山西壓縮天然氣運城分公司燃氣生產運營管理系統(tǒng)

北京三維力控科技有限公司

山西壓縮天然氣運城分公司燃氣生產運營管理系統(tǒng)

北京三維力控科技有限公司

隨著城市化的深入，新型城鎮(zhèn)化建設對于城市發(fā)展提出了更多的要求，人們對于基礎設施建設和管理水平的提升有了更高的訴求，伴隨著這些智慧市政概念應運而生。然而目前智慧市政的建設還存在很多痛點和難點：智慧市政的建設缺乏總體的規(guī)劃設計和標準化體系；信息獲取手段自動化程度低，缺乏動態(tài)更新；信息資源共享程度低，業(yè)務協(xié)同困難; 信息資源整合滯后，融合共享步履維艱；數(shù)據多，但用不上用不好。這些都阻礙了智慧市政建設，是市政行業(yè)的機遇，同時更是挑戰(zhàn)。

力控科技作為老牌的自動化廠商，自成立以來就一直關注市政行業(yè)的發(fā)展，實施過多個大型市政項目，這些項目涵蓋了城市供排水、供熱、供配電、環(huán)保、燃氣、交通、管廊等專業(yè)的監(jiān)管與精細化管理。比較有代表的項目包括首創(chuàng)愛華水務運營監(jiān)控管理系統(tǒng)、國內第一條海底隧道廈門翔安海底隧道監(jiān)控系統(tǒng)、中國石油昆侖燃氣生產調度指揮系統(tǒng)等。

力控科技通過多年的行業(yè)實踐與經驗積累，結合現(xiàn)代企業(yè)業(yè)務模型，推出了以力控ForceCon產品家族為核心的智慧市政解決方案，提供了從生產現(xiàn)場到調度管理指揮以及企業(yè)管理信息化的完整的產品體系及解決方案。擁有從企業(yè)級實時歷史數(shù)據庫、工廠實時數(shù)據采集通信網絡化傳輸平臺、工廠實時監(jiān)控系統(tǒng)、工作流引擎、生產指揮Web平臺到生產報表系統(tǒng)等全線產品、技術、服務及解決方案能力。

該解決方案可以實現(xiàn)對各類市政設施及其在線監(jiān)控數(shù)據的采集、存儲、處理、異常分析、遠程管理、報表分析， 結合GIS技術、通訊技術、互聯(lián)網技術的最新成果，緊密結合各行業(yè)的業(yè)務管理流程，以全過程信息化的指導思想，建立包含供水、排水、路燈、燃氣、道橋、綜合管網的WEB信息發(fā)布的綜合系統(tǒng)，達成各系統(tǒng)在數(shù)據和功能上的統(tǒng)一和共享，實現(xiàn)市政規(guī)劃、建設、管理業(yè)務的信息化、科學化和規(guī)范化。

1 項目概述

山西壓縮天然氣集團運城有限公司是一家國有專業(yè)天然氣公司，以投資的長輸管線、城市管網及部分煤炭物流通道加氣站為主營業(yè)務?，F(xiàn)階段已經完成運城CNG加氣母站，運城-臨猗-永濟-輸氣管道，鹽湖工業(yè)園天然氣利用，汽運公司液壓子站，河津108、209國道、陽賢等加氣站的投產運行。

盡管供氣規(guī)模在不斷擴大，但是該公司目前的信息化建設卻嚴重滯后。目前該公司仍然沒有專用于生產運營管理系統(tǒng)的生產網絡環(huán)境；只有分輸站和一個加氣站具有SCADA站控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，部分生產數(shù)據仍然依靠手工錄入；公司依附于集團計劃指定管理系統(tǒng)進行上游通知，計量交接，計劃申報及財務管理，與下游用戶還采用電話申報計劃等方式進行管理。這些都嚴重制約了該公司的發(fā)展，建立完善生產運營管理系統(tǒng)已經迫在眉睫。

2 項目需求

山西壓縮天然氣運城分公司將在運城北相辦公樓設立生產運行管理系統(tǒng)中心?，F(xiàn)階段計劃完成對北相加氣母站、工業(yè)區(qū)新增站、三個分輸站、四個加氣站、四個工業(yè)用戶的監(jiān)控。至2015年，計劃發(fā)展至18個加氣站，5個分輸站，150公里長輸管。先期搭建完善生產管理系統(tǒng)是后期擴展的必然條件，系統(tǒng)建設目標如下：

