力控燃气生产调度指挥系统性建设方案

力控燃气生产调度指挥系统性建设方案

2生产运行调度指挥系统平台设计

2.1系统架构设计

2.1.1概述

燃气管网生产运行调度系统建设的目标就是实现燃气管网输配调度的高度智能化、科学化。生产运行调度的依据就是对各种数据信息（实时、历史、空间、非空间、事件、消息等）科学分析的结果，而数据信息又是所有各种分析的基础。因此，生产运行调度系统的基础就是数据信息，而核心就是实施调度的各种功能模块，其逻辑结构也可分为三层。

因此生产运行调度系统按照四级调度管理架构，集团公司-区域管理公司-分（子）公司-门站站控，该系统应是以实时历史数据库、监控组态软件、控制器PLC、安全隔离网关为基础核心并采用通信手段构成的一个分布式计算机监控网络，同时兼有部分经营管理功能。

燃气管网生产运行调度系统包含四级调度管理系统模式及实际的现场管理模式所有的子系统。主要基于门站系统的生产监控系统、各区块的生产调度系统及网络隔离安全模块的隔离网关、视频系统、应急指挥系统等。

2.1.2部署方案

四级调度管理系统层级建设方案，场站系统（站控级）主要站级控制室，设置在（库）站场。该控制室对场站进行生产监控，并负责将生产数据及视频数据图像上传到各调度系统。场站自控系统已保证安全为第一要素，根据场站重要等级可支持三级系统的远控。场站系统采用PLC或RTU系统实现。对于小的的调压站、管网不利点等小规模无人站场部署RTU作为数据远传及安全控制。

子公司系统设置在城镇燃气运行公司，为远程调度系统，负责对所管辖范围内的（5-10）场站生产数据及视频图像监视及控制。

集团公司及区域管理公司系统该系统具备远程监视功能，负责对所有管辖范围内的管线、站库系统生产运行数据和视频图像监视。结合应急指挥、地理信息GIS、视频监控等子系统实现生产调度管理。

四层结构按照不同的业务需求及管理需求对相应的数据流做筛选，集团及区域公司调度主要对重要的生产数据（管线压力、场站进出压力温度）监视，远程调度通过电话下达指令。站场控制级控制包括对本站流量、压力、温度、设备运行状态等所有与流程有关的参数和设备及工业电视监控系统的监控，在与子公司系统通讯中断时，站控系统独立完成本站内的监控。子公司系统为远程调度系统，是整个生产系统的核心起到整个系统的承上启下作用，可对所有管线、门站系统、小型调压计量站的远程调控，同时为上层调度系统提供生产、视频数据。

四层系统的控制优先级为：集团公司监视—》区域公司监视—》子公司远控—》门站监控。控制原则可根据实际情况作相应的部署方案调整。

生产运行调度系统是城市管网SCADA系统的基础，系统应能确保数据采集、存储的及时性、准确性、完整性、安全性和可靠性，同时系统应具有支持系统平台的开放性，支持用户开发、补充和完善应用功能。

生产运行调度系统建设按照“星型结构”设计，子公司远控调度系统为基础数据节点。使用隔离网关隔离生产、办公网络，以保证现场生产安全。各调度子系统数据均采用“只监不控”的原则，根据各级调度系统需求监视相关重要参数，实现各级生产调度功能。针对重要的门站厂站系统需要实现“可远控、可远程操作”的控制要求，可根据实地部署情况调整子公司区域调度的部署架构。小型的调压站、计量站、工业用户等无人值守站。按照区域划分就近原则，可根据实地情况规划将监控功能并入到该区域的门站系统或子公司调度系统。

生产运行调度系统计算机系统按客户机/服务器结构设置。局域网采用100 Mbps高速以太网。为了提高系统的可靠性，服务器采用双机热备、局域网冗余配置。操作员工作站、工程师工作站等均作为局域网上的一个节点，共享服务器的资源。服务器采用分布式结构，按功能将它们分开设置，以降低单台服务器的负荷，提高系统的处理能力和可靠性，并便于管理。

SCADA系统软件选型说明根据各层级系统功能差异，产品选型也存在差异化，针对场站级系统推荐选中监控组态软件产品。对于形成一定规模的小型调度系统建议选择SCADA生产调度平台软件，实现以SCADA为核心的生产监视监控功能。而对于地区级或集团级规模系统一方面具备生产SCADA调度系统功能，另一方面也需要大数据优化分析及信息化高度集成的软件系统，则推荐使用实时历史数据库产品。

2.1.3数据流设计

燃气管网生产运行调度系统所涉及到的数据包括实时/历史生产数据、报警事件数据等重要生产监控数据，数据流设计图如下所示。

为了保证生产稳定运行整个网络搭建分为生产网络及办公网络。所有的生产数据通过隔离网闸传输到区域或集团系统中。

场站及无人值守站为一层数据源，主要采集设备仪表数据并通过场站实现本地控制。

子公司调度系统为整个生产调度的核心，实现远程调控及向上传递生产数据。

报警数据信息上传按照级别与类型过滤，区域和集团系统查看最为重要紧急的报警信息。报警参数实现各系统的同步，通过子系统和场站可调节报警参数，区域及集团系统自动同步报警参数。

