1  項目背景介紹

安徽省皖東北天然氣管道工程地處皖東、北地區，屬于長(cháng)江中下游平原。為實(shí)現構建安徽省“三縱四橫一環(huán)”省級天然氣主干管網(wǎng)，增強天然氣資源的調配和應急供氣保障能力，皖東北天然氣管道工程一期擬（干線(xiàn)和皖北支線(xiàn)）建設干線(xiàn)和皖北支線(xiàn)，鋪設管道共計 187.3km。該天然氣管道工程是由中石化天然氣分公司濟南調控中心進(jìn)行集中統一調控，在合肥新建監視中心一座，在滁州管理處設置 1 套生產(chǎn)管理機構監視終端對皖東北管道進(jìn)行統一監視和管理，沿線(xiàn)站場(chǎng)設置 4 套站控系統（SCS）和沿線(xiàn)閥室 設置7 套遠程終端單元（RTU），以實(shí)現分散現場(chǎng)集中管控，提升工作效率。

其中：

干線(xiàn)：干線(xiàn)管道天長(cháng)段自蘇皖省界處秦欄閥室接出，管道沿線(xiàn)途經(jīng)滁州市轄天長(cháng)市、來(lái)安縣兩個(gè)縣市。終點(diǎn)在來(lái)安分輸清管站，沿線(xiàn)設置 2 座站場(chǎng)，即天長(cháng)分輸站、來(lái)安分輸清管站；4 座閥室，即秦欄閥室、汊澗閥室、半塔閥室，線(xiàn)路全長(cháng) 88.3km，設計壓力10MPa，管徑規格 D1016mm。

皖北支線(xiàn)：起點(diǎn)來(lái)安分輸清管站，終點(diǎn)鳳陽(yáng)末站，管道沿線(xiàn)途經(jīng)滁州市轄來(lái)安縣、南譙區、明光市、鳳陽(yáng)縣共 4 個(gè)縣區。沿線(xiàn)設置 2 座站場(chǎng)，即明光分輸站、鳳陽(yáng)末站；3 座閥室，即張八嶺閥室、管店閥室、小溪河閥室線(xiàn)路全長(cháng) 99km，設計壓力 10MPa，管徑規格 D711mm。

管線(xiàn)宏觀(guān)走向圖見(jiàn)圖1。

圖1

2  項目目標與原則

（1）SCADA系統

皖東北天然氣管道工程是由中石化天然氣分公司濟南調控中心進(jìn)行集中統一調控。在合肥新建監視中心一座，在滁州管理處設置 1 套生產(chǎn)管理機構監視終端對皖東北管道進(jìn)行統一監視和管理，沿線(xiàn)站場(chǎng) 4 套站控系統（SCS）和沿線(xiàn)閥室 7 套遠程終端單元（RTU）。

本現場(chǎng)自動(dòng)控制系統采用數據采集系統及監控系統（SCADA），均是采用和利時(shí)國產(chǎn)自主可控產(chǎn)品，PLC控制系統由和利時(shí)公司的LK系列控制器及相關(guān)設備組成；ESD控制系統由和利時(shí)公司的LKS的控制器及相關(guān)設備組成?？刂葡到y的HMI軟件使用和利時(shí)公司HiaPlantSCADA V3.2.0系統軟件。

上述系統均支持CPU冗余和通訊網(wǎng)絡(luò )冗余功能，采用先進(jìn)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )結構。SCADA系統網(wǎng)絡(luò )架構采用雙網(wǎng)段、雙網(wǎng)絡(luò )設備冗余設計，同時(shí)服務(wù)器也采取冗余配置，完成站場(chǎng)及上下游閥室各工藝參數的檢測和控制，實(shí)現工藝參數的顯示、數據處理、報警和數據歸檔等功能，保障管線(xiàn)的安全、可靠、平穩的運行。 

（2）通訊系統

光傳輸系統：在天長(cháng)分輸站、來(lái)安分輸清管站、明光分輸站、鳳陽(yáng)末站配置STM-64 光傳輸設備，與管道光纜組成光傳輸系統，為站場(chǎng)SCADA 數據、視頻監控圖像、視頻會(huì )議、語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及 OA 辦公局域網(wǎng)等業(yè)務(wù)提供傳輸通道。

工業(yè)以太網(wǎng)系統：利用管道光纜構建專(zhuān)用的光纖工業(yè)以太網(wǎng)系統，用于管道沿線(xiàn)各閥室的數據傳輸。站場(chǎng)和閥室的工業(yè)以太網(wǎng)設備利用光纜中獨立的兩芯傳輸，分兩個(gè)方向傳到就近的站場(chǎng)。閥室的SCADA 數據、安防監控、話(huà)音、陰保等四類(lèi)業(yè)務(wù)首先上傳到就近的站場(chǎng)落地，然后通過(guò)接入站場(chǎng)已有的 SDH 光傳輸系統，并通過(guò)管線(xiàn)通信傳輸專(zhuān)網(wǎng)上傳至濟南調控中心和合肥監視中心。

視頻監控系統：采用 1080P 網(wǎng)絡(luò )數字高清系統，TCP/IP 組網(wǎng)方式，重點(diǎn)監控設備的工作狀態(tài)、人員出入及活動(dòng)狀況，預防意外闖入，以便及時(shí)發(fā)現隱情，確認設備故障、非法入侵,做到事前預防，同時(shí)可保留影像資料，用于事后追溯。監控前端采用 200 萬(wàn)像素攝像機，包含：智能半球機、智能高速球機、一體化云臺攝像機，防爆區選用防爆型監控前端，主要設置在場(chǎng)區內工藝裝置區、主要出入口、圍墻四周、機柜間和控制室內。圖像采用 H.265 壓縮，1080P 存儲，存儲時(shí)間 90 天。 系統為三級結構：站場(chǎng)級監視、合肥監視中心和管理處監視、濟南調控中心級監視。

