隨著(zhù)城市燃氣管網(wǎng)規模的不斷擴大，舊有的管理手段和管理模式都已無(wú)法滿(mǎn)足“合理規劃，科學(xué)管理，安全供氣，優(yōu)質(zhì)服務(wù)，放心用氣”的要求。本文主要介紹了典型燃氣調度中心SCADA系統的架構及力控軟件在該系統中的應用情況。

   1 概述

   燃氣調度中心SCADA系統涉及門(mén)站、工業(yè)用戶(hù)、加氣站、城區管網(wǎng)末端、調壓站等多種類(lèi)型的監控點(diǎn)。所有監控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據需要傳送到燃氣調度中心，可供調度中心操作員實(shí)時(shí)監測，并且可呈現在集中監控大屏幕上。

   燃氣調度中心SCADA系統可為管理層提供一個(gè)穩定、可靠、可信并及時(shí)的監管系統，對全國各地方站庫的運營(yíng)參數進(jìn)行采集、篩選、過(guò)濾、統計、分析、計算、應用等，以科學(xué)的數據為依據，優(yōu)化并指導燃氣公司的生產(chǎn)運營(yíng)。
  
                   
                                    圖1 系統架構圖

   2 系統設計原則

   可擴展性——系統的設計上一方面要全面滿(mǎn)足當前環(huán)境下的需求及未來(lái)一段時(shí)間的應用需求，另一方面要能方便的進(jìn)行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。

   可集成性——從技術(shù)發(fā)展角度和用戶(hù)需求來(lái)看，軟件結構本身應能與其它應用系統集成，做到信息共享和資源共享。

    互操作性——支持各種主流實(shí)時(shí)數據庫的數據接口，并通過(guò)標準關(guān)系數據庫接口(如ODBC、OLE DB)實(shí)現與ERP及其它MIS系統的數據集成。平臺的開(kāi)放性保證了今后可從生產(chǎn)管理系統的不同數據模塊中裁剪不同的功能，以滿(mǎn)足某個(gè)特定任務(wù)的需要，實(shí)現互操作。

    3 系統設計目標

    燃氣調度中心SCADA系統設計目標如下：

   （1）各站庫所有參數的采集與存儲,并匯總到調度中心平臺；

    （2）各站庫主要參數，主要工藝畫(huà)面的監視；

    （3）各站庫主要參數的統計及分析；

    （4）各站庫主要參數的趨勢圖、餅圖、棒圖展示；

    （5）各站庫主要參數的日報、月報、季報、年報展示；

    （6）設備支持遠程控制，遠程客戶(hù)可實(shí)時(shí)瀏覽現場(chǎng)數據信息。
  
                      
                            圖2 軟件系統架構圖

   4 系統架構

   整個(gè)系統具有很好的擴展性，伸縮性，使得后期新增站庫可以低成本無(wú)縫接入。整個(gè)系統的WEB發(fā)布功能，使得用戶(hù)可以在任何時(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。

   為提高系統的穩定性、可靠性、可用性，在中心系統的建設中，構建冗余網(wǎng)絡(luò )提高底層通訊的穩定性。構建冗余的通信服務(wù)器、數據庫服務(wù)器、應用服務(wù)器提高系統的可靠性，構建網(wǎng)絡(luò )防火墻和病毒防火墻提高系統的抗風(fēng)險能力。構建網(wǎng)絡(luò )備份設備N(xiāo)AS，可大大降低意外事故帶來(lái)的數據丟失造成的損失。整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構現場(chǎng)情況分析后，選用如下混合模式結構，整體拓撲如圖1所示。

   在系統的建設中，本著(zhù)降低系統通訊費用的原則，對已經(jīng)接入集團專(zhuān)網(wǎng)的分公司，可考慮將分公司范圍內各分站的數據通過(guò)集團專(zhuān)網(wǎng)傳輸到集團總部，這樣可減少申請多條ADSL鏈路所產(chǎn)生的運營(yíng)費用，但需要指出的是，如考慮使用集團專(zhuān)網(wǎng)傳輸數據，需盡可能的保證數據傳輸的帶寬。
     
