SCADA系統(tǒng)服務(wù)器的管理與維護(hù)

朱 峰 梁小龍

（陜西省天然氣股份有限公司 西安）

一、引言

SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。在天然氣長(zhǎng)輸管道輸氣生產(chǎn)中，對(duì)管道及場(chǎng)站設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。

通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器與硬件設(shè)備通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。而客戶用于人機(jī)交互，如用文字、動(dòng)畫顯示現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)、閥門進(jìn)行操作。還有一種“超遠(yuǎn)程客戶”，可以通過Web發(fā)布在Internet上進(jìn)行監(jiān)控。硬件設(shè)備（如PLC）一般既可以通過點(diǎn)到點(diǎn)方式連接，也可以以總線方式連接到服務(wù)器上。

SCADA系統(tǒng)由很多任務(wù)組成，每個(gè)任務(wù)完成特定的功能。位于一個(gè)或多個(gè)機(jī)器上的服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理（如量程轉(zhuǎn)換、濾波、報(bào)警檢查、計(jì)算、事件記錄、歷史存儲(chǔ)、執(zhí)行用戶腳本等），服務(wù)器間可以相互通訊。

陜西省天然氣股份有限公司的SCADA系統(tǒng)中心主要由實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器、Web服務(wù)器、GPS時(shí)鐘服務(wù)器、數(shù)據(jù)磁盤陣列、路由器、網(wǎng)閘、防火墻及衛(wèi)星光纖通訊設(shè)備構(gòu)成。SCADA服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，SCADA系統(tǒng)運(yùn)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全的重要內(nèi)容就是保障SCADA服務(wù)器，所以日常維護(hù)好SCADA服務(wù)器對(duì)日常長(zhǎng)輸管線輸氣生產(chǎn)調(diào)度至關(guān)重要。為此，針對(duì)SCADA服務(wù)器的工作環(huán)境、硬件維護(hù)、操作系統(tǒng)維護(hù)、應(yīng)用軟件維護(hù)及SCADA服務(wù)器安全管理做簡(jiǎn)要介紹。

二、SCADA服務(wù)器的工作環(huán)境

在日常工作中，SCADA服務(wù)器的工作環(huán)境對(duì)其能否正常運(yùn)行、使用性能的高低以及使用壽命長(zhǎng)短起著舉足輕重的作用。

1.適當(dāng)?shù)臏囟?、濕?/h3>

溫度過高或過低將會(huì)影響SCADA服務(wù)器設(shè)備的電子器件和邏輯電路的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，造成SCADA服務(wù)器的運(yùn)行出現(xiàn)問題。當(dāng)溫度過低時(shí)，空氣中的水分落在服務(wù)器的電路和元器件上，容易造成電路漏電或短路，造成SCADA服務(wù)器故障而無法工作；當(dāng)溫度過高時(shí)，造成電路和元器件損壞或使用壽命縮短，SCADA服務(wù)器的性能也會(huì)隨之降低，甚至出現(xiàn)運(yùn)行故障。

SCADA服務(wù)器機(jī)房濕度過低或過高的工作環(huán)境都影響服務(wù)器正常運(yùn)行。濕度過低時(shí)，在維護(hù)服務(wù)器中，容易產(chǎn)生靜電，可能造成高電壓擊穿或燒毀CPU、主板等重要部件，導(dǎo)致服務(wù)器系統(tǒng)的崩潰，同時(shí)對(duì)工作人員的人身安全構(gòu)成威脅；濕度過高時(shí)，對(duì)服務(wù)器設(shè)備的電子元件逐漸產(chǎn)生銹蝕和線(電)路短路，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，使設(shè)備的使用壽命縮短，甚至造成服務(wù)器硬件損壞。

因此，SCADA服務(wù)器機(jī)房使用法國約頓機(jī)房空調(diào)進(jìn)行溫、濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保機(jī)房濕度控制在40%～60%，溫度控制在15～23℃，通過下送上回送風(fēng)方式，進(jìn)行全天候24 h安全可靠運(yùn)行，保障SCADA服務(wù)器設(shè)備運(yùn)行。