3       項目實(shí)施與應用

（1）SCADA系統分站原則

（2）SCADA系統軟件特點(diǎn)

①核心技術(shù)自主研發(fā)，杜絕卡脖子現象。

②基于QT的C++進(jìn)行研發(fā)，提供開(kāi)放性接口以及定制化需求，與其他系統融合度高。

③具有高安全性設計，軟件提供基于數據的安全機制和設計完整的數據安全訪(fǎng)問(wèn)機制和網(wǎng)絡(luò )系統安全機制。

④系統采用OT+IT總線(xiàn)實(shí)現數據交互，OT總線(xiàn)負責采集數據到實(shí)時(shí)庫/歷史庫的傳輸、以及基礎服務(wù)、組態(tài)工具和數據庫之間的通訊；IT服務(wù)總線(xiàn)負責服務(wù)實(shí)現框架和管理機制，使各個(gè)應用組件的交互。

⑤支持十幾種主流工業(yè)通訊協(xié)議的采集和轉發(fā)。

⑥支持實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫和關(guān)系數據庫數據采集存儲。

⑦支持模塊化組態(tài)，并提供快捷工具提高組態(tài)效率。

⑧支持流程圖、趨勢、報警、日志、報表、權限管理、用戶(hù)管理等功能模塊。

⑨同時(shí)支持C/S、B/S、M/S架構，可提供客戶(hù)端、WEB、APP展現方式。

⑩提供了WebService、WebAPI、API等多種形式的、豐富的對外接口，便于與第三方系統進(jìn)行定制化信息交互。

（3）項目總體實(shí)施情況

①項目準備：召開(kāi)項目溝通會(huì )，交流確定項目調試安排、進(jìn)度要求，功能要求、流程圖組態(tài)標準、以及通訊方式等；

②項目實(shí)施：成立項目執行小組，建立項目溝通群，所有問(wèn)題群內實(shí)時(shí)溝通，項目經(jīng)理全程掌控現場(chǎng)實(shí)際情況；

③梳理設計文件，確定軟件的功能要求，無(wú)法滿(mǎn)足的及時(shí)反饋，定制開(kāi)發(fā)計劃；

④搜集用戶(hù)資料，整理資料，討論軟件的架構，組態(tài)內容；

⑤根據PLC廠(chǎng)家提供的資料，組態(tài)數據庫，建立油氣行業(yè)專(zhuān)用符號庫和算法功能塊，創(chuàng )建流程圖模板，搭建軟件基本框架，完成功能測試；

現場(chǎng)搭建軟件框架，完成現場(chǎng)組態(tài)，在用戶(hù)見(jiàn)證下完成現場(chǎng)聯(lián)調測試及軟件的功能檢驗；

4   效益分析

（1）通過(guò)該項目的實(shí)施編寫(xiě)發(fā)布了《工軟公司油氣行業(yè)HMI設計作業(yè)指導書(shū)》、《皖東北天然氣管道工程一期（干線(xiàn)和皖北支線(xiàn)）SCADA系統報警分析報告》、《皖東北天然氣管道工程SCADA系統操作手冊》等技術(shù)文檔，完成了油氣行業(yè)標準符號庫的建設，為后續同類(lèi)項目提供標準模板和指導依據。

（2）該項目憑借良好的服務(wù)態(tài)度及過(guò)硬的技術(shù)手段，贏(yíng)得了業(yè)主的一致好評，對和利時(shí)自主研發(fā)的HiaPlantSCADA系統軟件品質(zhì)給予了極大的肯定，客戶(hù)贈予錦旗與表?yè)P信，同時(shí)，繼此項目以來(lái)中石化皖東北二期三期項目，中石化辛集-贊皇長(cháng)輸管道項目都已成功中標，達到了市場(chǎng)宣傳效應。

（3）本次涉及自控系統和通訊系統兩部分，項目范圍包含LK、LKS、SCADA、信息安全、通訊系統等多個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)，在行業(yè)內具有較強示范性，對公司具有重大意義。同時(shí)引入2.5D技術(shù)，算法，符號庫等功能，項目可參觀(guān)性強。

（4）和利時(shí)自主研發(fā)的LK PLC和HiaPlantSCADA在此項目上得到成功應用，是自主工業(yè)領(lǐng)域芯片、數據庫、操作系統、工業(yè)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)與油氣長(cháng)輸管道項目的完美耦合，擺脫了國內工控系統核心技術(shù)對國外的依賴(lài)，實(shí)現了工業(yè)控制系統的全面國產(chǎn)化，不僅推動(dòng)了天然氣管道行業(yè)的數字化轉型，還提升了行業(yè)的整體競爭力。

（5）從經(jīng)濟上，SCADA系統的引入顯著(zhù)提升了管道的自動(dòng)化監控和管理水平，確保了管道的安全、穩定、高效運行，優(yōu)化了整體運營(yíng)效率，大量減少人工操作和監控，從而降低人力成本，從一定程度上有效預防或減少因故障導致的停輸，管道泄露等帶來(lái)的損失。

和利時(shí)自主研發(fā)的LK PLC和HiaPlantSCADA軟件在此項目上得到成功應用，是自主工業(yè)領(lǐng)域芯片、數據庫、操作系統、工業(yè)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)與油氣長(cháng)輸管道項目的完美耦合，擺脫了國內工控系統核心技術(shù)對國外的依賴(lài)，實(shí)現了工業(yè)控制系統的全面國產(chǎn)化，不僅推動(dòng)了天然氣管道行業(yè)的數字化轉型，還提升了行業(yè)的整體競爭力。