燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要

摘要：本文介紹了燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)組成、功能和應(yīng)用，提出了燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)途徑，重點(diǎn)提出了保障工藝數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲(chǔ)和分析過程中可靠性及整個(gè)系
摘要：本文介紹了燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)組成、功能和應(yīng)用，提出了燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)途徑，重點(diǎn)提出了保障工藝數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲(chǔ)和分析過程中可靠性及整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性解決方案。
關(guān)鍵詞：輸配調(diào)度、SCADA、GIS、GPS、應(yīng)急搶修、負(fù)荷預(yù)測、管網(wǎng)仿真、冗余
Abstract:This paper introduces Gas Distribution And Dispatching System structure, function and application，proposed Gas Distribution And Dispatching System design and implementation of ways， Highlighted the security process data collection, transmission, storage and analysis of reliability and stability of the whole system solution.
Key words:Distributiong and Dispatching、SCADA、GIS、GPS、Forcaster、Pipe network simulation、Redundancy
一 前言
為了更好地發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、保障民生，國家著力調(diào)整優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，大力推廣和發(fā)展清潔能源經(jīng)濟(jì)，增加天然氣在一次能源消費(fèi)的比例已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略重要組成部分。
天然氣輸配網(wǎng)絡(luò)管理水平的提高則是提高燃?xì)馄髽I(yè)運(yùn)營管理水平、提高燃?xì)膺\(yùn)行安全性、可靠性、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必然要求。隨著天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)也發(fā)展為多氣源供氣、多壓力等級(jí)管網(wǎng)構(gòu)成縱橫交錯(cuò)龐大復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系。燃?xì)廨斉渑c調(diào)度信息化管理系統(tǒng)是各燃?xì)夤窘鉀Q燃?xì)廨斉浒踩c高效應(yīng)用必然手段，國內(nèi)燃?xì)廨斉涔芾硇畔⒒到y(tǒng)建設(shè)起步晚、起點(diǎn)低、總體水平還不高，但近幾年隨著國家大力發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)，對燃?xì)馄髽I(yè)燃?xì)廨斉涔芾硇畔⒒笤絹碓礁?。逐步建立起燃?xì)鈹?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、地理信息管理系統(tǒng)（GIS）、安防系統(tǒng)、車輛調(diào)度管理系統(tǒng)（GPS）、輔助決策系統(tǒng)（包括管網(wǎng)仿真、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)）等多個(gè)燃?xì)庹{(diào)度輸配管理信息化管理子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的建立極大地提高了企業(yè)管理水平、經(jīng)濟(jì)效益和管網(wǎng)運(yùn)行的安全性。但這些系統(tǒng)的建設(shè)都缺乏總體規(guī)劃，各個(gè)系統(tǒng)都相互獨(dú)立，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，用戶需要配備大量人員對這些系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)，增加項(xiàng)目建設(shè)和維護(hù)成本，各系統(tǒng)之間信息及數(shù)據(jù)資源無法共享，不能完全發(fā)揮信息化系統(tǒng)作用。本文主要針對該問題提出燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計(jì)思路和方法。
二 系統(tǒng)組成及功能
燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)為燃?xì)馄髽I(yè)對燃?xì)馍a(chǎn)、產(chǎn)銷、管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備資產(chǎn)管理、用氣安全管理等提供現(xiàn)代化的管理手段。它對提高燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨斉湔{(diào)度自動(dòng)化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、輔助決策支持系統(tǒng)（管網(wǎng)仿真系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)、泄露檢測定位）等子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)提高了燃?xì)馄髽I(yè)生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、安全管理、急搶修管理、輔助支持等五大部分管理手段和效率，其體系結(jié)構(gòu)見圖1。
輸配調(diào)度各子系統(tǒng)具有以下功能：
