产品概述
随着燃气市场快速的增长，燃气行业迎来了新的机遇和挑战，在燃气公司运营管理方面，国内燃气公司主要面临管理系统建设不够完善、数据追踪能力弱、孤岛信息现象严重[1]等问题，造成燃气供销与用户需求脱节现象。针对这些问题，力控科技提出了基于实时数据库pSpace的燃气生产运营指挥管理系统的整体解决方案，帮助燃气集团打造智能化产业链，从计量、调压、加气、终端设备到用户管理，实现全部数字化管理。
产出架构
1 系统简介
系统实时采集远端各场站的工艺运行参数，实现对天然气管网和工艺设备运行情况进行自动、连续的监视，管理和数据统计，为管网输配的优化调度、故障分析、设备的安全运行提供必要的辅助决策信息。燃气生产运营指挥管理系统解决方案适用于同时拥有门站、调压站、LNG/CNG加气站等跨地域天然气运营公司，也适合只有子站的区域/地方燃气公司，可以连接自动化系统、远程终端设备（RTU）、PLC、DCS、关系数据库、地理信息系统（GIS）、视频服务器，可为MES、ERP等企业管理系统提供源头数据。燃气生产运营指挥管理系统的设计可分为管控中心、站控系统、安全通讯系统。
2 管控中心设计
管控中心负责统一监视、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。
管控中心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。对于大的燃气调度系统，可以考虑采用容灾设计，当主调度中心出现灾难性事故而失去调度功能后，能自动切换到异地的备用容灾中心。
管控中心的实时、历史、web服务器都采用力控的实时数据库pSpace, 这是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性强、跨网络系统的开放式实时数据库系统，产品为完全的分布式结构，可任意组建应用模式；支持C/S和B/S应用；它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具；大容量支持企业级应用，内部实现高数据压缩率，可实现历史数据的海量存储，灵活的扩展结构可满足各种需求，具备广泛的安全性和可跟踪性。基于力控实时数据库的城市燃气生产运营指挥管理系统具备以下优势：
1）可视化操作，设备工况、工艺流程等信息一目了然，通过鼠标即可完成傻瓜式的操作。
2）在线系统维护，系统功能的更改立即生效，无需影响目前的操作或生产任务。
3）远程部署，经过授权的用户能在授权的服务器上修改远程的程序和数据。
4）远程监控，远程用户基于浏览器就可以安全访问现场数据并作出指导。
5）安全管理，严格的权限审核，以及防止黑客攻击的物理隔离手段，保证数据的安全性。
6）报警管理，管道发生泄漏、设备运行异常等报警通知与管理。通过电话、邮件和短信等方式随时随地获取到报警信息。站控系统的报警限值修改后，无需额外操作即可同步到调度中心。
7）数据收集和分析，工艺设备、能耗数据的全方位采集，以及通过报表、曲线等工具的直观统计分析。
8）购销存报表管理，燃气集团通过各分公司、子公司的销售计划为指导，可以进行统一安排调度。
9）设备通讯，支持串口、以太网、无线等通信方式，提供主流设备驱动以及定制化的服务。
10）系统集成，提供OPC、ODBC、API等接口，快速集成GIS、视频等第三方系统。
11）扩展性能，设备、站控系统从几十到几百的增加，都可以快速接入现有平台。
3 站控设计
包括门站、高中压调压站、储配站、LNG/CNG站、重点工业用户专用调压站以及管网监测点，它们执行调度控制中心指令，实现站内数据采集及处理、连锁保护、顺序控制、连续控制及对工艺设备运行状态的监视，并向调度控制中心上传所采集的各种数据与信息[5]。站控系统一般分为两类：
有人值守站：门站、高-中压调压站、加气站等。
无人值守站：调压站、计量站、阀室、管网压力监测点等
1）有人值守站设计
有人值守站是一个相对独立、完整的小型控制系统。在系统中设置工程师站、操作员站，配备一套视频监控系统。
（1）在新增及改造门站、加气站等各设置一套以PLC为核心的控制系统，采集现场温度变送器、压力变送器、流量计等设备的状态数据；
（2）PLC连接站控上位机，实现生产数据和状态的站内监控；
（3）站控系统数据通过GPRS无线网络或者VPN网络将采集到的生产数据送到调度中心。
此设计具有断线缓存的功能，保证当站控系统与调度中心出现通讯故障时，数据能保存在本地，一旦通讯恢复之后，就可以自动将数据回补到调度中心，保证数据的完整性。
2）无人值守站设计
由于一些调压站、工业用户站点、阀室等面临分散，并且监测点数量较少，同时考虑到管网规模的扩展及监控站点建设的延伸，采用RTU产品完成监控。
（1）在新增及改造调压站、工业用户等各设置一套以RTU为核心的控制系统，采集现场设备的状态数据；
（2）RTU的串口与DTU相连，通过GPRS无线网络将采集到的生产数据送到调度中心。
此设计中，当通讯系统出现故障时，数据可以保存在本地RTU，一旦通讯恢复，可以自动将数据上传到调度中心
4 安全网络设计