2.防靜電

在比較干燥或沒有安裝地線的環(huán)境易產(chǎn)生靜電，靜電達(dá)到1000 V以上將可能毀壞SCADA服務(wù)器主板芯片，造成SCADA服務(wù)器物理損壞。因此SCADA服務(wù)器機(jī)房建設(shè)時(shí)就鋪設(shè)防靜電地板并配有防靜電腕帶、防靜電工作服、防靜電周轉(zhuǎn)箱、防靜電墊等防靜電裝備。操作人員每天對(duì)機(jī)房溫、濕度進(jìn)行檢查，記錄。避免在SCADA服務(wù)器機(jī)房?jī)?nèi)任意穿脫衣服，因?yàn)榇┟撘路倪^程當(dāng)中，會(huì)因摩擦產(chǎn)生大量靜電。

3.防灰塵

灰塵易受熱物體和磁場(chǎng)的吸引，SCADA服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，靜電吸附的塵土落積到一定量時(shí)，將影響SCADA服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)的風(fēng)扇等散熱設(shè)備工作效率，造成設(shè)備的溫度過高，縮短設(shè)備的使用壽命，甚至導(dǎo)致SCADA服務(wù)器硬件出現(xiàn)故障。SCADA服務(wù)器機(jī)房配置專業(yè)的服務(wù)器機(jī)柜，減少灰塵的落積，在下送風(fēng)口處裝配了個(gè)防塵濾網(wǎng)來減少機(jī)房?jī)?nèi)灰塵的進(jìn)入，并且操作人員定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行除塵維護(hù)，確保SCADA服務(wù)器擁有良的工作環(huán)境。

4.可靠的電源

電源不穩(wěn)定是造成SCADA服務(wù)器故障的主要因素之一，要確保SCADA服務(wù)器運(yùn)行的電力供給持續(xù)穩(wěn)定。SCADA服務(wù)器機(jī)房合理規(guī)劃SCADA服務(wù)器設(shè)備用電與照明用電，采用雙母線的配置方案，提供4級(jí)切換，第四級(jí)（零線）切換為重疊切換，確保切換過程供電安全兼顧的電氣及機(jī)械互鎖，雙投開關(guān)切換速度快，并采用具備最高可靠性的UPS與大容量蓄電池組，模塊化、多機(jī)并聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，基于全數(shù)字控制技術(shù)，雙變換真在線技術(shù)，保障SCADA服務(wù)器不會(huì)因?yàn)楣╇娫蝈礄C(jī)。

5.防雷接地保護(hù)

SCADA服務(wù)器采用3級(jí)防雷防護(hù)措施。機(jī)房電源UPS進(jìn)線處并聯(lián)安裝三相電源防雷裝置，該防雷裝置在整個(gè)防雷系統(tǒng)中所起的根本作用是，當(dāng)發(fā)生強(qiáng)度很大的雷擊時(shí)，使產(chǎn)生于供電線路(相線、零線)上的感應(yīng)雷電流，在進(jìn)入總配電箱之前就迅速地泄放入地，穩(wěn)定可靠的發(fā)揮迅速大通流量泄流的作用，可以將殘壓限制在更低。在SCADA系統(tǒng)服務(wù)器機(jī)柜電源前端并聯(lián)安裝三相電源防雷裝置，實(shí)行2級(jí)防護(hù)。為了保護(hù)SCADA服務(wù)器機(jī)房?jī)?nèi)重要電子設(shè)備（如服務(wù)器、交換機(jī)、其他重要設(shè)備等），在SCADA服務(wù)器、交換機(jī)等重要電子設(shè)備電源端加裝防雷插座，最大負(fù)載電流可達(dá)到10 kA。當(dāng)發(fā)生能量特別大的雷擊時(shí)，經(jīng)過電源3級(jí)防護(hù)，設(shè)備的安全運(yùn)行就更為可靠了。當(dāng)發(fā)生雷電感應(yīng)時(shí)，會(huì)有感應(yīng)電流通過網(wǎng)絡(luò)線路等一些弱電線路導(dǎo)入，會(huì)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的重要設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)干擾及毀壞設(shè)備，結(jié)合實(shí)際我們?cè)跈C(jī)房?jī)?nèi)外部通訊線路接入端也加裝專用信號(hào)防雷裝置。

三、SCADA服務(wù)器的硬件維護(hù)