（1）SCADA系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、HMI技術(shù)、控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的進(jìn)氣、計(jì)量、輸配、調(diào)壓全過程的監(jiān)控、管理和調(diào)度，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息、管網(wǎng)狀況的自動(dòng)化收集、分類、傳送、整理、分析和存儲(chǔ)，為其他信息化系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
SCADA系統(tǒng)主要實(shí)時(shí)監(jiān)測管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)顯示管網(wǎng)運(yùn)行流程圖、顯示采集采集的歷史/實(shí)時(shí)趨勢、下達(dá)調(diào)度和操作命令、報(bào)警和事件管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和管理、生成各種數(shù)據(jù)報(bào)表等功能模塊組成。功能模塊見圖2：

（2）GIS系統(tǒng)
GIS系統(tǒng)為用戶提供一套管理燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)空間及屬性信息、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合查詢、統(tǒng)計(jì)及輸出、可以有效進(jìn)行緊急事故處理、并可與SCADA系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)集成使用的管理系統(tǒng)。
GIS系統(tǒng)主要由圖形基本操作模塊、管網(wǎng)設(shè)施管理模塊（設(shè)備臺(tái)賬管理）、管網(wǎng)制圖系統(tǒng)、管網(wǎng)綜合查詢系統(tǒng)模塊、管網(wǎng)綜合統(tǒng)計(jì)模塊、搶修輔助決策系統(tǒng)模塊、系統(tǒng)維護(hù)管理模塊、WEB GIS子系統(tǒng)、移動(dòng)GIS子系統(tǒng)（PDA）等組成。功能模塊見圖3：

（3）應(yīng)急搶修系統(tǒng)
    應(yīng)急搶修系統(tǒng)利用GIS系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)及GPS系統(tǒng)分析事故原因，針對不同管網(wǎng)事故模式自動(dòng)生成相應(yīng)的科學(xué)、合理的應(yīng)急預(yù)案，為搶修部門提供決策支持。
應(yīng)急搶修系統(tǒng)根據(jù)SCADA系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)獲取事故報(bào)警信息，利用客戶服務(wù)系統(tǒng)提供的用戶信息，分析出影響到用戶數(shù)量及范圍，根據(jù)應(yīng)急預(yù)案等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別需要啟用哪級(jí)預(yù)案。通過GIS系統(tǒng)自動(dòng)對搶修點(diǎn)進(jìn)行定位、顯示相關(guān)閥門、調(diào)壓器、管線、用戶信息并提供最優(yōu)關(guān)閥方案。利用GPS系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度離事故現(xiàn)場最近的搶修車輛和人員到現(xiàn)場搶修，將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。
    應(yīng)急搶修系統(tǒng)由應(yīng)急預(yù)案等級(jí)劃分模塊、應(yīng)急過程管理模塊、應(yīng)急信息發(fā)布模塊、道路封鎖管理模塊、風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)模塊、短信群發(fā)功能模塊、與GPS系統(tǒng)集成、與GIS系統(tǒng)集成、與CIS系統(tǒng)集成、與SCADA系統(tǒng)集成模塊等組成。功能模塊結(jié)構(gòu)見圖4

（4）GPS系統(tǒng)
GPS系統(tǒng)是綜合GPS、GIS、GPRS（或CDMA1X并容合GSM）無線通信技術(shù)，為燃?xì)庥脩籼峁└鞣N運(yùn)輸車輛的調(diào)度管理的系統(tǒng)軟件。提供了對公司車輛進(jìn)行高效和科學(xué)化的管理手段。
GPS系統(tǒng)主要功能有車輛實(shí)時(shí)定位、車輛監(jiān)視控制、車輛調(diào)度管理、車輛報(bào)警處置、短信語音通信等。功能結(jié)構(gòu)見圖5：

（5）輔助決策系統(tǒng)
輔助決策系統(tǒng)用于解決和優(yōu)化城市燃?xì)鈴?fù)雜管網(wǎng)、多氣源燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)，建立管網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行模型，分析SCADA系統(tǒng)采集的管網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對管網(wǎng)的異常運(yùn)行工況進(jìn)行分析，模擬分析計(jì)算用氣高峰期管線上的壓力分布，分析高峰期每日運(yùn)行的管道系統(tǒng)的輸送和儲(chǔ)氣性能。分析歷史數(shù)據(jù)，利用管網(wǎng)仿真系統(tǒng)對管網(wǎng)未來用氣狀況和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果提前制定用氣計(jì)劃，保護(hù)用氣安全；對管線的泄漏情況進(jìn)行分析以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，減少泄漏損失；對管網(wǎng)的安全運(yùn)行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估以合理優(yōu)化設(shè)備維修更新計(jì)劃。
    輔助決策系統(tǒng)一辦包含管網(wǎng)仿真系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)、泄露檢測定位系統(tǒng)、安全評估系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，輔助決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖6：

