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隨著城市化的深入，新型城鎮(zhèn)化建設(shè)對于城市發(fā)展提出了更多的要求，人們對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yīng)運而生。然而目前智慧市政的建設(shè)還存在很多痛點和難點：智慧市政的建設(shè)缺乏總體的規(guī)劃設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)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(wù)協(xié)同困難; 信息資源整合滯后，融合共享步履維艱；數(shù)據(jù)多，但用不上用不好。這些都阻礙了智慧市政建設(shè)，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(guān)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?xì)狻⒔煌?、管廊等專業(yè)的監(jiān)管與精細(xì)化管理。比較有代表的項目包括首創(chuàng)愛華水務(wù)運營監(jiān)控管理系統(tǒng)、國內(nèi)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?xì)馍a(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)等。

力控科技通過多年的行業(yè)實踐與經(jīng)驗積累，結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)業(yè)務(wù)模型，推出了以力控ForceCon產(chǎn)品家族為核心的智慧市政解決方案，提供了從生產(chǎn)現(xiàn)場到調(diào)度管理指揮以及企業(yè)管理信息化的完整的產(chǎn)品體系及解決方案。擁有從企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫、工廠實時數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)絡(luò)化傳輸平臺、工廠實時監(jiān)控系統(tǒng)、工作流引擎、生產(chǎn)指揮Web平臺到生產(chǎn)報表系統(tǒng)等全線產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)及解決方案能力。

該解決方案可以實現(xiàn)對各類市政設(shè)施及其在線監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、異常分析、遠(yuǎn)程管理、報表分析， 結(jié)合GIS技術(shù)、通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最新成果，緊密結(jié)合各行業(yè)的業(yè)務(wù)管理流程，以全過程信息化的指導(dǎo)思想，建立包含供水、排水、路燈、燃?xì)?、道橋、綜合管網(wǎng)的WEB信息發(fā)布的綜合系統(tǒng)，達(dá)成各系統(tǒng)在數(shù)據(jù)和功能上的統(tǒng)一和共享，實現(xiàn)市政規(guī)劃、建設(shè)、管理業(yè)務(wù)的信息化、科學(xué)化和規(guī)范化。

1　項目概述

山西壓縮天然氣集團(tuán)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(wǎng)及部分煤炭物流通道加氣站為主營業(yè)務(wù)?，F(xiàn)階段已經(jīng)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(chǎn)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(shè)卻嚴(yán)重滯后。目前該公司仍然沒有專用于生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)數(shù)據(jù)仍然依靠手工錄入；公司依附于集團(tuán)計劃指定管理系統(tǒng)進(jìn)行上游通知，計量交接，計劃申報及財務(wù)管理，與下游用戶還采用電話申報計劃等方式進(jìn)行管理。這些都嚴(yán)重制約了該公司的發(fā)展，建立完善生產(chǎn)運營管理系統(tǒng)已經(jīng)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(shè)立生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)中心。現(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(chǎn)管理系統(tǒng)是后期擴展的必然條件，系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)如下：

實時監(jiān)測管網(wǎng)數(shù)據(jù)；

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(jù)采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

歷史數(shù)據(jù)的歸檔、管理以及趨勢圖顯示；

下達(dá)調(diào)度和操作命令；

報警顯示、報警管理以及事件的查詢、打?。?/p>

生產(chǎn)統(tǒng)計報表的生成和打??；

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和管理；

控制權(quán)限的確定；

視頻系統(tǒng)接入；

調(diào)度中心可對重點遠(yuǎn)程設(shè)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(rèn)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(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)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(gòu)

該公司燃?xì)馍a(chǎn)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(yuǎn)程視頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調(diào)控中心設(shè)備（包括操作員站、核心服務(wù)器、工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)、拼接屏顯示設(shè)備、供電設(shè)備等）以及相應(yīng)的配套軟件組成。運營管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

公司各個分輸站和加氣站配置一臺工業(yè)隔離設(shè)備，將各個站庫的控制柜設(shè)備數(shù)據(jù)采集到工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)，工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過集團(tuán)專網(wǎng)將加密壓縮后的數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端調(diào)度中心的通信服務(wù)器，通信服務(wù)器將數(shù)據(jù)還原后發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，由實時數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲。系統(tǒng)配備專用的WEB服務(wù)器和防病毒服務(wù)器，實現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶瀏覽的同時又避免了網(wǎng)絡(luò)端帶來的病毒黑客等對數(shù)據(jù)平臺的直接攻擊，增強了系統(tǒng)安全性。實時服務(wù)器和通信服務(wù)器均采用冗余架構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)平臺的運行穩(wěn)定。

站控系統(tǒng)軟件選用力控eForceCon平臺，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的采集和存儲，采用冗余方式部署，避免數(shù)據(jù)的丟失。安全防護(hù)產(chǎn)品采用力控華康工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)關(guān)pSafetyLink，保證現(xiàn)場工業(yè)系統(tǒng)安全運行。

調(diào)度中心企業(yè)級實時歷史庫采用力控科技的pSpace平臺，負(fù)責(zé)對各作業(yè)區(qū)的數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)對系統(tǒng)的維護(hù)、修改。操作員站采用力控科技pSpace平臺的圖形客戶端，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)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(wǎng)的在線瀏覽和移動智能的瀏覽。應(yīng)用服務(wù)器部署門戶平臺，部署力控科技Fportal平臺，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的分析與展示。

