系統服務(wù)支持跨系統部署，除支持Windows外，還支持Linux及國產(chǎn)操作系統（銀河麒麟等）、國產(chǎn)CPU（龍芯等），有效提升了安全環(huán)境適用性。其在特定行業(yè)信息安全方面適用性更廣。

（3）核心競爭力

·兼容國產(chǎn)操作系統，支持國產(chǎn)硬件、PLC設備；

·支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方式的運行模式，隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)；

·支持分布式部署方式，結構更加優(yōu)化;

·支持超大型分布式解決方案的開(kāi)發(fā)，性能更加穩定;

·支持集中維護和管理功能，維護更加方便。

5　推廣價(jià)值

（1）全信創(chuàng )化的運行環(huán)境，不依托靠何國外技術(shù)；

（2）采用分布式部署形式，保證了系統的安全性和穩定性，同時(shí)使用更便捷、維護更簡(jiǎn)單；

（3）采用模型化理念建立標準的工藝流程，可快速復用到其他現場(chǎng)；

（4）數據傳輸采用加密的傳輸形式，保證數據的安全性。

作者簡(jiǎn)介

劉　杰（1993-），男，山西臨汾人，學(xué)士，現就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司，主要從事智慧城市解決方案方面的研究。

李澤浩（1999-），男，黑龍江大慶人，學(xué)士，現就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司，主要從事工業(yè)軟件、智能制造等方面的研究。

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年1月刊