燃气生产调度指挥系统建设方案

燃气生产调度指挥系统建设方案

系统网络设计

2.2.1中心网络构成

（1）监控中心局域网采用开放型工业以态网络架构，配置交换机组成冗余的双网结构来完成网络的数据通讯，SCADA实时数据服务器、工程师工作站、操作员工作站、通讯服务器及WEB服务器均同时挂接到网络上，从而构成完整的网络系统。

（2）作为控制网络上的数据库、数据采集Server、Scada实时服务器是本系统的数据处理中心，它将担负整个系统的实时数据的存储和处理，是整个系统的数据集散地，因此具有十分重要的地位。

2.2.2网络主要功能

1)高性能的快速以太网

在调度系统内部建立1000M快速以太网，使得内部数据可以进行高速的可靠的通信，公司内部的各部门可以通过浏览器方式对各种信息进行查询。

2)建立广域连接

在调度系统与其它外站点，如：营业所、服务网点之间通过广域网连接，使得服务网点的服务窗口可以将数据传送回调度系统数据服务器，同时又可以使得网外的其他工作站可通过公共宽带进入公司局域网，通过Web方式浏览相关信息。

3)高速交换到桌面

随着网络技术的逐步提高，网络数据流量的逐渐增大，燃气公司根据营业服务管理的数据传送的某些特殊要求（如：GIS系统），提供高速（1000Mbit/s）交换到桌面的方式。

4)不间断的100/1000M线速性能

根据燃气公司工作特点以及今后整个系统对网络的依赖性，用户需要一个能够提供不间断的100/1000M线路速度的高速网络。

5)低价格、高性能、可扩展

根据用户实际需求建立一个高性能、低价格同时又具有很强扩张性的网络。

2.2.3网络设计原则

构建网络系统，遵循如下设计原则：

1)系统工程标准性

在为用户设计相关局域网时，所有设计将根据IEEE 802委员会制定的相关局域网标准，具体标准见下表：

局域网系列

2)网络系统实用性

根据用户提出的需求，结合以往工程设计经验，为用户提出合理实用的网络方案，能够支持普通数据通讯以及大数据量通讯，并保证该网络长期的适用性。

3)网络系统可靠性

在设计中保证采用成型网络技术、选用主流网络设备、进行相关的设备匹配测试、进行各部分的故障预测，在设计中排除设计隐患，为系统提供可靠性保证。

4)网络系统的安全性

数据的安全性包括两方面含义：系统故障情况下保护数据不丢失和系统正常运行时保护系统不被非法侵入。对第一种情况，将提供采用数据复制技术条件，以利将来建立灾难应急中心，将数据复制到灾难应急中心，在调度中心发生灾难性事故时，应急中心接替调度中心的工作，调度中心恢复正常后收回控制权。对第二种情况，系统采用安全授权功能，通过对用户名称和密码口令的识别，将用户按职能分配。

5)网络系统的经济性

在设计网络以及设备选型时，在能够实现同等功能的情况下，本着为用户着想的原则、尽量采用性能价格比较高的产品以及网络模式。

6)网络系统的延续性以及扩展性

根据系统的可扩展性原则，在考虑今后有可能扩充的关键节点尽量采用可扩充设计，在同等条件的设备选型时，尽量考虑选用具有可扩展性的设备，用以保护用户的设备投资。

燃气生产调度指挥系统建设方案

2.2.4网络设备选型依据

广域网线路选择依据

满足实时性数据传递的要求；

现有的广域网线路情况和未来发展的趋势；

在保证系统正常运行的情况下，运行费用尽可能低；

线路的可靠性高；

广域网设备选型依据

满足整个网络系统的构架，能够与局域网顺利连接；

高可靠性，高稳定性；

是主流产品，有较好的技术支持和售后服务；

支持热插拔、冗余热备；

支持多层协议传输技术；

局域网线路设计依据

从目前国际国内局域网络信息传递技术的发展情况来看，经过多年的发展后，以太网技术已经成为一种国际通行并共同遵守的一种局域网标准，TCP/IP协议也成为网络传输技术中最通行的协议标准。本项目设计中局域网的主干线路采用1000M全交换式以太网，通过二级交换机星型连接。

