隨著(zhù)城市化的深入，新型城鎮化建設對于城市發(fā)展提出了更多的要求，人們對于基礎設施建設和管理水平的提升有了更高的訴求，伴隨著(zhù)這些智慧市政概念應運而生。然而目前智慧市政的建設還存在很多痛點(diǎn)和難點(diǎn)：智慧市政的建設缺乏總體的規劃設計和標準化體系；信息獲取手段自動(dòng)化程度低，缺乏動(dòng)態(tài)更新；信息資源共享程度低，業(yè)務(wù)協(xié)同困難; 信息資源整合滯后，融合共享步履維艱；數據多，但用不上用不好。這些都阻礙了智慧市政建設，是市政行業(yè)的機遇，同時(shí)更是挑戰。

力控科技作為老牌的自動(dòng)化廠(chǎng)商，自成立以來(lái)就一直關(guān)注市政行業(yè)的發(fā)展，實(shí)施過(guò)多個(gè)大型市政項目，這些項目涵蓋了城市供排水、供熱、供配電、環(huán)保、燃氣、交通、管廊等專(zhuān)業(yè)的監管與精細化管理。比較有代表的項目包括首創(chuàng )愛(ài)華水務(wù)運營(yíng)監控管理系統、國內第一條海底隧道廈門(mén)翔安海底隧道監控系統、中國石油昆侖燃氣生產(chǎn)調度指揮系統等。

力控科技通過(guò)多年的行業(yè)實(shí)踐與經(jīng)驗積累，結合現代企業(yè)業(yè)務(wù)模型，推出了以力控ForceCon產(chǎn)品家族為核心的智慧市政解決方案，提供了從生產(chǎn)現場(chǎng)到調度管理指揮以及企業(yè)管理信息化的完整的產(chǎn)品體系及解決方案。擁有從企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫、工廠(chǎng)實(shí)時(shí)數據采集通信網(wǎng)絡(luò )化傳輸平臺、工廠(chǎng)實(shí)時(shí)監控系統、工作流引擎、生產(chǎn)指揮Web平臺到生產(chǎn)報表系統等全線(xiàn)產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)及解決方案能力。

該解決方案可以實(shí)現對各類(lèi)市政設施及其在線(xiàn)監控數據的采集、存儲、處理、異常分析、遠程管理、報表分析， 結合GIS技術(shù)、通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最新成果，緊密結合各行業(yè)的業(yè)務(wù)管理流程，以全過(guò)程信息化的指導思想，建立包含供水、排水、路燈、燃氣、道橋、綜合管網(wǎng)的WEB信息發(fā)布的綜合系統，達成各系統在數據和功能上的統一和共享，實(shí)現市政規劃、建設、管理業(yè)務(wù)的信息化、科學(xué)化和規范化。

1　項目概述

山西壓縮天然氣集團運城有限公司是一家國有專(zhuān)業(yè)天然氣公司，以投資的長(cháng)輸管線(xiàn)、城市管網(wǎng)及部分煤炭物流通道加氣站為主營(yíng)業(yè)務(wù)?，F階段已經(jīng)完成運城CNG加氣母站，運城-臨猗-永濟-輸氣管道，鹽湖工業(yè)園天然氣利用，汽運公司液壓子站，河津108、209國道、陽(yáng)賢等加氣站的投產(chǎn)運行。

盡管供氣規模在不斷擴大，但是該公司目前的信息化建設卻嚴重滯后。目前該公司仍然沒(méi)有專(zhuān)用于生產(chǎn)運營(yíng)管理系統的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境；只有分輸站和一個(gè)加氣站具有SCADA站控和視頻監控系統，部分生產(chǎn)數據仍然依靠手工錄入；公司依附于集團計劃指定管理系統進(jìn)行上游通知，計量交接，計劃申報及財務(wù)管理，與下游用戶(hù)還采用電話(huà)申報計劃等方式進(jìn)行管理。這些都嚴重制約了該公司的發(fā)展，建立完善生產(chǎn)運營(yíng)管理系統已經(jīng)迫在眉睫。

2　項目需求

山西壓縮天然氣運城分公司將在運城北相辦公樓設立生產(chǎn)運行管理系統中心?，F階段計劃完成對北相加氣母站、工業(yè)區新增站、三個(gè)分輸站、四個(gè)加氣站、四個(gè)工業(yè)用戶(hù)的監控。至2015年，計劃發(fā)展至18個(gè)加氣站，5個(gè)分輸站，150公里長(cháng)輸管。先期搭建完善生產(chǎn)管理系統是后期擴展的必然條件，系統建設目標如下：

