1　背景

隨著(zhù)全國能源消費回暖，其中天然氣消費量約為1140億立方米，同比增長(cháng)約11.7%。城市燃氣、工業(yè)燃料、發(fā)電用氣均保持較快增長(cháng)。為了推進(jìn)天然氣應用，多部委聯(lián)合發(fā)布了《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》，明確提出逐步將天然氣培育成為我國現代清潔能源體系的主體能源之一。在一次能源消費結構中的占比力爭達到10%左右，到2030年，力爭將天然氣在一次能源消費中的占比提高到15%左右。國家正在大力推進(jìn)天然氣的利用，愈加凸顯計量管理問(wèn)題。據不完全統計，全國城市燃氣企業(yè)的供銷(xiāo)差率大約在3%~4%，也就意味著(zhù)越多的天然氣銷(xiāo)量就有越多的天然氣損失。城市燃氣企業(yè)計量管理已經(jīng)接近最不利的狀態(tài)，開(kāi)展有效的計量管理勢在必行。

亞控科技智慧燃氣綜合管理方案建設遵循技術(shù)先進(jìn)實(shí)用、系統穩定可靠、功能齊全、易于擴充、維護和操作簡(jiǎn)便的總原則。為管網(wǎng)運行提供一個(gè)安全、可靠的解決方案，保證城市燃氣管網(wǎng)及場(chǎng)站設備的安全運行。自動(dòng)抄表，提高數據準確性，節省人力；靈活的報警模型設置，自動(dòng)調度執行；設備臺賬管理，實(shí)現設備維護信息化；片區輸差整治，降低燃氣漏損。

某燃氣集團是一家天然氣運營(yíng)服務(wù)商，主要從事投資、經(jīng)營(yíng)、管理城市燃氣管道基礎設施，向居民和工業(yè)用戶(hù)輸送天然氣，建設及經(jīng)營(yíng)加油站和加氣站，開(kāi)發(fā)與應用天然氣相關(guān)技術(shù)。集團逐步開(kāi)始建設燃氣智能調度平臺，實(shí)現生產(chǎn)體系各業(yè)務(wù)模塊的信息化整合，深化生產(chǎn)數據應用，達到安全生產(chǎn)、智能調度、智能分析、智能決策，提高運行管理的智能化水平。

2　案例實(shí)施與應用

本項目范圍涵蓋集團全國范圍內9大區域70余家地方燃氣公司，3000余臺設備，其中大部分網(wǎng)關(guān)設備采用MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸，數據傳輸速度快、開(kāi)銷(xiāo)小省流量，且擁有更低的功耗和硬件及帶寬要求，與助力設備高效上云完美契合。

本案例系統功能架構如圖1所示。

圖1 系統功能架構圖

本案例系統數據流向如圖2所示。

圖2 系統數據流向圖

本案例應用包括：綜合管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、閥井管理、GIS巡檢、系統管理、手機App等。

綜合管理主要包括駕駛艙、地理信息、數據總覽。駕駛艙展示集團關(guān)鍵信息，包含供氣占比統計、設備監控統計、實(shí)時(shí)存儲比、分級報警統計、重點(diǎn)數據輪循，駕駛艙如圖3所示。在GIS地圖上顯示場(chǎng)站位置以及管網(wǎng)，鼠標滑動(dòng)到場(chǎng)站圖標，可以實(shí)時(shí)查看該場(chǎng)站重點(diǎn)參數，點(diǎn)擊站點(diǎn)快速跳轉至工藝流程畫(huà)面。數據總覽查看所有場(chǎng)站的實(shí)時(shí)數據，產(chǎn)生報警時(shí)數據變紅標識提示，可點(diǎn)擊變量彈出對應趨勢曲線(xiàn)。