子公司调度及场站调度系统均可远程控制现场设备，优先级为子公司系统，当子公司调度系统出现异常时，场站系统可接管实现远程调控。

视频数据由于数据量较大，数据类型并不为现场生产数据，所以此数据单独走一条链路，不通过隔离网关。

数据完整性采用双机冗余与断点续传相结合的方式，每套系统都配有自己的备用机，确保系统稳定运行。在网络出现异常的情况下采用断点续传功能，如果设备具备回补能力可回不到各场站及子公司调度系统，并有子系统向上传递回补到各级调度系统。以确保整个系统数据的

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2.1.4其他功能设计

1)系统架构选比

2)报警功能设计

门站系统及子公司调度系统：

SCADA系统根据数据限值进行判断，做相对应的参数同步，并将报警信息向上一级系统传递。

报警类型按照监测级别（1-9999）、类型（温度、压力、流量等）做分类，为上级系统分类提供基础分类数据、报警信息数据统一上传，供上层管理系统分析处理。

调度系统：

调度系统不在提供报警参数调整及报警处理机制，建立报*服务器，将所有门站报警及处理数据推送到服务器中，各调度系统按照级别和类型向报*服务器查询报警数据。不同管理层根据类型和级别做分类管理，重要报警信息的跟踪查询。为应急指挥系统提供相应生产数据报警的记录。

3)断点续传功能设计

门站及子公司调度系统：

与具备断点续传协议的设备直接通过协议完成数据回补，并在接收端生成回补数据。供上层网关系统向上层调度系统回补数据。

与不具备断点续传的设备，如果设备能够按照回补格式文件存储文件，可按照文件解析后回补到历史数据库中。

调度系统回补机制：

当某一调度系统与网关网络出现异常时，所处网络链路中的系统会缓存历史数据，当调度系统恢复后将选定文件补传到调度系统中。

手动回补：

各级系统能够提供手动补录数据功能，可直接提取断线数据，将文件写入到历史数据库中。

回补原则设计：

断点续传功能，需建立在系统具备容错机制的环境中（软件冗余、网络冗余），避免断点续传造成的系统负荷。

如果不具备容错机制，建议增加此机制避免单靠软件回补完成整个系统的容错功能。

断点续传缓存文件大小加以限制，建议以15-30天为边界，避免大批量缓存数据影响系统性能。超过设定时间或文件大小（1G）则定时清除断点数据。手工补录仍保证在限定时间内完成回补。

组态软件及数据库具备历史数据的线性计算能力。缓存数据存储周期没有必要精确到秒级，可按照5、10、30分钟以上时间周期缓存断线数据，避免长时间频繁存储缓存数据影响实时数据。回补数据考虑系统性能，采用闲时回补机制，避免影响正常的数据回补。

手动回补文件格式

4)系统较时功能设计

为保证生产数据的采集精准度，采用所有的监控系统使用时钟同步功能，制定一台时钟服务器，所有的系统通过网络做时钟同步，保证所有子系统时间同步。

5)大数据优化设计

系统建设过程中，陆续接入的门站系统越来越多，针对现有系统需要规划大数据的管理。

实时历史数据库性能优化，根据存储数据的量级调整系统性能。

根据站点做区域划分，达到一定规格后增加通讯服务器。

报*服务器优化设计，避免大批量系统访问时造成服务器崩溃

实时数据的分类处理，去除一些不需要监测的数据。

服务器选型要求

服务器建议使用64位系统，运行64位的实时数据库应用程序，消除应用程序使用内存的限制。

使用全新数据存储格式，减少单条数据所占用的存储空间，提升数据写入及查询效率。

服务器存储采用RAID10阵列，保证数据安全的同时，大幅提升数据读写效率。

实时数据库需在现场进行调优测试，适当调整分配的缓存，平衡系统性能和内存占用率，让系统高效运行的同时保证系统的安全性和可用性。

采集站的横向扩展

对系统中的站点按照区域进行划分和归类。横向扩展采集站，满足站点数量庞大对系统造成的压力。

各个站点数据通过网关接入到调度系统中，当站点数量过多时会给采集站带来一定的负荷，我们建议对站点按照区域进行划分，几个区域（设备总数在100左右）共同使用一个采集站，当一个区域设备数量超过100时，也需增加采集站。通过对采集站进行横向扩展来缓解大数量设备连接对系统造成的负担。

实时数据的分类处理，去除一些不需要监测的数据。

针对部分下级调度中的数据，如果生产指挥中心用户不关心，那么可以不再将这部分数据上传至生产指挥中心，从而减少系统中的测点数量，降低网络压力。