實(shí)時(shí)監測管網(wǎng)數據；

顯示各站的動(dòng)態(tài)工藝流程；

實(shí)時(shí)顯示各加氣站加氣使用量；

實(shí)時(shí)數據采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

歷史數據的歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

下達調度和操作命令；

報警顯示、報警管理以及事件的查詢(xún)、打??；

生產(chǎn)統計報表的生成和打??；

網(wǎng)絡(luò )監視和管理；

控制權限的確定；

視頻系統接入；

調度中心可對重點(diǎn)遠程設備實(shí)現監控及緊急制動(dòng)操作；

整個(gè)系統的WEB發(fā)布，滿(mǎn)足用戶(hù)在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)都可通過(guò)用戶(hù)認證方式訪(fǎng)問(wèn)此系統；

完成計劃指定管理系統，即上下游通知，計量交接，計劃申報；

完成巡線(xiàn)工GIS定位系統接入；

完成當地天氣預報實(shí)時(shí)顯示；

整個(gè)系統具有很好的擴展性、伸縮性，使得后期新增站控可以低成本無(wú)縫接入。

3　系統架構

該公司燃氣生產(chǎn)運營(yíng)管理系統由母站分輸站系統、加氣站系統、工業(yè)用戶(hù)監測點(diǎn)控制柜等站控計量系統、遠程視頻系統、通信系統、調控中心設備（包括操作員站、核心服務(wù)器、工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)、拼接屏顯示設備、供電設備等）以及相應的配套軟件組成。運營(yíng)管理系統架構如圖1所示。

公司各個(gè)分輸站和加氣站配置一臺工業(yè)隔離設備，將各個(gè)站庫的控制柜設備數據采集到工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)，工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)將數據進(jìn)行處理后通過(guò)集團專(zhuān)網(wǎng)將加密壓縮后的數據包傳送到遠端調度中心的通信服務(wù)器，通信服務(wù)器將數據還原后發(fā)送到數據庫服務(wù)器，由實(shí)時(shí)數據庫對數據進(jìn)行歸檔存儲。系統配備專(zhuān)用的WEB服務(wù)器和防病毒服務(wù)器，實(shí)現遠程用戶(hù)瀏覽的同時(shí)又避免了網(wǎng)絡(luò )端帶來(lái)的病毒黑客等對數據平臺的直接攻擊，增強了系統安全性。實(shí)時(shí)服務(wù)器和通信服務(wù)器均采用冗余架構，保證了數據平臺的運行穩定。

站控系統軟件選用力控eForceCon平臺，負責對數據的采集和存儲，采用冗余方式部署，避免數據的丟失。安全防護產(chǎn)品采用力控華康工業(yè)網(wǎng)絡(luò )安全網(wǎng)關(guān)pSafetyLink，保證現場(chǎng)工業(yè)系統安全運行。

調度中心企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史庫采用力控科技的pSpace平臺，負責對各作業(yè)區的數據歸集，計算、分析、壓縮存儲。工程師站采用力控科技pSpace平臺的圖形開(kāi)發(fā)工具，負責對系統的維護、修改。操作員站采用力控科技pSpace平臺的圖形客戶(hù)端，負責對數據的展示、圖表分析、在線(xiàn)運維等。WEB發(fā)布采用力控綜合發(fā)布平臺，支持辦公網(wǎng)的在線(xiàn)瀏覽和移動(dòng)智能的瀏覽。應用服務(wù)器部署門(mén)戶(hù)平臺，部署力控科技Fportal平臺，負責對數據的分析與展示。

圖1 燃氣生產(chǎn)運營(yíng)管理系統架構圖

4　系統功能

4.1　實(shí)時(shí)管網(wǎng)數據監測

借助SCADA系統將分布在主城區各SCS站所采集的管網(wǎng)設備的運行參數匯集到MCC監控界面上來(lái)。將管網(wǎng)各監測點(diǎn)的信息（壓力、溫度、流量等）實(shí)時(shí)地顯示在大屏幕監視屏上。同時(shí)該信息還通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)的客戶(hù)端瀏覽。