为了防范黑客及恶意代码等底层生产网络的攻击侵害及由此引发的生产事故，保障生产系统的安全稳定运行，需要建立生产系统安全防护体系。
pSafetyLink是种专为工业网络应用设计的防护设施，用于解决工业SCADA控制网络如何安全接入信息网络（外网）的问题。它与防火墙等网络安全设备本质不同的地方是它阻断网络的直接连接，只完成特定工业应用数据的交换。由于没有了网络的连接，攻击就没有了载体，如同网络的“物理隔离”。
产品特点
管控中心从功能上分为生产实时监控与调度系统、生产运营调度管理系统、燃气购销存调度管理系统、应急指挥系统、设备管理GIS系统等。
1 生产实时监控与调度系统
生产实时监控与调度系统通过通讯网络与各个站场控制系统和远程RTU设备进行数据通信，完成对管道数据的采集、处理及存储归档、设备控制、故障处理、安全保护、报警等任务[6]。
1） 实时监测数据：设备工况、流量温度等信息采集并显示。
2） 动态工艺流程图:工艺参数查询 、管道实时流动显示。
3） 系统自诊断: 故障自动诊断、自动恢复。
4） 趋势展示: 趋势曲线、棒图、饼图等实时展示及历史查询。
5） 报警管理:实时显示并记录各种报警信息，如压力/流量的超限，支持报警限值在线调整并自动同步、语音短信等报警通知方式、报警联动。
6） 报表生成与打印: 根据生产的实际要求，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，并且自动或人工打印。
7） 权限管理: 调度中心系统具备严格的权限管理及操作跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段。
2 生产运营调度管理系统
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。
1） 根据负荷预测分析提供的数据报表，合理安排每日/周/月的用气计划。
2） 根据管网实时模型，对管道的异常工作情况进行分析。
3） 模拟分析、计算用气高峰期管线上的压力分布。
4） 分析高峰期每日运行的管道系统的输送和储气性能。
3 燃气购销存调度管理系统
系统完成燃气购销存的管理，包括能源计划、审批、拨款、购销合同、输配、输差管理及气损分配、终端的用户的收费管理、工作量管理等。不同的用户权限可以分别对各分公司、子公司燃气购销日指定、周计划、日报表进行管理。
4 应急指挥系统
利用数据集成平台，决策者可得到大量数据与信息的支持，可缩短生产调度部门对管网事故制定应急方案的反应时间。
1） 事故发生后，能在系统地图上进行定位，确定事故地点，提示周围管道和相关设施信息，生成处理预案。
2） 显示需关闭的阀门和调压器,使应急处置人员可以立即关闭相关阀门，切断气源，隔离漏点，防止事故范围扩延。
3） 提供事故影响范围，查询和显示所影响到的用户，对重要的用户能闪烁显示，并打印停气/断气通知单给所有受影响的用户。
4） 可叠加显示事故周边地区的危险源、重要单位、消防系统、医院等的信息，为事故抢修提供参考信息。
5 设备管理GIS系统
GIS系统读取生产监控数据，为用户提供一套管理燃气输配管网空间及属性信息、实现数据的综合查询、统计及输出、可以有效进行紧急事故处理，并可与SCADA系统、客户信息系统集成使用。
6 购销存报表设计与实现
燃气公司在销售上采取多级分销机制[7]，分公司将计划购气量、实际购气量、销气量、购气量等数据上报至总部，燃气总部汇总各分公司的数据进行审核、分析、调度等。因此需要一个能够自动进行数据传输、数据汇总的系统，来保证业务的有效性，提高工作效率。
力控科技设计的购销存报表，综合了web发布、IIS发布以及数据处理技术，实现了燃气公司总部与各分公司之间的数据交换功能，在任何能够接入Internet或中石油局域网的计算机上都能够填报和查看生产数据，填报的日报数据可以自动生成月累计和年累计数据，避免人为计算出现纰漏的可能，提高了计算的准确性和时效性，从而加快了公司自动化和信息化的建设进程。
6.1 分公司报表设计
按照各分公司气源类型在底色为灰色的表框内填入当日数据，LPG生产数据填报3位小数，系统自动保留2位，其它气源均以整数填写，这些数据通过报表进行处理，并将计算的结果显示在报表底色为白色的表框中，在右边的生产动态栏里填写相应的生产动态情况，确认无误后点击“提交”按钮，即完成当日生产数据上报，指示灯由红色变为绿色。
基于信息安全考虑，各分公司设置了唯一的登录权限，分公司的购销存报表还能完成打印、导出、历史查询等功能。
6.2 燃气总部报表设计
总部报表有三种操作动作：
1）查看各公司当日报表和历史数据，当日报表可以在图中直接点击分公司名称后进入。
2）查看燃气总部当日数据和历史数据，在该报表中可以查看到各公司当日的生产数据，支持打印和excel导出，查询时只需要在报表左上角的时间控件中选择需要查询的日期，即可查看当日的汇总报表。
3）查看各气源合计历史数据，在界面中点击“天然气合计”、“管道气合计”、“CNG合计”、“LNG合计”、“管输气合计”、“人工煤气合计”、“LPG合计”等气源合计的单元格，即可查看该气源的历史数据。