? 實時監(jiān)測管網數(shù)據；

? 顯示各站的動態(tài)工藝流程；

? 實時顯示各加氣站加氣使用量；

? 實時數(shù)據采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

? 歷史數(shù)據的歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

? 下達調度和操作命令；

? 報警顯示、報警管理以及事件的查詢、打印；

? 生產統(tǒng)計報表的生成和打??；

? 網絡監(jiān)視和管理；

? 控制權限的確定；

? 視頻系統(tǒng)接入；

? 調度中心可對重點遠程設備實現(xiàn)監(jiān)控及緊急制動操作；

? 整個系統(tǒng)的WEB發(fā)布，滿足用戶在任何時間，任何地點都可通過用戶認證方式訪問此系統(tǒng)；

? 完成計劃指定管理系統(tǒng)，即上下游通知，計量交接，計劃申報；

? 完成巡線工GIS定位系統(tǒng)接入；

? 完成當?shù)靥鞖忸A報實時顯示；

? 整個系統(tǒng)具有很好的擴展性、伸縮性，使得后期新增站控可以低成本無縫接入。

3 系統(tǒng)架構

該公司燃氣生產運營管理系統(tǒng)由母站分輸站系統(tǒng)、加氣站系統(tǒng)、工業(yè)用戶監(jiān)測點控制柜等站控計量系統(tǒng)、遠程視頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調控中心設備（包括操作員站、核心服務器、工業(yè)隔離網關、拼接屏顯示設備、供電設備等）以及相應的配套軟件組成。運營管理系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 燃氣生產運營管理系統(tǒng)架構圖

公司各個分輸站和加氣站配置一臺工業(yè)隔離設備，將各個站庫的控制柜設備數(shù)據采集到工業(yè)隔離網關，工業(yè)隔離網關將數(shù)據進行處理后通過集團專網將加密壓縮后的數(shù)據包傳送到遠端調度中心的通信服務器，通信服務器將數(shù)據還原后發(fā)送到數(shù)據庫服務器，由實時數(shù)據庫對數(shù)據進行歸檔存儲。系統(tǒng)配備專用的WEB服務器和防病毒服務器，實現(xiàn)遠程用戶瀏覽的同時又避免了網絡端帶來的病毒黑客等對數(shù)據平臺的直接攻擊，增強了系統(tǒng)安全性。實時服務器和通信服務器均采用冗余架構，保證了數(shù)據平臺的運行穩(wěn)定。

站控系統(tǒng)軟件選用力控eForceCon平臺，負責對數(shù)據的采集和存儲，采用冗余方式部署，避免數(shù)據的丟失。安全防護產品采用力控華康工業(yè)網絡安全網關pSafetyLink，保證現(xiàn)場工業(yè)系統(tǒng)安全運行。

調度中心企業(yè)級實時歷史庫采用力控科技的pSpace平臺，負責對各作業(yè)區(qū)的數(shù)據歸集，計算、分析、壓縮存儲。工程師站采用力控科技pSpace平臺的圖形開發(fā)工具，負責對系統(tǒng)的維護、修改。操作員站采用力控科技pSpace平臺的圖形客戶端，負責對數(shù)據的展示、圖表分析、在線運維等。WEB發(fā)布采用力控綜合發(fā)布平臺，支持辦公網的在線瀏覽和移動智能的瀏覽。應用服務器部署門戶平臺，部署力控科技Fportal平臺，負責對數(shù)據的分析與展示。

4 系統(tǒng)功能

4.1 實時管網數(shù)據監(jiān)測

借助SCADA系統(tǒng)將分布在主城區(qū)各SCS站所采集的管網設備的運行參數(shù)匯集到MCC監(jiān)控界面上來。將管網各監(jiān)測點的信息（壓力、溫度、流量等）實時地顯示在大屏幕監(jiān)視屏上。同時該信息還通過WEB服務器發(fā)布，供聯(lián)網的客戶端瀏覽。