4.2　顯示各站的動(dòng)態(tài)工藝流程圖

利用實(shí)時(shí)數據庫和強大的繪圖工具可以根據用戶(hù)的要求，隨心所欲地繪制三維動(dòng)態(tài)工藝流程畫(huà)面，將整個(gè)工藝流程直觀(guān)地在計算機上顯示出來(lái)?？梢钥吹较嚓P(guān)開(kāi)關(guān)量、設備的運行/停止、模擬量的實(shí)時(shí)變化等，圖形目標的前景色、背景色及目標的動(dòng)態(tài)移動(dòng)方向均可任意指定，并可動(dòng)態(tài)變化。

各SCS站操作運行過(guò)程中，工藝參數如壓力、溫度、流量、瞬時(shí)值、累積值、計劃值等，可選用表格顯示或條形圖顯示，還可進(jìn)行組顯示、特定顯示等。

這些信息還可通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)的客戶(hù)端瀏覽。

4.3　實(shí)時(shí)和歷史數據趨勢、棒狀圖顯示

歷史趨勢：根據用戶(hù)的需要可以將相關(guān)的監控點(diǎn)數據生成歷史趨勢圖。通過(guò)歷史趨勢，用戶(hù)可以查看以前特定某段（點(diǎn)）時(shí)間的歷史圖形記錄，可以查找故障發(fā)生的時(shí)間，變化趨勢，從而找出系統的故障原因。

實(shí)時(shí)趨勢：同樣可以生成實(shí)時(shí)趨勢圖，用于分析模擬量參數（如流量、溫度、壓力等）的變化趨勢，以更好地讓操作人員掌握系統參數的變化趨勢，使系統保持最佳運行。

這些信息還可通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)的客戶(hù)端瀏覽。

4.4　下達調度和操作命令

系統操作員可以根據管網(wǎng)輸配氣的需要，下達調度指令給各SCS站或直接操作任何可以操作的閥門(mén)或其它執行器，同時(shí)監視指令運行狀況。

4.5　報警與事件管理

對于監控站的設備或系統部件故障報警、診斷報警等，管理軟件能自動(dòng)處理。對工藝過(guò)程報警管理軟件進(jìn)行報警組態(tài)后自動(dòng)處理。系統對任一報警可以用監控站內置喇叭發(fā)出聲報警，也可以用將重要參數報警組態(tài)為報警出現時(shí)輸出到某個(gè)數字量輸出點(diǎn)，以驅動(dòng)外接音響。對于每個(gè)報警可以組態(tài)為報警發(fā)生時(shí)系統自動(dòng)切換至報警參數所在畫(huà)面，同時(shí)在報警提示行以醒目的顏色顯示報警信息。

每個(gè)報警可以組態(tài)是否需要打印及打印風(fēng)格，工作站上顯示的報警處均帶有日期和時(shí)間，同時(shí)對報警參數恢復的日期和時(shí)間同樣進(jìn)行顯示和記錄。對于每個(gè)報警類(lèi)型組態(tài)的方法是在報警組態(tài)的對話(huà)框內完成的。報警和打印的時(shí)間分辨率最高為1秒。

報警詳細內容如下：

報警/事件具有優(yōu)先顯示權，除在流程上單點(diǎn)顯示外，還報警或事件狀況列表顯示，表中至少包括標志符（位號）、數值、說(shuō)明、時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）、位置等。

報警具有容易引起警覺(jué)的聲響輸出，具有語(yǔ)音提示功能，報警顯示可由操作員抑制或消除，對過(guò)程變量超限數值應給出警告、危險二級報警。

4.6　報表的生產(chǎn)和打印

報表格式可以根據生產(chǎn)的實(shí)際要求，通過(guò)監控軟件與EXCEL電子表格的動(dòng)態(tài)鏈接，任意定義各類(lèi)表格及其格式，如班報表、日報表、月統計表，甚至年統計表等。并且可以統計每一個(gè)報表的最大、最小值，做出相應的棒圖、趨勢圖、X-bar圖等數據分析方案，使整個(gè)管網(wǎng)運行、設備優(yōu)化和企業(yè)管理進(jìn)入全面量化控制過(guò)程。利用定時(shí)打印設置功能，可以設置定時(shí)自動(dòng)打印各類(lèi)報表，也可以根據需要人工干預，隨時(shí)打印所需報表。