实现100M以太网连接到桌面的设计依据

综上所述，在整个网络中，网络交换设备为该网络最核心的一个部分，网络所有连接设备都将根据它的搭配方案进行扩展，因此它的选择显得尤为重要。

2.3系统功能设计

2.3.1场站控制系统

门站控制站的主要任务是完成对门站内各种工艺设备、智能仪表的监控和管理，同时负责将有关信息上传给分公司调度控制中心，并接受和执行其下达的命令。

1)系统拓扑图

2)系统组成

站控系统设在各门站控制室，系统主要由操作站和RTU，PLC等控制系统及隔离设备组成，RTU完成对所属门站的温度、压力、流量、泄漏报警等各种参数的采集、处理及控制，现场前端仪表通过RTU与站控计算机通讯；站控计算机运行监控组态软件实现数据的采集处理和显示，以及异常情况的就地控制。

门站系统不能接入到公有网络中，以确保门站系统的生产安全。

3)视频系统方案

系统在各场站可搭建高性能的视频采集设备，通过光通信网络将视频画面传输至调控中心，在分公司调控中心设有1 套工业电视监视系统。调控中心可以对各地区的场站、阀室等关键部位实施视频监控并存储视频画面，可以对省内各供气支线实现中心级监控，并在监视器和大屏幕显示器上监视各供气支线工艺站场的实时画面。

同时视频系统与SCADA系统可以*集成。

站库监控系统是分公司监控系统的基础，主要监控站库内工艺区及高危区的人流、物流等现场状态，通过互联网，将站库内的视频信号上传至分公司调控中心视频工作站。

视频系统功能详见2.3.3.1-6）视频监控系统。

2.3.2工业用户系统

工业用户的控制系统主要通过监测设备采集工业用户的用气信息并汇总到分公司调度中心的软件平台，用气管理由调度中心根据购销计划来控制。

1)系统拓扑图

工业用户监测点设备主要负责采集工业用户的流量信息，主要包括GPRS数据远传模块、远程IO模块和后备电源。现场流量计和远程IO模块通过485总线与DTU模块相连，将工业用户流量数据参数远传至分公司中心SCADA平台，加入门磁报警和断电报警等。

软硬件设备选型清单

2.3.3各级生产调度系统

生产调度系统平台是一个综合性、高度集成的系统平台，平台系统包括生产实时监控与调度、应急指挥系统、GPS车辆管理系统、燃气运行数据管理系统、网络视频监控系统、数字化巡护管理等多个子系统功能，以实现统一调度、指挥及资源调配的生产运行管理，保证生产运行的高可靠性及安全性。

调度中心需要实时采集生产现场数据，完成运营计划、运营信息管理，资源实时调配与控制。

调度控制中心是统一调度、输配SCADA指挥系统的中枢，它将对管网和场站进行连续的监控和管理。保证它的可靠性、稳定性、安全性等是至关重要的。系统将确保数据采集、储存的完整性、及时性、准确性、安全性和可靠性，同时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。

为了保证管网调度控制中心可靠运行，因此除了设置一个主调度控制中心（MCC-Master Control Center）外，根据未来发展需要也可以配置一个备用调度中心（BCC-Backup Control Center），调度中心负责统一监视、调度、管理全线的生产运行，如下达命令、采集各种数据、协调各个远方工艺站场和线路截断阀的运行、处理全线的事故。各个工艺站场和RTU站的站控系统，在正常情况下受调度中心的指挥，为调度中心提供数据，负责本地站的具体操作和联锁保护，完成各种具体的操作程序（如流程切换、设备的启动/停车、；联锁保护、过程控制等）。当调度中心发生故障时,容灾备份中心高速自动启动,承担起整个管网调度任务。

调度控制中心计算机系统的容量不但满足当前现有的及可预见系统规模的需求，而且考虑到今后发展。在系统结构上不但客户机在网络中可分布，服务器在网络中也应可分布。在需要时，可在网络中以增加服务器的方式提升整个系统的能力，增加服务器应是只对其进行简单的组态即可完成链接。