三 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)需要調(diào)動(dòng)企業(yè)各個(gè)部門的力量，將企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營流程及管理模式運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、軟件及控制技術(shù)等建設(shè)成現(xiàn)代化信息管理平臺(tái)。通過對企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營及安全管理流程進(jìn)行優(yōu)化和業(yè)務(wù)創(chuàng)新，建立現(xiàn)代企業(yè)管理制度，提高燃?xì)馄髽I(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)滿意度。
燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)一般遵循總體規(guī)劃，分步分期建設(shè)，各項(xiàng)功能和規(guī)模伴隨著企業(yè)生產(chǎn)需求和企業(yè)發(fā)展而不斷完善和發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下：
（1）       總體規(guī)劃：輸配調(diào)度管理系統(tǒng)包含多個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)即相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，每個(gè)子系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間和服務(wù)部門各不相同，因此系統(tǒng)在第一個(gè)子系統(tǒng)建設(shè)初期就要總體規(guī)劃，根據(jù)企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)留與其他子系統(tǒng)的接口。
（2）       制定標(biāo)準(zhǔn)：輸配調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)周期長，而且系統(tǒng)規(guī)模隨著管網(wǎng)發(fā)展而不斷發(fā)展，因此系統(tǒng)建需要先行制定系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對系統(tǒng)建設(shè)涉及到設(shè)備、平臺(tái)軟件、通信網(wǎng)路、系統(tǒng)功能、各子系統(tǒng)接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫、軟件編碼等制定一系列標(biāo)準(zhǔn)。制定了完善系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約項(xiàng)目建設(shè)成本、提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性、方便系統(tǒng)的維護(hù)和管理。
（3）       系統(tǒng)安全性：系統(tǒng)安全性包括系統(tǒng)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)完整性和可靠性、系統(tǒng)具備防病毒及黑客攻擊、設(shè)備可靠運(yùn)行
（4）       系統(tǒng)先進(jìn)性：系統(tǒng)應(yīng)用的軟硬件要符合技術(shù)發(fā)展潮流，系統(tǒng)功能要完備，滿足企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的需要。
（5）       系統(tǒng)可擴(kuò)展性和開放性：系統(tǒng)選用國際主流并在相關(guān)行業(yè)的到廣泛應(yīng)用的硬件設(shè)備和軟件平臺(tái)軟件。軟件平臺(tái)要高度開放，支持國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和其他系統(tǒng)軟件接口，保證數(shù)據(jù)資源和其他子系統(tǒng)共享。方便系統(tǒng)擴(kuò)展，便于開發(fā)、維護(hù)、管理和系統(tǒng)升級(jí)。
（6）       系統(tǒng)可靠作性和易用性：在軟件設(shè)計(jì)中充分考慮面向最終用戶，使系統(tǒng)在安裝設(shè)置、使用操作、維護(hù)管理等方面簡單易用，符合各類使用者和維護(hù)人員的操作習(xí)慣，減輕其日常工作量，提供友好的用戶界面及在線幫助。 
（7）       建立公用數(shù)據(jù)庫平臺(tái)：燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)需要建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，用于各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享及交換的平臺(tái)，其中SCADA系統(tǒng)提供現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)供GIS系統(tǒng)、應(yīng)急搶修系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)應(yīng)用，GIS系統(tǒng)可以為GPS系統(tǒng)提供地圖信息，應(yīng)急搶修系統(tǒng)需要GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。只有建立了一個(gè)公用的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，才可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)輸配調(diào)度系統(tǒng)高效流暢的運(yùn)行，提高工作效率。
（8）       應(yīng)采用性價(jià)比高的系統(tǒng)，由于各企業(yè)規(guī)模不一樣，對系統(tǒng)要求及投入也不同，因此在規(guī)劃系統(tǒng)時(shí)，一定系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模和設(shè)備，在滿足企業(yè)生產(chǎn)需要的前提下選用性價(jià)比高的系統(tǒng)。
（9）       建立統(tǒng)一管理平臺(tái)：SCADA系統(tǒng)采集的管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，建立燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行模型，形成統(tǒng)一的管理平臺(tái)和人機(jī)界面，監(jiān)測管網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，對管網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行仿真和評估，生成調(diào)度策略和緊急搶修策略，保障燃?xì)夤芫W(wǎng)安全、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，提高燃?xì)馄髽I(yè)管理水平和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)效益。