圖3 系統駕駛艙

生產(chǎn)運營(yíng)管理主要包括工藝監控、報警管理、生產(chǎn)報表、趨勢分析、設備管理、用氣申報、事件管理。工藝監控展示各場(chǎng)站的工藝流程圖，展示關(guān)鍵設備的實(shí)時(shí)數據，同時(shí)可查看該場(chǎng)站的歷史曲線(xiàn)、歷史報表、設備信息、環(huán)比統計。用戶(hù)可查看其權限下的場(chǎng)站實(shí)時(shí)報警數據與歷史報警數據，實(shí)時(shí)報警可人工確認填寫(xiě)處理方案與處理人員，所有采集點(diǎn)的報警均可自由配置，調整報警使能以及高低限值。趨勢曲線(xiàn)與環(huán)比統計以曲線(xiàn)形式直觀(guān)展示采集點(diǎn)的狀態(tài)以及對比分析。設備信息可查看現場(chǎng)管理的各類(lèi)設備信息，以及后期的維護與保養。計量日報與站點(diǎn)報表直觀(guān)展示各參數運行狀態(tài)與計量數據。用戶(hù)可進(jìn)行燃氣申請量、批復量的信息錄入。管理員可查看各用戶(hù)的各類(lèi)操作事件，包含登錄、報警配置、用氣申報、設備維護等操作。

閥井管理主要包括信息管理、實(shí)時(shí)監控、歷史分析、報警監控。對閥門(mén)井RTU設備的基礎信息進(jìn)行維護，包括位置、歸屬、經(jīng)緯度等，實(shí)時(shí)監控快速查看各設備的狀態(tài)以及實(shí)時(shí)數據，歷史分析查看各設備的歷史狀態(tài)，以及各采集點(diǎn)的報警數據展示。

GIS巡檢主要包括GIS數據瀏覽、專(zhuān)題圖展示、數據編輯、巡檢區域劃分、任務(wù)計劃、人員管理、軌跡回放、巡檢考核、隱患管理等功能。通過(guò)區域范圍編輯對人員劃分巡檢管線(xiàn)。統計巡檢軌跡事件和里程，分析巡查人員的任務(wù)完成情況，可以對巡檢任務(wù)和巡檢軌跡進(jìn)行空間分析，計算巡檢完成率，查看考核計算結果?？缮蠄蟮谌绞┕ば畔?，可上報照片和施工狀態(tài)，監控第三方施工。

系統管理主要包括組織結構、角色權限、用戶(hù)管理、場(chǎng)站管理、采集配置、管線(xiàn)繪制、站點(diǎn)配置。靈活維護組織結構，為角色分配操作權限以及各頁(yè)面的查看權限，對公司員工基礎信息、歸屬角色進(jìn)行自由維護。管理員可維護站點(diǎn)屬性與所屬組織，同時(shí)配置站點(diǎn)歸屬變量的展示權限。用戶(hù)可配置場(chǎng)站的地理位置以及繪制現場(chǎng)管線(xiàn)。

手機App主要包括實(shí)時(shí)監控、歷史分析、生產(chǎn)報表、設備管理、領(lǐng)導視圖、報警推送、個(gè)人信息。實(shí)時(shí)數據列表可快速切換場(chǎng)站，同步更新設備數據，并查看各采集點(diǎn)的歷史數據?？煽焖俨榭锤鲌?chǎng)站的設備臺賬，以及維護保養信息。統計各公司計量數據供領(lǐng)導快速查看整體情況，現場(chǎng)發(fā)生報警同步推送至手機端，同時(shí)可進(jìn)行人工報警確認。用戶(hù)可在手機端維護個(gè)人的基礎信息。

3　項目特點(diǎn)

（1）先進(jìn)性

采用的軟件產(chǎn)品層面，KingFusion是一款面向廣泛的，通過(guò)全組態(tài)方式可快速構建定制化業(yè)務(wù)工程應用的平臺，全組態(tài)方式大大降低工程開(kāi)發(fā)與運維門(mén)檻，使開(kāi)發(fā)者輕松實(shí)現設備數據接入、數據分析、數據存儲和展示。開(kāi)發(fā)人員采用拖拉拽的形式，調用封裝的各類(lèi)函數減少了純代碼的開(kāi)發(fā)量，與第三方系統對接可調用現有的數據源接口，降低了項目實(shí)施與產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)的人力成本。