1)系统功能

调度控制中心是燃气输配管网自动控制系统的调度指挥中心，在正常情况下操作人员在调度控制中心通过计算机系统即可完成对输配系统的监控和运行管理等任务，调度中心采集各个门站、备用气源站、高中压调压站、重要工业用户、重点压力检测点、阀室等现场数据，并对采集的数据进行分析处理，做为整个管网调度依据。调度控制中心主要是对整个燃气输配管网进行生产调度，并对各个调压站、阀室、重点用户等现场设备状态进行监控，及时对设备异常状况进行维护调度，对突发事件进行抢修调度，对整个天然气输配管网进行科学的调度和维护。调度中心SCADA系统需要预留和负荷预测、管网仿真、GIS系统、抢修系统等通信接口。

调度中心生产监控及管理系统具有以下主要功能：

对管网输配系统数据采集和监视管理任务，将整个远程站的数据进行处理、分析、存档并向各远程站发送调度及控制指令。同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务。主调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所提供/显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息，完成对整个管网的操作和管理。

该功能的实现主要借助SCADA系统将分布在主城区各SCS站所采集的管网设备的运行参数汇集到MCC监控界面上来。并结合GIS系统提供的天然气管网地理信息，将管网各监测点的信息（压力、温度、流量等）实时地显示在MCC的大屏幕监视屏上。同时该信息还通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

显示各站的动态工艺图

利用实时数据库和GIS系统强大的绘图工具可以根据用户的要求，随心所欲地绘制三维动态工艺流程画面，将整个工艺流程直观地在计算机上显示出来。可以看到相关开关量、设备的运行/停止、模拟量的实时变化等，图形目标的前景色、背景色及目标的动态移动方向均可任意选定，并可动态变化。

各SCS站操作运行过程中，工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等，可选用表格显示或条形图显示，还可进行组显示、特定显示等。

这些信息还可通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

实时和历史趋势查询

历史趋势：根据用户的需要我们可以将相关的监控点数据生成历史趋势图。通过历史趋势，用户可以查看以前特定某段（点）时间的历史图形记录，可以查找故障发生的时间，变化趋势，从而找出系统的故障原因。

实时趋势：同样可以生成实时趋势图，用于分析模拟量参数（如流量、温度、压力等）的变化趋势，以更好地让操作人员掌握系统参数的变化趋势，使系统保持最佳运行。

这些信息还可通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

下达调度操作命令

系统操作员可以根据管网输配气的需要，下达调度指令给各SCS站或直接操作任何可以操作的阀门或其它执行器，同时监视指令运行状况。

报警事件管理

对于监控站的设备或系统部件故障报警、诊断报警等，管理软件能自动处理。对工艺过程报警管理软件进行报警组态后自动处理。系统对任一报警可以用监控站内置喇叭发出声报警，也可以用将重要参数报警组态为报警出现时输出到某个数字量输出点，以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报警发生时系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警信息。

每个报警可以组态是否需要打印及打印风格，工作站上显示的报警处均带有日期和时间，同时对报警参数恢复的日期和时间同样进行显示和记录。对于每个报警类型组态的方法是在报警组态的对话框内完成的。报警和打印的时间分辨率最高为1秒。

报警详细内容如下：

报警/事件具有优先显示权，除在流程上单点显示外，还报警或事件状况列表显示，表中至少包括标志符（位号）、数值、说明、时间（年、月、日、时、分、秒）、位置等。

报警具有容易引起警觉的声响输出，具有语音提示功能；报警显示可由操作员抑制或消除；对过程变量超限数值应给出警告、危险二级报警。

各级报表生成及打印

报表格式可以根据生产的实际要求，通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链接，任意定义各类表格及其格式，如班报表、日报表、月统计表，甚至年统计表等等。并且可以统计每一个报表的最大、最小值，做出相应的棒图、趋势图、X-bar图等数据分析方案，使整个管网运行、设备优化和企业管理进入全面量化控制过程。利用定时打印设置功能，可以设置定时自动打印各类报表，也可以根据需要人工干预，随时打印所需报表。