四 系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性解決方法
    燃?xì)廨斉湔{(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心就是保證數(shù)據(jù)完整性和可靠性以及各個(gè)子系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。SCADA系統(tǒng)為整個(gè)輸配調(diào)度管理系統(tǒng)提供管網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)，只有SCADA提供完整、準(zhǔn)確和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)，才能掌握輸配管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，確保管網(wǎng)運(yùn)行安全。提高管網(wǎng)仿真和負(fù)荷預(yù)測結(jié)果精度，生成正確的輸配調(diào)度策略和緊急搶修預(yù)案。
4.1SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
典型SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖7：
SCADA系統(tǒng)主要由調(diào)度監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、本地監(jiān)控站及現(xiàn)場檢測儀表、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。邏輯上可以將三SCADA系統(tǒng)劃分為中心調(diào)度層、網(wǎng)絡(luò)通信層和本地監(jiān)控層：
第一層：中心調(diào)度層
主要SCADA服務(wù)系統(tǒng)、通信服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等構(gòu)成。
SCADA系統(tǒng)服務(wù)：通過廣域網(wǎng)與各本地監(jiān)控站點(diǎn)建立通信，獲取燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能，完成對全管網(wǎng)數(shù)據(jù)集中采集和監(jiān)控，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，建立報(bào)表系統(tǒng)，為其它管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
通信服務(wù)系統(tǒng)：主要運(yùn)行通信軟件，對本地監(jiān)控層控制器采集數(shù)據(jù)禎進(jìn)行解包并將數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)通信格式送到SCADA系統(tǒng)和共用歷史數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)對SCADA系統(tǒng)發(fā)送控制指令禎進(jìn)行解包，發(fā)送到本地監(jiān)控層控制器中，由控制器執(zhí)行調(diào)度中心下達(dá)的控制指令。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：將SCADA系統(tǒng)提供的管網(wǎng)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有機(jī)地統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及信息的無縫連接和交換，以及系統(tǒng)的跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨應(yīng)用的集成。SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫組成。
第二層：網(wǎng)絡(luò)通信層
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信包括局域網(wǎng)通信、廣域網(wǎng)通信兩部分。
局域網(wǎng)通信：在中心調(diào)度層的各系統(tǒng)，采用1000Mbit/s全交換式以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，通過高檔次1000Mbit/s交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，子系統(tǒng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)1000Mbit/s以太網(wǎng)和100Mbit/s以太網(wǎng)的平滑過渡，采用100Mbit/s全交換式以太網(wǎng)作為各子系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)100Mbit/s到桌面。在SCADA系統(tǒng)與廣域網(wǎng)路由器之間，采用100Mbit/s全交換式交換機(jī)，建立單獨(dú)的快速以太網(wǎng)連接通路，對實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)與非實(shí)時(shí)通信網(wǎng)采用隔離措施。通信協(xié)議采用TCP/IP。
廣域網(wǎng)通信：對于SCADA系統(tǒng)的廣域網(wǎng)通信，從中心調(diào)度層到各站控系統(tǒng)的廣域網(wǎng)連接，通過廣域網(wǎng)路由器和租用專業(yè)通信公司的信道，以光纖或無線GPRS/CDMA方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳遞和交換。通信協(xié)議采用MODBUS、DNP3等通信協(xié)議
第三層：本地監(jiān)控層
本地監(jiān)控層由RTU/PLC、智能儀表、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，獨(dú)立完成各本地監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)控制功能。通過網(wǎng)絡(luò)通信，為調(diào)度中心提供可靠的現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能接受調(diào)度中心發(fā)來的控制和參數(shù)設(shè)定指令。
4.2 數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性解決方案