                
                               圖3 實(shí)時(shí)畫(huà)面展示—地理信息  

   由于已有的各分公司監控系統平臺各不相同，為了方便數據通信格式的統一和數據安全，在各個(gè)分公司系統中安裝配置一臺力控科技工業(yè)數據采集通訊網(wǎng)關(guān)pFieldComm和一臺力控科技工業(yè)安全防護隔離設備pSafetyLink。其中數據可通過(guò)多種總線(xiàn)方式將各個(gè)分站的數據采集到通訊網(wǎng)關(guān)pFieldComm，然后再通過(guò)自身的另外一個(gè)網(wǎng)口將數據實(shí)時(shí)的發(fā)送到安全防護隔離設備pSafetyLink。該設備收到數據包后，將數據包進(jìn)行解析，剝離TCP/IP協(xié)議，將原始數據單向傳輸到該設備的另外一側，力控科技pSafetyLink設備對遠程數據進(jìn)行加密壓縮，并通過(guò)Internet將加密壓縮后的數據包傳送到遠端調度中心的服務(wù)器。利用該設備的雙系統，單向隔離傳輸功能，將病毒及網(wǎng)絡(luò )黑客行為徹底隔離在外網(wǎng)，最大限度的保護生產(chǎn)系統的安全和可靠運行。

   4.1 軟件系統架構

    燃氣調度中心使用力控科技企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace平臺軟件，對數據進(jìn)行歸檔存儲和二次處理。HHHHHpSpace平臺針對生產(chǎn)企業(yè)具有一套成熟，先進(jìn)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(jìn)行設計，結合生產(chǎn)型企業(yè)的特點(diǎn)和需求對整個(gè)系統進(jìn)行抽象及提煉，以數據為主線(xiàn)進(jìn)行設計與擴展，底層以各種驅動(dòng)來(lái)提取生產(chǎn)中的各類(lèi)數據，構架企業(yè)生產(chǎn)信息建立統一數據庫平臺。并以行業(yè)應用特點(diǎn)為模型結合強大的計算引擎建立應用功能模塊，到最頂層以統一的展現方式為企業(yè)服務(wù)。整個(gè)系統可以總結如下：分布式數據采集、集中式數據存儲、分布式模塊化應用和統一信息展示。

   5 系統功能簡(jiǎn)述
    
                   
                        圖4 實(shí)時(shí)畫(huà)面展示—生產(chǎn)數據  

   5.1 實(shí)時(shí)監控畫(huà)面展示

   通過(guò)力控科技ForceControl組態(tài)軟件的畫(huà)面組態(tài)工具，用戶(hù)可以快捷、方便地開(kāi)發(fā)定制圖形視圖應用?？蓪?shí)時(shí)顯示現場(chǎng)流程畫(huà)面，將溫度、壓力、流量、泄漏報警等各種實(shí)時(shí)數據及時(shí)呈現給燃氣調度中心相關(guān)人員。

   5.2 數據報表、曲線(xiàn)分析功能燃氣調度中心SCADA系統可自動(dòng)生成日報表、月報表及年報表，管理人員可通過(guò)趨勢、報表、歷史回放等手段了解管網(wǎng)過(guò)去的狀況、分析未來(lái)的趨勢。系統具備可生成分時(shí)等特殊報表的功能，任意組合用戶(hù)測量趨勢、測量參數累計、故障時(shí)段等趨勢記錄，并可通過(guò)打印輸出。

   5.3 報警事件、安全管理功能

   系統可實(shí)時(shí)顯示并記錄就地流量測量系統的各種報警信息，如流量/壓力的超限、儀表工作電源不正常、閥門(mén)工作異常、通訊故障等報警信息。

   此外燃氣調度中心系統具備嚴格的權限管理功能及操作跟蹤功能，記錄所有用戶(hù)操作過(guò)程，對出現的系統安全問(wèn)題提供調查的依據和手段。為了保證系統采集、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(mén)戶(hù)功能為了滿(mǎn)足現代企業(yè)信息化的要求，力控軟件平臺可以將企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程系統、數據瀏覽系統、數據查詢(xún)系統和數據分析系統以WEB的方式提供出來(lái)。

   基于WEB的配置、運行、管理方式，極大地減少了企業(yè)的管理維護成本。操作人員無(wú)需具備高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)能力，便可對pSpace WEB系統的頁(yè)面、功能進(jìn)行定制的修改。采用用戶(hù)名和密碼的驗證訪(fǎng)問(wèn)方式，可保護系統的安全。

   6 結語(yǔ)

   燃氣調度中心的信息化建設，積極響應了國家大力推進(jìn)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(jìn)經(jīng)濟發(fā)展方式轉變和工業(yè)轉型升級的發(fā)展戰略。整套系統結合先進(jìn)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)，可以提高工作效率、降低成本，為燃氣管網(wǎng)的統一調度管理提供了有力保障。

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第三期