圖1 燃?xì)馍a(chǎn)運營管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

4　系統(tǒng)功能

4.1　實時管網(wǎng)數(shù)據(jù)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(wǎng)設(shè)備的運行參數(shù)匯集到MCC監(jiān)控界面上來。將管網(wǎng)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(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)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(jù)庫和強大的繪圖工具可以根據(jù)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?？梢钥吹较嚓P(guān)開關(guān)量、設(shè)備的運行/停止、模擬量的實時變化等，圖形目標(biāo)的前景色、背景色及目標(biāo)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(jìn)行組顯示、特定顯示等。

這些信息還可通過WEB服務(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)的客戶端瀏覽。

4.3　實時和歷史數(shù)據(jù)趨勢、棒狀圖顯示

歷史趨勢：根據(jù)用戶的需要可以將相關(guān)的監(jiān)控點數(shù)據(jù)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(wù)器發(fā)布，供聯(lián)網(wǎng)的客戶端瀏覽。

4.4　下達(dá)調(diào)度和操作命令

系統(tǒng)操作員可以根據(jù)管網(wǎng)輸配氣的需要，下達(dá)調(diào)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(shè)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(jìn)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(nèi)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(qū)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(fēng)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(fù)的日期和時間同樣進(jìn)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(nèi)完成的。報警和打印的時間分辨率最高為1秒。

報警詳細(xì)內(nèi)容如下：

報警/事件具有優(yōu)先顯示權(quán)，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(biāo)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(yīng)給出警告、危險二級報警。

4.6　報表的生產(chǎn)和打印

報表格式可以根據(jù)生產(chǎn)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(yīng)的棒圖、趨勢圖、X-bar圖等數(shù)據(jù)分析方案，使整個管網(wǎng)運行、設(shè)備優(yōu)化和企業(yè)管理進(jìn)入全面量化控制過程。利用定時打印設(shè)置功能，可以設(shè)置定時自動打印各類報表，也可以根據(jù)需要人工干預(yù)，隨時打印所需報表。

4.7　用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)提供了完備的安全保護(hù)機制，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠，力控的用戶管理具備多個級別，并可根據(jù)級別限制對重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)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(jù)不可以互相操作，保證了數(shù)據(jù)的分布式的管理。提供基于遠(yuǎn)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(yuǎn)程登陸信息。

系統(tǒng)運行過程中，常會提出在遠(yuǎn)程對整個系統(tǒng)的用戶進(jìn)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(yuǎn)程用戶登陸和管理功能。

4.8　計劃指定管理系統(tǒng)

燃?xì)庥媱澲付ü芾硐到y(tǒng)，分為開發(fā)工具、業(yè)務(wù)模塊兩大部分。開發(fā)工具包括工作流配置工具、組織架構(gòu)配置工具、菜單及權(quán)限配置工具3個部分。業(yè)務(wù)模塊分為數(shù)據(jù)庫、中間件、WEB前端框架、業(yè)務(wù)框架、業(yè)務(wù)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(gòu)圖

系統(tǒng)將完成上、中、下游的燃?xì)赓忎N存的管理，具體完成集團(tuán)通知，上下游能源計劃，審批，計量交接及財務(wù)管理。整體業(yè)務(wù)流程分為上、中、下游三大管理模塊，根據(jù)登陸用戶的不同，用戶會獲得不同的權(quán)限，分別對上中游單位進(jìn)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(wù)模塊管理系統(tǒng)的功能，可以在進(jìn)一步調(diào)研的基礎(chǔ)上根據(jù)企業(yè)的具體需求在原有的平臺基礎(chǔ)上進(jìn)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(jīng)具備了巡線工巡檢管理系統(tǒng)，是南京智屯達(dá)公司針對燃?xì)夤艿兰霸O(shè)施巡檢定制的《燃?xì)夤艿涝O(shè)施巡檢管理系統(tǒng)》，系統(tǒng)集軟件、網(wǎng)絡(luò)、信息采集等技術(shù)為一體，為電位測試樁、管道標(biāo)志樁、閥室、閥井、陰保站、站場、門站、閥門、各類調(diào)壓站、儲配站等管道設(shè)施工作提供了科學(xué)的手段，對巡檢工作進(jìn)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(diào)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(wǎng)絡(luò)引用氣象局?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)對各個場站天氣當(dāng)日及一周內(nèi)預(yù)測，以及實際溫度的大屏顯示，便于用戶實時了解當(dāng)?shù)貧庀髼l件，結(jié)合氣象資料進(jìn)行供氣預(yù)測、優(yōu)化比較和管網(wǎng)分析等計算，決定下階段的制氣和供應(yīng)任務(wù)、儲氣安排、廠站的進(jìn)出口流量和調(diào)壓器壓力等。確定最合理的調(diào)度方案，節(jié)約能源，增加效益，提高服務(wù)質(zhì)量。

4.11　視頻系統(tǒng)

視頻系統(tǒng)為公司領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度人員提供安全監(jiān)控和設(shè)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(jié)語

使用力控科技軟件產(chǎn)品開發(fā)的山西壓縮天然氣運城分公司燃?xì)馍a(chǎn)運營管理系統(tǒng)可以通過調(diào)控中心及時準(zhǔn)確地獲悉所有站庫的信息，工作人員可根據(jù)調(diào)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(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)控分析及調(diào)整、協(xié)調(diào)氣源，對緊急情況應(yīng)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(zhì)量的供氣服務(wù)，減少輸配過程中的損失，延長官網(wǎng)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。

摘自《自動化博覽》2016年1月刊