    根據(jù)SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了解決SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性，需要分別從三個(gè)組成部分分別考慮予以設(shè)計(jì)。
（1）選擇可靠的性價(jià)比高硬件設(shè)備，包括現(xiàn)場檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)備和中心服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工作站等硬件設(shè)備；只有選用可靠的硬件設(shè)備是保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。
（2）施工要規(guī)范：燃?xì)馐且兹家妆锲?，因此在施工過程中一定要嚴(yán)格按照國家相關(guān)防爆危險(xiǎn)區(qū)域施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，燃?xì)釹CADA系統(tǒng)施工一定要有專業(yè)的有施工資質(zhì)廠家進(jìn)行施工，布線接線及設(shè)備安裝要規(guī)范可靠。
（3）防雷設(shè)計(jì)：燃?xì)鈭稣炯肮芫W(wǎng)都在室外，因此在設(shè)計(jì)燃?xì)釹CADA系統(tǒng)時(shí)，要進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，雷電尤其是感應(yīng)雷會(huì)對儀控設(shè)備造成損壞，影響到系統(tǒng)的運(yùn)行安全和穩(wěn)定。防雷設(shè)計(jì)是燃?xì)釹CADA系統(tǒng)重要組成部分，防雷設(shè)計(jì)要求如下：
●接地系統(tǒng)要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)度中心和站控室內(nèi)接地電阻要小于1歐姆；
●所有進(jìn)入控制柜內(nèi)的信號(hào)線（包括開關(guān)量數(shù)入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等）、電源線、通信線都要接防浪涌保護(hù)器；
●現(xiàn)場重要儀表，如流量計(jì)、氣體分析儀、壓力/溫度變送器等在儀表端也要考慮防浪涌保護(hù)。
（4）冗余設(shè)計(jì)：冗余設(shè)計(jì)是解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性重要手段，冗余系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，SCADA冗余系統(tǒng)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：
●站控系統(tǒng)冗余：對重要的場站，比如門站、儲(chǔ)配站、電廠調(diào)壓站對控制系統(tǒng)要求高的場合需要采用冗余的PLC控制系統(tǒng)。
● 通信網(wǎng)絡(luò)冗余：為提高通信穩(wěn)定性，SCADA系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以采用冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)主通信通道發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)切換到備用通信通道，由備用通道來傳送數(shù)據(jù)。
●SCADA服務(wù)器冗余：對于城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)，調(diào)度中心SCADA服務(wù)器和通信服務(wù)器一般都采用冗余設(shè)計(jì)，一旦主服務(wù)器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能自動(dòng)切換到備有服務(wù)器，由備用服務(wù)器承擔(dān)起數(shù)據(jù)通信和采集任務(wù)。
●冗災(zāi)中心設(shè)計(jì)：對于大的城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)，一般可以考慮采用雙中心設(shè)計(jì)（既冗災(zāi)方式），當(dāng)主調(diào)度中心出現(xiàn)災(zāi)難性事故造成調(diào)度中心軟硬件無法正常運(yùn)行失去調(diào)度功能后，能自動(dòng)切換到異地設(shè)置的備用冗災(zāi)中心去，由備用冗災(zāi)中心承擔(dān)起輸配調(diào)度任務(wù)。
    冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求根據(jù)用戶實(shí)際需要進(jìn)行有選擇的應(yīng)用，冗余系統(tǒng)使用會(huì)增加用戶的投資。
（5）通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通信系統(tǒng)是站控系統(tǒng)和調(diào)度中心數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ篮瓦B接的紐帶，通信系統(tǒng)穩(wěn)定是保證采集數(shù)據(jù)可靠性和完整性重要保障。
● 通信系統(tǒng)選型原則：對重要站點(diǎn)如門站、儲(chǔ)配站、分輸站等重要場站或需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或視頻傳輸站點(diǎn)一般采用有線通信通信方式，有線通信包括自鋪光纖、租用電信運(yùn)營商提供的專用光纖網(wǎng)絡(luò)（VPN、APN、VPDN、SDH）等。有線通信具有實(shí)時(shí)性好，通信速率快、通信穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信和視頻傳輸功能，但運(yùn)行費(fèi)用或建設(shè)費(fèi)用比較高。
    對城市燃?xì)獯笥脩簟⒐芫W(wǎng)不利點(diǎn)、區(qū)域計(jì)量站等實(shí)時(shí)性要求不高的站點(diǎn)一般采用CDMA X1/GPRS 無線通信方式，無線通信優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低，但通信實(shí)時(shí)性、通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可靠性都不高。為了解決無線通信軟件缺陷，可以通過開發(fā)多功能通信軟件來彌補(bǔ)無線通信實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性不高的缺陷。
●無線通信軟件設(shè)計(jì)：
