城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)

鄭彬彬

摘 要

SCADA系統(tǒng)通過對(duì)燃?xì)廨斉溥^程中各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏等事故并處理，按照末端用戶的實(shí)際需求進(jìn)行燃?xì)庹{(diào)度和計(jì)量，提高燃?xì)夤?yīng)、輸配的合理性和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】SCADA調(diào)度中心 通信系統(tǒng) 遠(yuǎn)程終端站

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，天然氣已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶。管道供氣作為城市燃?xì)獾闹匾獊碓春捅Ｕ?，與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。燃?xì)夤芫W(wǎng)作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，越來越龐大和復(fù)雜，對(duì)燃?xì)廨斉涞陌踩?、可靠性和穩(wěn)定性要求也越來越高。一旦管網(wǎng)或設(shè)備出現(xiàn)問題，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將會(huì)嚴(yán)重影響用戶的生產(chǎn)和生活。因此加強(qiáng)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配調(diào)度的優(yōu)化以及信息化建設(shè)就顯得尤為重要。

1 SCADA系統(tǒng)的介紹

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition）簡(jiǎn)稱SCADA，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)。它通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(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)以及報(bào)警等功能，完成對(duì)燃?xì)夤艿拦r連續(xù)穩(wěn)定的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障燃?xì)廨斉浒踩?、穩(wěn)定的進(jìn)行。

2 SCADA系統(tǒng)的主要作用

SCADA系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)安全供氣、合理調(diào)度、計(jì)量和其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的功能。通過對(duì)燃?xì)廨斉溥^程中各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏等事故并處理，按照末端用戶的實(shí)際需求進(jìn)行燃?xì)庹{(diào)度和計(jì)量，提高燃?xì)夤?yīng)、輸配的合理性和穩(wěn)定性。

2.1 SCADA系統(tǒng)對(duì)安全供氣的保障作用

建立SCADA系統(tǒng)，最主要的目的是安全。因?yàn)樘烊粴馐菬o色無味的易燃易爆危險(xiǎn)氣體，所以在從城市門站到中低壓用戶的輸送過程中不能有泄漏，而對(duì)管線上的這種泄漏檢測(cè)只能通過壓力在管線上的下降、流量和壓力的變化關(guān)系得到，這就要求在關(guān)鍵的門站、調(diào)壓站等站點(diǎn)設(shè)置壓力檢測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力變化并傳輸?shù)秸{(diào)度中心。另外在重要站點(diǎn)安裝燃?xì)鉂舛葓?bào)警器，實(shí)時(shí)檢測(cè)傳輸濃度信號(hào)對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的泄漏情況也特別實(shí)用。以上這些監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)的傳輸?shù)秸{(diào)度中心，值班人員可以實(shí)時(shí)的了解到管網(wǎng)輸配中的問題和故障，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

2.2 SCADA系統(tǒng)對(duì)調(diào)度管理的保障作用

通過對(duì)各個(gè)天然氣分輸站點(diǎn)流量、壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳輸，調(diào)度中心值班的調(diào)度員可以實(shí)時(shí)的了解到整個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)的輸配情況，根據(jù)不同用戶不同時(shí)間段用氣需求的不同，可以調(diào)度燃?xì)夤?yīng)，達(dá)到合理供氣的目的。同時(shí)通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行局部預(yù)測(cè)和總體負(fù)荷預(yù)測(cè)，從而合理制定氣源采購(gòu)計(jì)劃，合理調(diào)配調(diào)度天然氣在城市中的分配使用。

2.3 SCADA系統(tǒng)的計(jì)量作用

通過在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b流量計(jì)，計(jì)量整個(gè)城市的用氣量和各個(gè)大用戶、區(qū)域的用氣量，進(jìn)行成本和費(fèi)用和核算；同時(shí)對(duì)因用戶發(fā)展和其它因素引起的將來用氣量的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.4 SCADA系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口功能

SCADA系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的采集數(shù)據(jù)，以開放式的數(shù)據(jù)接口（如ODBC）提供給地理信息系統(tǒng)、搶險(xiǎn)維修系統(tǒng)、管網(wǎng)仿真系統(tǒng)、泄漏檢測(cè)系統(tǒng)及負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的再利用。

3 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

3.1 先進(jìn)性原則

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上充分考慮系統(tǒng)（包括硬件、軟件、系統(tǒng)集成等）的先進(jìn)性及成熟性。

3.2 開放性和可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)的生命周期在于可擴(kuò)展性，包括硬件的易于更換、擴(kuò)展和升級(jí)；業(yè)務(wù)拓展后網(wǎng)絡(luò)的可拓展性；軟件的成熟、通用、可移植、可再開發(fā)性等方面。

3.3 可靠性和安全性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到可靠性和安全性，系統(tǒng)的技術(shù)體系及軟硬件是否成熟可靠，直接影響到安全生產(chǎn)。

3.4 經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則

在保證技術(shù)性能的前提下，以最高的性價(jià)比實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，降低總成本。

4 SCADA系統(tǒng)的配置

SCADA系統(tǒng)整體上包括調(diào)度中心、通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端三大部分。

調(diào)度中心是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)處理等功能。調(diào)度中心配置SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及工作站等設(shè)備，通過通信系統(tǒng)取得終端站的監(jiān)控功能數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控圖像，以實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)功能的人機(jī)交互操作。

通信系統(tǒng)完成調(diào)度中心與遠(yuǎn)程終端站的通信，實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的雙向傳輸。通信系統(tǒng)上以專用線路和CDMA相結(jié)合的模式實(shí)現(xiàn)，對(duì)于重要有人值守站點(diǎn)，調(diào)度中心通過以專線為主、CDMA為輔的方式與門站和儲(chǔ)配站相連；對(duì)于無人值守站點(diǎn)，則以CDMA通信方式連接終端站和調(diào)度中心。

遠(yuǎn)程終端站由分布在各個(gè)門站、加氣站、調(diào)壓站以RTU為主體的測(cè)控柜組成，完成物理量的采集和自動(dòng)控制。

SCADA系統(tǒng)建成后，供氣管網(wǎng)綜合控制和管理系統(tǒng)信息反饋實(shí)時(shí)性將極大提高，調(diào)度人員可根據(jù)系統(tǒng)提供的信息全面、實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和管網(wǎng)運(yùn)行工況，及時(shí)處理可能存在的隱患。通過綜合分析、優(yōu)化調(diào)度，使整個(gè)供氣管網(wǎng)在最經(jīng)濟(jì)、最合理的情況下運(yùn)行，節(jié)約了人力、物力，工作效率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益也顯著提高。

從吉林燃?xì)庾詣?dòng)化系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)可靠性 等方面進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。包括需求分析、設(shè)備選型、實(shí)施方案和計(jì)劃、測(cè)試方案和 計(jì)劃、設(shè)計(jì)審核等工作；并且可以負(fù)責(zé)調(diào)控中心上位軟件的編制、調(diào)試、測(cè)試，通信系 統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、配置、調(diào)試、測(cè)試。

本期自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅要采用具有先進(jìn)工業(yè)水平的SCADA系統(tǒng)和產(chǎn)品，更要設(shè)計(jì)、 建立完善、開放的系統(tǒng)，為GIS ， GPS等系統(tǒng)提供源數(shù)據(jù)，建立處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的系統(tǒng)。