网络监视和管理

管理软件同样也能对系统自身的运行进行自诊断并形成报告，监视整个系统的工作运行状态，以便对系统进行管理和维护。

鉴于精细化管理的要求，系统所提供的所有功能均可以对不同用户进行授权，所有用户均可以具有不同的角色和用户组。权限管理主要包括三部分内容:用户管理、角色管理、用户组管理。

用户管理。系统提供了对用户进行逐个授权的机制，即可以根据用户的实际职责，在系统中为其赋予不同的角色，而不同的角色会具有不同的功能，通过用户角色授权后，用户登录到系统中将只能使用那些可以看到的菜单项，从而实现了灵活的用户授权管理。

角色管理。在进行用户授权时，对于每个用户是以其所具有的角色来确定其功能范围的，而角色就是与功能沟通的桥梁，每个角色可以具有一个或多个功能，这些功能共同构成一个角色，这样对用户进行授权时可以更加清楚简洁。每个单位可以具有其不同的角色定义，各单位之间互不冲突。

用户组管理。考虑到一个单位内的多个系统用户可能具有同样的功能权限，系统提供了用户组的概念，即可以将需要具有同样功能的用户加到同一个用户组内，然后对这个用户组进行功能授权。每个单位可以具有不同的用户组，互不冲突。

实时运行管理

天然气输配系统实施监控的主要目的是监控天然气输配系统的高/次高/中压配气站、储配站、调压阀室、阀井、管网等安全、可靠、稳定、经济地运行，以保证输配系统内各个天然气用户的供气需求和安全。

调度监控中心通过生产实时监控及管理系统、依靠管网仿真和SCS的协助，预测输配管网中短期内的用气量，以保证天然气的供需平衡。

实现天然气的供需平衡，必须有可靠安全的调度管理措施，其具体内容如下：

从高/次高/中压配气站获取天然气的供气量和气质数据。

使用最佳的方式，完成从高/次高/中压配气站到各天然气储配站和高/次高/中压管网的输配，达到管网的供需平衡及安全运行，使管网运行状态规律地变化。

通过正确适当的储气管理（管线和储配站）和其它技术及商业手段调节，达到长期的供需平衡。

优化调度

通过生产调度系统提供的长时间归档的生产历史数据及可视化数据分析工具，操作员可对今后的供气需求作出近期或远期的预测。根据负荷预测和分析提供的数据报表，合理安排每日/周/月的用气计划。根据管网实时模型，可以通过对管道有关参数的计算，对管道的异常工作情况进行分析（地点、时间），模拟分析计算用气高峰期管线上的压力分布，分析高峰期每日运行的管道系统的输送和储气性能，对系统是否能够满足未来需求提供决策支持。

在此基础上，可实现储气调峰调度的优化，减少储配站压缩机开启的台数、时间和启停的次数，实现燃气输配的经济优化运行。

本系统主要完成五个方面的功能：

实现网络内的任何计算机经过安全授权后，可以浏览到基于B/S架构的生产实时数据、站场流程画面、设备运行状态、安全监控和预警分析；

实现网络内的任何计算机经过高级别安全授权后，可以对调度令、运行控制参数、设备运行状态、销售计划、预警参数、管道基础业务数据进行添加、修改、审批和下达，以达到对天然气输配的运行状态实现可控的目的。

实现网络内的任何计算机经过查询授权后，可通过时间、组织机构、数据类型等多种维度对系统内的公共数据、SCADA实时数据、生产数据、营销数据、应急决策方案等进行综合查询和分析。

实现网络内的任何计算机经过报表授权后，对系统中的各种类型的报表，如生产运行日报、销售月报、用户用气重要参数瞬时报表、销售计划等报表等进行查看。

实现网络内的任何计算机经过系统管理授权后，对系统中的用户进行角色分配和权限设置。

2)生产调度系统软硬件设备选型清单