通信軟件主要功能是對系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析、解包、封裝，是SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶。無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖8
為了解決無線通信實(shí)時(shí)性和不穩(wěn)定性，通過通信軟件應(yīng)用層開發(fā)以下功能來解決：

●數(shù)據(jù)就地存儲(chǔ)和補(bǔ)全功能：當(dāng)通信中斷時(shí)，采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存在站控系統(tǒng)控制器內(nèi)，每個(gè)數(shù)據(jù)都帶時(shí)間標(biāo)簽，當(dāng)通信恢復(fù)正常后，控制器將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)傳到調(diào)度中心通信服務(wù)器上，保證數(shù)據(jù)的完整性。
●采集時(shí)間間隔可在調(diào)度中心設(shè)定：無線通信是根據(jù)通信流量來收費(fèi)，一般數(shù)據(jù)采集時(shí)間都在3~5分鐘，為了滿足站點(diǎn)在檢修或緊急情況下加快數(shù)據(jù)采集頻率，每個(gè)站時(shí)間間隔設(shè)計(jì)成可調(diào)。
●報(bào)警自動(dòng)上傳功能：無線通信站點(diǎn)采集時(shí)間間隔較長，無法滿足對現(xiàn)場運(yùn)行安全的監(jiān)控，通信軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警上傳功能，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生泄露、緊急切斷等報(bào)警信息時(shí)，現(xiàn)場控制器能自動(dòng)將報(bào)警信息及時(shí)上傳到調(diào)度中心通信服務(wù)器，調(diào)度中心能及時(shí)采集到現(xiàn)場發(fā)送來的報(bào)警信息。并且自動(dòng)縮短數(shù)據(jù)采集是時(shí)間間隔，用戶能實(shí)時(shí)監(jiān)控故障點(diǎn)運(yùn)行情況，啟動(dòng)應(yīng)急搶修機(jī)制。
●系統(tǒng)自動(dòng)校時(shí)：為了保證計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性，現(xiàn)場所有站點(diǎn)控制器和中心服務(wù)器要統(tǒng)一校時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)時(shí)間都要統(tǒng)一。
● 主備信道自動(dòng)切換功能：采用主備通信站點(diǎn)，通信軟件主備信道能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能，當(dāng)主信道出現(xiàn)故障時(shí)，通信軟件能自動(dòng)切換到備用信道，有備用信道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；當(dāng)主信道故障恢復(fù)時(shí)，又能自動(dòng)切換到主通信信道。
●通過通信軟件同時(shí)將采集數(shù)據(jù)送到SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和共用歷史數(shù)據(jù)庫，保證采集數(shù)據(jù)安全性。
    通過通信軟件功能開發(fā)，可以解決無線通信對安全監(jiān)控、保證數(shù)據(jù)完整性和可靠性的要求。
4.3各子系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)
（1）防病毒系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)隔離系統(tǒng)
系統(tǒng)要建立安全策略和運(yùn)行管理機(jī)制、安全規(guī)章制度建設(shè)的意見，以身份鑒別、訪問控制、網(wǎng)絡(luò)隔離、數(shù)據(jù)加密等安全技術(shù)為基礎(chǔ)的實(shí)用、高效、高度可靠的信息化整體安全體系結(jié)構(gòu)實(shí)施方案，建立完整防病毒管理體系。
（2）數(shù)據(jù)備份/恢復(fù)
當(dāng)由于服務(wù)器硬件故障/其他相關(guān)軟件故障和誤操作影響系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件系統(tǒng)時(shí)，使用磁盤陣列或光盤備份軟件或備份策略將系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，保證系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
（3）對重要服務(wù)器和軟件采用冗余配置
    對于重要服務(wù)器系統(tǒng)和軟件采用冗余配置，當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，備用服務(wù)器能即時(shí)啟用保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。
（4）建立容災(zāi)中心
    對于大的燃?xì)廨斉湔{(diào)度系統(tǒng)，為了提高整個(gè)系統(tǒng)安全性，可以考慮建立容災(zāi)中心，當(dāng)主調(diào)度中心發(fā)生重大災(zāi)難性破壞時(shí)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)自動(dòng)切換至備用調(diào)度中心；由設(shè)在備用調(diào)度中心系統(tǒng)承擔(dān)起燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理任務(wù)。在主控中心恢復(fù)后，在網(wǎng)絡(luò)層上自動(dòng)從備用控制中心切換至主控制中心。
五 結(jié)束語
燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)長期的，不斷充實(shí)和完善的系統(tǒng)工程。只有將各個(gè)子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)共享才能更好為企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度服務(wù)，保證燃?xì)夤芫W(wǎng)安全高效穩(wěn)定的運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 郭遠(yuǎn)剛，劉曉 《城市燃?xì)饩C合管理信息系統(tǒng)建設(shè)探索》來源于網(wǎng)絡(luò)

 
(本文作者：葉慶紅 上海航天能源股份有限公司)