SCADA服務(wù)器硬件性能影響服務(wù)器的存儲(chǔ)能力和運(yùn)行速度，由此做好SCADA服務(wù)器的硬件維護(hù)十分重要，其包括定期巡檢、除塵等工作。

1.進(jìn)行硬件設(shè)備巡檢

定期進(jìn)行SCADA服務(wù)器機(jī)房巡檢。機(jī)房環(huán)境溫濕度進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行空調(diào)設(shè)置，確保溫濕度符合機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)。定期對(duì)SCADA服務(wù)器主、從系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行冗余切換，有效地掌握設(shè)備的主、從設(shè)備的狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，檢查SCADA服務(wù)器硬件相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況，做好巡檢記錄，并及時(shí)采購備品備件，以應(yīng)對(duì)突發(fā)故障。

2.除塵

SCADA服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，機(jī)箱內(nèi)CPU、主板、內(nèi)存、電源和風(fēng)扇等設(shè)備上會(huì)落積灰塵，影響熱量的消散，甚至導(dǎo)致服務(wù)器無法啟動(dòng)或死機(jī)。因此，需要定期為SCADA服務(wù)器內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行除塵工作。在除塵作業(yè)時(shí)須注意，一要謹(jǐn)防靜電的危害，避免人員帶電對(duì)設(shè)備造成損害。二要清楚設(shè)備的結(jié)構(gòu)，勿強(qiáng)行拆卸。三要選擇適當(dāng)除塵工具，防止造成設(shè)備的損壞(如：螺絲刀、無水酒精、電吹風(fēng)、吸塵器、毛刷子、鑷子)。

3.SCADA服務(wù)器硬件升級(jí)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，天然氣長(zhǎng)輸管線場(chǎng)站的不斷增加、系統(tǒng)應(yīng)用不斷豐富、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有SCADA服務(wù)器硬件很難再適應(yīng)新的需求，因此，硬件升級(jí)是保持服務(wù)器良好性能的途徑之一，以此存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)資源，提高處理數(shù)據(jù)資源的效率。在升級(jí)SCADA服務(wù)器時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求，按照服務(wù)器的可用性、可擴(kuò)充性、兼容性等購買相應(yīng)的設(shè)備，嚴(yán)格按"同品牌、同型號(hào)、同參數(shù)"進(jìn)行選購，以防新設(shè)備影響SCADA服務(wù)器性能或無法使用；更換新設(shè)備前，先仔細(xì)閱讀SCADA服務(wù)器的使用說明書，清楚SCADA服務(wù)器的機(jī)身結(jié)構(gòu)，掌握設(shè)備之間的連接，并注意安裝事項(xiàng)；打開機(jī)蓋前，切斷機(jī)箱電源，除去身上靜電；操作時(shí)，嚴(yán)格遵守設(shè)備操作說明進(jìn)行作業(yè)，對(duì)號(hào)入座，使用指定工具，合理安裝，避免強(qiáng)裝硬拆。

四、SCADA服務(wù)器系統(tǒng)維護(hù)

服務(wù)器系統(tǒng)的安全增加數(shù)據(jù)庫存取控制的安全可信性，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件信息處理的安全性。SCADA服務(wù)器系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全是信息系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，由此加強(qiáng)操作系統(tǒng)維護(hù)尤為重要。

1.定期進(jìn)行系統(tǒng)日志監(jiān)測(cè)和審計(jì)

定期進(jìn)行系統(tǒng)日志監(jiān)測(cè)和審計(jì)。加強(qiáng)SCADA服務(wù)器系統(tǒng)日志的定期監(jiān)控和分析，確保系統(tǒng)日志程序運(yùn)行，記錄所有系統(tǒng)的信息狀況，通過統(tǒng)計(jì)、分析、綜合生成的報(bào)表情況，有效地掌握SCADA服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)和排除運(yùn)行過程中的錯(cuò)誤原因、了解各服務(wù)進(jìn)程情況等。

2.SCADA服務(wù)器安全設(shè)置維護(hù)

SCADA服務(wù)器設(shè)置了硬件防火墻及網(wǎng)閘。網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)了SCADA系統(tǒng)內(nèi)、外網(wǎng)的物理隔離，確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全。防火墻對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行掃描，防止外部攻擊和入侵的風(fēng)險(xiǎn)，有效控制應(yīng)用軟件與互聯(lián)網(wǎng)通信，禁止特定端口流出通信，封鎖特洛伊木馬、惡意程序、危險(xiǎn)軟件等，從而防止來自不明入侵者的通信，進(jìn)一步保障系統(tǒng)的安全。操作人員定期對(duì)防火墻及網(wǎng)閘狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)升級(jí)防火墻。