數據存儲平臺KingHistorian是一款實(shí)時(shí)歷史數據庫產(chǎn)品，將分散的海量過(guò)程數據采集并存儲下來(lái)，解決了關(guān)系數據庫應用難題，還為企業(yè)將“數據轉化為信息”提供穩定可靠的數據支持平臺。產(chǎn)品引入國際領(lǐng)先的緩存池、線(xiàn)程池、旋轉門(mén)、帶尖峰死區壓縮、變化壓縮、整點(diǎn)壓縮等有損壓縮以及高性能的無(wú)損壓縮算法、數據趨勢、步進(jìn)、線(xiàn)性、計算等查詢(xún)算法、嚴密的故障恢復算法等技術(shù)。

項目采用先進(jìn)科學(xué)的理念技術(shù)和方法，滿(mǎn)足行業(yè)的發(fā)展需求，保障系統有較長(cháng)生命力，設計方案選擇較高的起點(diǎn)，不僅實(shí)現所需的功能，而且保持技術(shù)的前瞻性，提高系統的生存周期。

（2）標準性

項目建設初期制定建設標準，對建設涉及到的設備、平臺軟件、通信網(wǎng)絡(luò )、系統功能、各子系統接口、通信協(xié)議、數據庫、軟件編碼等制定一系列標準。

（3）安全性

符合國家等保安全和保密要求，保證系統安全，建立完善、可靠的系統訪(fǎng)問(wèn)權限。在系統運行管理上嚴格按照安全規范進(jìn)行，防止不當操作或惡意行為意外損失。用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)通過(guò)身份鑒別、訪(fǎng)問(wèn)控制、資源控制實(shí)現身份認證，并構建“角色-權限-用戶(hù)”三層權限分配自定義用戶(hù)、自定義角色以及權限，在標準用戶(hù)認證協(xié)議（OAuth2.0）下實(shí)現。數據安全支持SSL傳輸加密訪(fǎng)問(wèn)，支持關(guān)鍵數據加密。安全事件自處理，記錄異常操作行為以及關(guān)鍵操作，實(shí)現數據源、關(guān)鍵操作的查詢(xún)與追蹤。

（4）開(kāi)放性

系統高度開(kāi)放，支持國際、國內和行業(yè)標準協(xié)議和其他系統軟件接口，保證數據資源和其他子系統的共享，方便系統擴展，便于開(kāi)發(fā)、維護、管理和系統升級，滿(mǎn)足與相關(guān)系統相連接的不同需求，實(shí)現協(xié)同、規?；l(fā)展。

（5）易用性

充分考慮面向最終用戶(hù)，使系統在設置、使用操作、維護管理等方面簡(jiǎn)單易用，符合各類(lèi)使用者和維護人員的操作習慣，減輕其日常工作量，提供友好的用戶(hù)界面及在線(xiàn)幫助。

4　項目意義

該項目為物聯(lián)網(wǎng)云平臺項目，是燃氣企業(yè)數字化轉型的助力者，對某燃氣集團的管理平臺進(jìn)行規范化，形成統一的標準，滿(mǎn)足了其多層級架構的實(shí)現，靈活建立多層組織、分配權限及角色。為全公司各個(gè)場(chǎng)站運行提供統一集中的監控平臺，調度人員能夠通過(guò)該平臺對實(shí)時(shí)生產(chǎn)、輸配進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

通過(guò)加強天然氣計量管理，充分發(fā)揮其在輸氣生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理中的作用，保證了生產(chǎn)安全平穩、保質(zhì)保量、降低能源消耗和提高經(jīng)濟效益。通過(guò)輸差控制等方式在天然氣供應過(guò)程中對損耗量進(jìn)行控制，提高輸送效率，降低天然氣損耗，對控制生產(chǎn)成本等起到關(guān)鍵作用。通過(guò)場(chǎng)站監控分析及調整、應急指揮，使整個(gè)系統保持平穩狀態(tài)，為用戶(hù)提供高質(zhì)量的供氣服務(wù)，保障輸配系統安全運行。

與企業(yè)內其他系統之間建立接口并實(shí)現數據和應用的整合，包括現有SCADA系統、地理信息系統、智能巡檢系統及其它今后可能應用的系統等，具備靈活性和可擴展性，應對未來(lái)新的整合、集成需求，推進(jìn)燃氣企業(yè)智能調度生態(tài)形成。