4.7　用戶(hù)權限管理

系統提供了完備的安全保護機制，以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠，力控的用戶(hù)管理具備多個(gè)級別，并可根據級別限制對重要工藝參數的修改，以有效避免生產(chǎn)過(guò)程中的誤操作；力控提供了安全區的概念，同級別不同安全區的數據不可以互相操作，保證了數據的分布式的管理。提供基于遠程的用戶(hù)管理，增加更多的用戶(hù)級別及安全區，管理所有用戶(hù)的遠程登陸信息。

系統運行過(guò)程中，常會(huì )提出在遠程對整個(gè)系統的用戶(hù)進(jìn)行管理的需求，并且要求可以隨時(shí)增加和刪除用戶(hù)，對此信息平臺軟件提供了遠程用戶(hù)登陸和管理功能。

4.8　計劃指定管理系統

燃氣計劃指定管理系統，分為開(kāi)發(fā)工具、業(yè)務(wù)模塊兩大部分。開(kāi)發(fā)工具包括工作流配置工具、組織架構配置工具、菜單及權限配置工具3個(gè)部分。業(yè)務(wù)模塊分為數據庫、中間件、WEB前端框架、業(yè)務(wù)框架、業(yè)務(wù)模塊5個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 銷(xiāo)售公司輸配管理系統架構圖

系統將完成上、中、下游的燃氣購銷(xiāo)存的管理，具體完成集團通知，上下游能源計劃，審批，計量交接及財務(wù)管理。整體業(yè)務(wù)流程分為上、中、下游三大管理模塊，根據登陸用戶(hù)的不同，用戶(hù)會(huì )獲得不同的權限，分別對上中游單位進(jìn)行周日指定用氣計劃輸配審批，完成每周、季、年的輸配計劃審批。

業(yè)務(wù)模塊管理系統的功能，可以在進(jìn)一步調研的基礎上根據企業(yè)的具體需求在原有的平臺基礎上進(jìn)行配置和二次開(kāi)發(fā)。

4.9　GPS定位

山西壓縮天然氣運城分公司已經(jīng)具備了巡線(xiàn)工巡檢管理系統，是南京智屯達公司針對燃氣管道及設施巡檢定制的《燃氣管道設施巡檢管理系統》，系統集軟件、網(wǎng)絡(luò )、信息采集等技術(shù)為一體，為電位測試樁、管道標志樁、閥室、閥井、陰保站、站場(chǎng)、門(mén)站、閥門(mén)、各類(lèi)調壓站、儲配站等管道設施工作提供了科學(xué)的手段，對巡檢工作進(jìn)行綜合評估，并自動(dòng)形成各類(lèi)統計表，通過(guò)該套系統，山西壓縮天然氣運城分公司管理者在辦公室即可了解巡檢到位情況。

該系統可以通過(guò)巡線(xiàn)工巡檢管理系統VGA接口連接至調度中心大屏控制軟件（圖形處理器）中，以靜態(tài)電子地圖的形式顯示到大屏幕中。

4.10　氣象監控及顯示

系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )引用氣象局數據，實(shí)現對各個(gè)場(chǎng)站天氣當日及一周內預測，以及實(shí)際溫度的大屏顯示，便于用戶(hù)實(shí)時(shí)了解當地氣象條件，結合氣象資料進(jìn)行供氣預測、優(yōu)化比較和管網(wǎng)分析等計算，決定下階段的制氣和供應任務(wù)、儲氣安排、廠(chǎng)站的進(jìn)出口流量和調壓器壓力等。確定最合理的調度方案，節約能源，增加效益，提高服務(wù)質(zhì)量。

4.11　視頻系統

視頻系統為公司領(lǐng)導、調度人員提供安全監控和設備監視，為日常管理、安全管理、防盜提供真實(shí)、直觀(guān)有效的信息。

5　結語(yǔ)

使用力控科技軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的山西壓縮天然氣運城分公司燃氣生產(chǎn)運營(yíng)管理系統可以通過(guò)調控中心及時(shí)準確地獲悉所有站庫的信息，工作人員可根據調控中心提供的信息全面、實(shí)時(shí)掌握系統運行參數和工況，對管網(wǎng)運行狀態(tài)監控分析及調整、協(xié)調氣源，對緊急情況應急指揮，使整個(gè)輸配系統保持平穩狀態(tài)，從而為用戶(hù)提供高質(zhì)量的供氣服務(wù)，減少輸配過(guò)程中的損失，延長(cháng)官網(wǎng)使用壽命，保障輸配系統安全運行，最終提高企業(yè)的運營(yíng)效率。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年1月刊