3.安裝漏洞掃描系統(tǒng)

SCADA服務(wù)器系統(tǒng)的漏洞，給SCADA服務(wù)器帶來安全威脅。系統(tǒng)安裝使用漏洞掃描系統(tǒng)能主動(dòng)進(jìn)行安全防范，根據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)的具體應(yīng)用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的安全漏洞，采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧┻M(jìn)行漏洞修補(bǔ)，排除安全隱患，構(gòu)建牢固的SCADA服務(wù)器系統(tǒng)。

4.定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行備份

為防止不能預(yù)料的系統(tǒng)故障或用戶非法操作，須定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全備份，以便出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰時(shí)，及時(shí)將系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)重要的數(shù)據(jù)，是業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著業(yè)務(wù)量的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)站點(diǎn)的增多，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)日漸龐大，隨之影響服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性、保密性、安全性是服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行的表現(xiàn)。在安裝數(shù)據(jù)庫軟件時(shí)，要按照服務(wù)器、操作系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況合理設(shè)置各性能參數(shù)，使數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行進(jìn)入最優(yōu)狀態(tài)，根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器的要求，對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)行多方面安全保護(hù)；在數(shù)據(jù)庫備份上，要定時(shí)定期做好數(shù)據(jù)庫備份。除了對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行每月1次的備份外，還應(yīng)對(duì)修改過的數(shù)據(jù)進(jìn)行每周一次的備份。利用磁盤陣列存儲(chǔ)備份數(shù)據(jù)，以防服務(wù)器出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時(shí)，能及時(shí)恢復(fù)，對(duì)系統(tǒng)及歷史數(shù)據(jù)存放于磁盤陣列中，減少重要數(shù)據(jù)的損失，以避免自然環(huán)境或戰(zhàn)爭(zhēng)帶來的破壞。

五、SCADA服務(wù)器的維護(hù)管理制度

維護(hù)管理制度貫穿于安全維護(hù)防范體系的始終。SCADA服務(wù)器的管理與維護(hù)不僅要專業(yè)的維護(hù)技術(shù)還要嚴(yán)格的維護(hù)管理制度配套，保障SCADA服務(wù)器系統(tǒng)的安全運(yùn)行。制訂一系列維護(hù)管理制度，對(duì)維護(hù)丁作和安全設(shè)施進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)維護(hù)管理須遵循可操作性、全局性、動(dòng)態(tài)性，充分保證管理與技術(shù)的有機(jī)結(jié)合、貴權(quán)分明、分權(quán)制約，管理制度化等原則。通過建立健全維護(hù)管理制度成立維護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，明確責(zé)任領(lǐng)導(dǎo)、責(zé)任部門、責(zé)任人，使維護(hù)管理工作有組織、有計(jì)劃、有標(biāo)準(zhǔn)、有規(guī)程地進(jìn)行。

建立健全服務(wù)器維護(hù)管理制度，主要包括服務(wù)器日、周、月、年維護(hù)工作日志，服務(wù)器管理人員工作職責(zé)，外部維護(hù)人員操作規(guī)程，內(nèi)部人員操作規(guī)程，服務(wù)器硬件，軟件安裝和維護(hù)登記等。

六、結(jié)束語

SCADA服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行是天然氣長(zhǎng)輸管線安全平穩(wěn)生產(chǎn)輸氣，SCADA服務(wù)器的管理與維護(hù)不僅依靠專業(yè)的技術(shù)，還要建立科學(xué)的管理制度。要充分認(rèn)識(shí)到SCADA服務(wù)器管理與維護(hù)的重要意義，牢固樹立安全意識(shí)和防范先行的觀念。以安全策略為核心，以安全技術(shù)作為支撐，以安全管理和安全使用為落實(shí)手段，并通過自學(xué)、專業(yè)培訓(xùn)等途徑加強(qiáng)技術(shù)人員的安全意識(shí)，提高技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平和維護(hù)管理能力，完善SCADA服務(wù)器安全防范體系。