精彩對話(huà)

北京亞控科技發(fā)展有限公司解決方案經(jīng)理張國富

自動(dòng)化博覽：您感受到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域自動(dòng)化市場(chǎng)正在發(fā)生著(zhù)哪些變化，呈現出哪些特點(diǎn)？

張國富：隨著(zhù)5G政策的傾斜以及與“云管端”一體化的解決方案相關(guān)的各項技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，對行業(yè)有利、對行業(yè)運營(yíng)方有價(jià)值的標準呼之欲出，燃氣行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)化經(jīng)歷了前期探索階段后，也要走向標準確定、全面發(fā)展的階段。從行業(yè)積累的經(jīng)驗來(lái)看，針對實(shí)際的垂直領(lǐng)域，“安全”與“規?；\營(yíng)”兩個(gè)關(guān)鍵維度已經(jīng)成為了燃氣行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是否能長(cháng)期穩定發(fā)展的制約因素。

自動(dòng)化博覽：物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域覆蓋范圍廣泛，亞控科技著(zhù)力于哪些領(lǐng)域的發(fā)展？取得了哪些業(yè)績(jì)？

張國富：亞控科技在燃氣領(lǐng)域大力推廣智慧燃氣生產(chǎn)管理平臺，實(shí)現了燃氣集團化統一化部署與多級管理模式，達成燃氣調度的精準感控、高效運營(yíng)、多能融合、開(kāi)放互聯(lián)，協(xié)助構建城市能源系統運營(yíng)安全體系。

近年來(lái)在20余個(gè)項目得到了應用，如中燃集團燃氣綜合云平臺項目、重慶燃氣集團綜合管理系統、云南省天然氣長(cháng)輸調度系統、銅陵港華SCADA系統、孝義安達燃氣調度平臺、蘇州港華加氣站監控系統、惠州燃氣SCADA系統、山西朔州燃氣系統、重慶焜田燃氣系統、寧夏深中燃氣SCADA系統等。與中國燃氣集團、重慶燃氣集團、港華燃氣、成都燃氣集團等達成了市場(chǎng)合作。

自動(dòng)化博覽：亞控科技為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供的產(chǎn)品或者解決方案具有怎樣的特色？核心優(yōu)勢是什么？

張國富：目前市場(chǎng)上同類(lèi)型平臺還缺少成熟的模塊、產(chǎn)品，相關(guān)的系統大部分都是SCADA系統上的簡(jiǎn)單延伸，或者是單一的管理模塊：如設備管理系統、GIS系統、收費系統等，缺少跟SCADA系統的無(wú)縫連接。亞控科技智慧燃氣生產(chǎn)管理平臺以完整體系的管理系統將生產(chǎn)過(guò)程監控和業(yè)務(wù)管理有效結合起來(lái)，而且對于用戶(hù)可自行維護，項目移植簡(jiǎn)單，長(cháng)期維護成大幅降低，對于缺少自控方面經(jīng)驗的開(kāi)發(fā)者，直接提供了整體方案。

優(yōu)勢包括支持國產(chǎn)主流PLC、國產(chǎn)服務(wù)器、國產(chǎn)操作系統、國產(chǎn)數據庫；支持一套工程跨平臺導入導出；支持自適應多終端訪(fǎng)問(wèn)；內置采集組件，支持直接采集設備數據，數據轉發(fā)，支持數千種驅動(dòng)協(xié)議，支持上百萬(wàn)大點(diǎn)數接入，高效穩定；支持復雜業(yè)務(wù)數據處理；具備專(zhuān)門(mén)的報警組件，支持實(shí)時(shí)數據報警、業(yè)務(wù)報警；支持Restful、Webservice接口數據集成能力以及橫向擴展能力；支持中間庫表數據對接，接口服務(wù)；支持用戶(hù)集成，單點(diǎn)登錄；支持畫(huà)面集成，網(wǎng)頁(yè)容器無(wú)縫融合；部署環(huán)境彈性延展，支持一體式、分布式部署。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年6月刊