4.2 顯示各站的動態(tài)工藝流程圖

利用實時數(shù)據庫和強大的繪圖工具可以根據用戶的要求，隨心所欲地繪制三維動態(tài)工藝流程畫面，將整個工藝流程直觀地在計算機上顯示出來。可以看到相關開關量、設備的運行/停止、模擬量的實時變化等，圖形目標的前景色、背景色及目標的動態(tài)移動方向均可任意指定，并可動態(tài)變化。

各SCS站操作運行過程中，工藝參數(shù)如壓力、溫度、流量、瞬時值、累積值、計劃值等，可選用表格顯示或條形圖顯示，還可進行組顯示、特定顯示等。

這些信息還可通過WEB服務器發(fā)布，供聯(lián)網的客戶端瀏覽。

4.3 實時和歷史數(shù)據趨勢、棒狀圖顯示

歷史趨勢：根據用戶的需要可以將相關的監(jiān)控點數(shù)據生成歷史趨勢圖。通過歷史趨勢，用戶可以查看以前特定某段（點）時間的歷史圖形記錄，可以查找故障發(fā)生的時間，變化趨勢，從而找出系統(tǒng)的故障原因。

實時趨勢：同樣可以生成實時趨勢圖，用于分析模擬量參數(shù)（如流量、溫度、壓力等）的變化趨勢，以更好地讓操作人員掌握系統(tǒng)參數(shù)的變化趨勢，使系統(tǒng)保持最佳運行。

這些信息還可通過WEB服務器發(fā)布，供聯(lián)網的客戶端瀏覽。

4.4 下達調度和操作命令

系統(tǒng)操作員可以根據管網輸配氣的需要，下達調度指令給各SCS站或直接操作任何可以操作的閥門或其它執(zhí)行器，同時監(jiān)視指令運行狀況。

4.5 報警與事件管理

對于監(jiān)控站的設備或系統(tǒng)部件故障報警、診斷報警等，管理軟件能自動處理。對工藝過程報警管理軟件進行報警組態(tài)后自動處理。系統(tǒng)對任一報警可以用監(jiān)控站內置喇叭發(fā)出聲報警，也可以用將重要參數(shù)報警組態(tài)為報警出現(xiàn)時輸出到某個數(shù)字量輸出點，以驅動外接音響。對于每個報警可以組態(tài)為報警發(fā)生時系統(tǒng)自動切換至報警參數(shù)所在畫面，同時在報警提示行以醒目的顏色顯示報警信息。

每個報警可以組態(tài)是否需要打印及打印風格，工作站上顯示的報警處均帶有日期和時間，同時對報警參數(shù)恢復的日期和時間同樣進行顯示和記錄。對于每個報警類型組態(tài)的方法是在報警組態(tài)的對話框內完成的。報警和打印的時間分辨率最高為1秒。

報警詳細內容如下：

報警/事件具有優(yōu)先顯示權，除在流程上單點顯示外，還報警或事件狀況列表顯示，表中至少包括標志符（位號）、數(shù)值、說明、時間（年、月、日、時、分、秒）、位置等。

報警具有容易引起警覺的聲響輸出，具有語音提示功能，報警顯示可由操作員抑制或消除，對過程變量超限數(shù)值應給出警告、危險二級報警。

4.6 報表的生產和打印

報表格式可以根據生產的實際要求，通過監(jiān)控軟件與EXCEL電子表格的動態(tài)鏈接，任意定義各類表格及其格式，如班報表、日報表、月統(tǒng)計表，甚至年統(tǒng)計表等。并且可以統(tǒng)計每一個報表的最大、最小值，做出相應的棒圖、趨勢圖、X-bar圖等數(shù)據分析方案，使整個管網運行、設備優(yōu)化和企業(yè)管理進入全面量化控制過程。利用定時打印設置功能，可以設置定時自動打印各類報表，也可以根據需要人工干預，隨時打印所需報表。

4.7 用戶權限管理

系統(tǒng)提供了完備的安全保護機制，以保證生產過程的安全可靠，力控的用戶管理具備多個級別，并可根據級別限制對重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產過程中的誤操作；力控提供了安全區(qū)的概念，同級別不同安全區(qū)的數(shù)據不可以互相操作，保證了數(shù)據的分布式的管理。提供基于遠程的用戶管理，增加更多的用戶級別及安全區(qū)，管理所有用戶的遠程登陸信息。

