★北京亞控科技發(fā)展有限公司李澤浩

1　方案目標和概述

系統設計滿(mǎn)足先進(jìn)性、開(kāi)放性、可擴展性強、安全性、兼容性強、維護方便的要求。針對現有所有換熱站及熱源系統，具備全面監控、全網(wǎng)自動(dòng)平衡、氣象參數、負荷預測、能耗分析、手機APP等功能，同時(shí)預留地理信息、室溫采集、客服系統、收費系統等擴展系統接口。達到全網(wǎng)熱量平衡，水力平衡，安全節能運行，優(yōu)質(zhì)高效服務(wù)和科學(xué)規范化的管理。實(shí)現多熱源聯(lián)網(wǎng)、供熱平衡調控、節能優(yōu)化運行、安全運行、智能化運行管理的目標。

系統設計滿(mǎn)足供熱系統分別在冬季初末寒期、冬季高寒期、事故補水的不同階段的運行目標。擴展簡(jiǎn)單、便捷。無(wú)需更改設計架構，至少保障平臺5~10年以上的擴展性和使用性。

本項目現場(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；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，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；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。

2  方案介紹

2.1　方案架構

軟件平臺在設計上采用多層體系架構，分為現場(chǎng)設備層、站控層、平臺層。

其中在設備層采集現場(chǎng)國產(chǎn)PLC數據，站點(diǎn)數據采用通用驅動(dòng)即可進(jìn)行采集，熱源數據通過(guò)軟件平臺的OPC接口，實(shí)現采集和上傳，在熱網(wǎng)調度平臺上顯示。二級網(wǎng)及熱用戶(hù)可通過(guò)API接口對接的形式實(shí)現數據采集和上傳。

調度員通過(guò)登錄操作員站電腦上的調度系統客戶(hù)端，實(shí)現換熱站的遠程調度控制。同時(shí)調度監控層為執行終端，數據分析、控制指令下發(fā)通過(guò)調度監控層來(lái)下發(fā)給現場(chǎng)設備?，F場(chǎng)采集到的數據存儲到工業(yè)數據庫平臺中。采用亞控科技提供的工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數據庫軟件平臺KingHistorian，可進(jìn)行數據壓縮，鏡像存儲，接口開(kāi)放。供熱企業(yè)站點(diǎn)、面積、設備等基礎信息、用戶(hù)信息等存在關(guān)系數據庫中。

在該平臺上基于技術(shù)要求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現所需功能。數據來(lái)源于站控層系統，實(shí)現企業(yè)的生產(chǎn)管理。多系統數據融合，應用大數據分析，實(shí)現能耗管理、設備管理、運行分析、供熱質(zhì)量分析等功能。各級管理者通過(guò)CS客戶(hù)端進(jìn)行展示，保證平臺系統安全。

2.2　業(yè)務(wù)需求

（1）系統：滿(mǎn)足雙機熱備；滿(mǎn)足三級網(wǎng)絡(luò )等保要求；滿(mǎn)足C/S、B/S、APP客戶(hù)端；

（2）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；

（3）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連鎖保護按鈕，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；

（4）設備報警：顯示實(shí)時(shí)報警及歷史報警信息，并在運行態(tài)配置報警參數；

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

（6）GIS地圖：滿(mǎn)足展示管線(xiàn)線(xiàn)路，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。

2.3　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)收系統等實(shí)現數據共享。

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，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的新的使用功能要求。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。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。

2.4　核心優(yōu)勢

2.4.1組態(tài)式應用開(kāi)發(fā)技術(shù)

使用組態(tài)開(kāi)發(fā)技術(shù)，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，提供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IT人員負責或參與系統的運維，提高系統的可用性。

系統中提供基于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，支持界面組件的擴展和協(xié)議組件的擴展。

支持基于微服務(wù)的“松耦合”的應用開(kāi)發(fā)和部署、管理。

2.4.2軟件安全技術(shù)

全連接系統軟件中通過(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），有效提升安全環(huán)境適用性，在特定行業(yè)信息安全方面適用性更廣。

2.4.3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，訪(fǎng)問(wèn)隨時(shí)隨地；

·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。

3　代表性及推廣價(jià)值

3.1　推廣價(jià)值

亞控智慧供熱生產(chǎn)管控平臺，適用于全國產(chǎn)化信創(chuàng )推廣場(chǎng)景，不依托任何國外技術(shù)，采用了分布式部署形式和模型化理念，保證了系統的安全性穩定性的同時(shí)，建立了標準的工藝流程，可快速復用到其他現場(chǎng)，可以在能源、交通、制造業(yè)、生態(tài)環(huán)境、農林牧漁、水利、平安安防、住房建筑、應急管理、煙草、國防科工等行業(yè)進(jìn)行推廣。

3.2　示范意義

亞控科技助力大同熱力精準供暖供熱實(shí)現了采集監控的全棧國產(chǎn)替代。在現狀分析與需求調研方面，確定由產(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，如德國talvent、pvss等對標產(chǎn)品與技術(shù)特性。對如SCADA、MES等產(chǎn)品尋找國內替代廠(chǎng)商進(jìn)行的調研與技術(shù)交流，確定可替代方案，后期擇機開(kāi)展兼容適配。

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)中的系統監控痛點(diǎn)需求、升級維護、管控融合等痛點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行不斷的技術(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)品性能和易用性改進(jìn)，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Historian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。

作者簡(jiǎn)介：

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6月刊