系統(tǒng)運行過程中，常會提出在遠程對整個系統(tǒng)的用戶進行管理的需求，并且要求可以隨時增加和刪除用戶，對此信息平臺軟件提供了遠程用戶登陸和管理功能。

4.8 計劃指定管理系統(tǒng)

燃氣計劃指定管理系統(tǒng)，分為開發(fā)工具、業(yè)務模塊兩大部分。開發(fā)工具包括工作流配置工具、組織架構配置工具、菜單及權限配置工具3個部分。業(yè)務模塊分為數(shù)據庫、中間件、WEB前端框架、業(yè)務框架、業(yè)務模塊5個部分，如圖2所示。

圖2 銷售公司輸配管理系統(tǒng)架構圖

系統(tǒng)將完成上、中、下游的燃氣購銷存的管理，具體完成集團通知，上下游能源計劃，審批，計量交接及財務管理。整體業(yè)務流程分為上、中、下游三大管理模塊，根據登陸用戶的不同，用戶會獲得不同的權限，分別對上中游單位進行周日指定用氣計劃輸配審批，完成每周、季、年的輸配計劃審批。

業(yè)務模塊管理系統(tǒng)的功能，可以在進一步調研的基礎上根據企業(yè)的具體需求在原有的平臺基礎上進行配置和二次開發(fā)。

4.9 GPS定位

山西壓縮天然氣運城分公司已經具備了巡線工巡檢管理系統(tǒng)，是南京智屯達公司針對燃氣管道及設施巡檢定制的《燃氣管道設施巡檢管理系統(tǒng)》，系統(tǒng)集軟件、網絡、信息采集等技術為一體，為電位測試樁、管道標志樁、閥室、閥井、陰保站、站場、門站、閥門、各類調壓站、儲配站等管道設施工作提供了科學的手段，對巡檢工作進行綜合評估，并自動形成各類統(tǒng)計表，通過該套系統(tǒng)，山西壓縮天然氣運城分公司管理者在辦公室即可了解巡檢到位情況。

該系統(tǒng)可以通過巡線工巡檢管理系統(tǒng)VGA接口連接至調度中心大屏控制軟件（圖形處理器）中，以靜態(tài)電子地圖的形式顯示到大屏幕中。

4.10 氣象監(jiān)控及顯示

系統(tǒng)通過網絡引用氣象局數(shù)據，實現(xiàn)對各個場站天氣當日及一周內預測，以及實際溫度的大屏顯示，便于用戶實時了解當?shù)貧庀髼l件，結合氣象資料進行供氣預測、優(yōu)化比較和管網分析等計算，決定下階段的制氣和供應任務、儲氣安排、廠站的進出口流量和調壓器壓力等。確定最合理的調度方案，節(jié)約能源，增加效益，提高服務質量。

4.11 視頻系統(tǒng)

視頻系統(tǒng)為公司領導、調度人員提供安全監(jiān)控和設備監(jiān)視，為日常管理、安全管理、防盜提供真實、直觀有效的信息。

5 結語

使用力控科技軟件產品開發(fā)的山西壓縮天然氣運城分公司燃氣生產運營管理系統(tǒng)可以通過調控中心及時準確地獲悉所有站庫的信息，工作人員可根據調控中心提供的信息全面、實時掌握系統(tǒng)運行參數(shù)和工況，對管網運行狀態(tài)監(jiān)控分析及調整、協(xié)調氣源，對緊急情況應急指揮，使整個輸配系統(tǒng)保持平穩(wěn)狀態(tài)，從而為用戶提供高質量的供氣服務，減少輸配過程中的損失，延長官網使用壽命，保障輸配系統(tǒng)安全運行，最終提高企業(yè)的運營效率。

即：

節(jié)電率36%，可見節(jié)約電能的效益十分可觀。

5 結語

我國是能源貧乏的國家之一，節(jié)能降耗是我們的國策。在全國各城市中集中取暖的換熱站成千上萬，如果都進行節(jié)能改造，節(jié)約的電量不可小視。而且，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了無人值守，經濟效益和社會效益明顯。