天然气SCADA系统技术方案.doc

天然气有限公司天然气有限公司 SCADASCADA 系统技术方案系统技术方案 xxx 有限公司有限公司 1 目目 录录 1.SCADA 系统总体设计系统总体设计3 1.1 概述.3 1.2 设计内容和范围.3 1.3 执行标准与规范.7 1.4 计量单位.7 1.5 设计原则.7 2.系统通讯网络设计系统通讯网络设计 9 2.1 网络结构.9 2.2 通信方式的实现.9 2.3 有线通讯方案.10 2.4 GPRS 无线网络.11 2.5 调度控制中心局域网12 3.SCADA 系统功能与技术规格设计系统功能与技术规格设计12 3.1 整体架构与性能概述.12 3.2 SCADA 主控软件系统13 3.3 调度中心设计.25 3.4 站控系统采集点设计.33 3.5 中压区域调压站系统设计.38 3.6 工业大用户采集点设计.41 3.7 管网重要节点采集点设计.46 3.8 阀门井泄露检测点设计.49 3.9 视频监控接入.53 4.4.项目实施方案项目实施方案 55 4.1 项目管理体系.55 4.2 文档标准.76 5.5.详细的培训计划详细的培训计划 78 5.1 培训目标78 5.2 培训内容79 5.3 培训深度79 5.4 培训计划82 6.6.售后服务项目及计划售后服务项目及计划 83 6.1 服务保证83 6.2 我们的服务宗旨84 6.3 我们的服务理念84 6.4 服务承诺84 6.5 系统保修85 6.6 长期技术服务85 6.7 专业售后、及时响应、快速处理85 2 6.8 服务组角色定义87 6.9 维护服务基本原则87 6.10 技术服务体系的特点87 6.11 服务流程88 7.7.项目合理化建议项目合理化建议 90 7.1 系统扩展能力建议90 7.2 其它建议90 3 1. SCADA 系统总体系统总体设计设计 1.1 概述概述 为体现燃气企业“数字供气”的服务理念和管理水平，实现天然气管网设计、管网运行、管网 维修、管网分析、管网决策的自动化和科学化，以满足城市信息化的发展需要和燃气企业现代化建 设和管理工作需求。本次要求采用先进、成熟的技术手段，充分利用原有部分站控系统并增加部分 设备，扩展监控范围，完善系统功能，使之更符合目前及未来 5-10 年公司发展的需要。 一期现需要建成 1 个监控中心（MCC） 、接入 XXx 广安 LNG 站控系统、撬装站共四个站控系 统数据和视频信息，并根据管道长度、大工商业用户数量、重要管网压力采集点等信息选择工商业 用户采集点 30 个，管网压力采集点 10 个，完成对管网的监控。 该系统应是一个“交钥匙”工程，我们将根据本技术规格书和其他相关的设计文件将负责从系 统设计、系统集成到投产、售后服务、培训的全过程工作并对所提供的自动控制系统的技术、质量、 工程进度、技术服务负全部责任。贵公司的技术及管理人员将参加并监督项目实施的全部过程，具 有对系统设计提出修改和变更的权力，具有对提供给我们的技术文件变更的权力。我们会根据贵公 司的修改、变更要求对所提供的系统进行完善，根据本技术规格书和相应技术水平、要求为本工程 提供一套适应工程需要、技术先进、性能可靠稳定、性能价格比高的系统。该系统完全满足设计要 求的全部功能和设计中遗漏但在实际生产过程中需要的功能。 1.2 设计内容和范围设计内容和范围 方案是以计算机自动监控为核心的燃气管网监控和数据采集系统，完成天然气输气管网数据采 集与监控系统项目 SCADA 系统站点施工建设。 燃气 SCADA 系统主要包括： 燃气调度监控中心系统 撬装站、加气站站控系统 LNG 储配站站控系统 天然气工业用户监测 天然气中低压区域调压站监测 天然气管网重要节点监测 4 天然气阀门井泄露监测 场站视频监控系统 燃气 SCADA 系统将覆盖以上所有场站，实现管网全线的运行监控和管理。 调度控制中心系统配置图 LAN1 LAN2 操作站 工程站 投影金属幕布 工业用户管网不利点撬装站工福用户 SCADA 服务器A 视频工 作站 SCADA 服务器B 历史 服务器 通讯 服务器 Web 服务器 预留门站、加气站储配站 5 调度控制中心系统效果图示例 6 7 系统的设计和部署包括了整个 SCADA 系统的设计开发、设备采购、系统集成和组态、工厂验收、 包装、运输、安装调试、试运行、现场验收和交付使用、系统培训、售后服务等全过程工作。 1.3 执行标准与规范执行标准与规范 GB 500282006城镇燃气设计规范 GB 500932002工业自动化仪表工程施工及验收规范 GB 5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 HG 20508控制室设计规定 HG/T 20509仪表供电设计规定 HG/T 20513仪表系统接地设计规定 HGJ 51687自动控制安装图册 其它与本系统相关的最新规范 1.4 计量单位计量单位 所有计量单位采用国际单位制。 所有计量单位采用国际单位制（SI） 。本工程中天然气的标准参比条件为 101.325kPa 和 20 （293.15K） 。以下为常用参数的计量单位： 温度： 压力：Pa，kPa，MPa 质量： Kg 长度： m 密度： kg/m3 体积流量： Nm3/h 1.5 设计原则设计原则 1.5.1 安全可靠性 系统的检测、控制及调度将保证整个输配气系统的安全运行，对与输气系统安全相关的参数进 行早期预报警和超限报警及自动联锁保护以预防事故发生。 8 设备的开/停控制采用顺控并加有逻辑锁，以防止误操作。 设置故障事件记录分析系统，即在故障发生时，自动记录打印有关参数，进行事故判断和事故 追忆，以便事后进行事故重演和故障分析。 所有设置在爆炸危险场所的自控仪表设备均采用相应防爆等级的产品。 控制系统为集散型，本系统需预留功能及相应扩展接口。 主要硬件设备及软件设备全部采用国内外知名品牌产品，并具有 3 年以上良好运行实例，各 项性能指标满足国际、国内相关规范与标准。 SCADA 系统的硬件、网络和软件都应具有良好的开放性和可扩展性，符合开放的工业标准并提 供标准接口和驱动程序，确保将来与第三方系统顺利的接口及功能的扩展。因此，对于 SCADA 系统 硬件、RTU 和其它主要设备 SCADA 系统总承包商都应该选用成熟品牌的产品。为了用户今后备品备 件的方便和统一，SCADA 软件、RTU 硬件以及其他设备应尽量选用同一家公司的产品。 整个 SCADA 系统的供电，配置不间断电源（UPS） ，调度中心及各场站自控系统设置独立的工作 接地网。 软件设置不同安全区和安全级别，建立不同的安全功能区和不同的功能级别，形成不同访问权 限及操作权限。 SCADA 服务器（Server）采用目前运行可靠的实时多任务、多用户操作系统，在操作员工作站 和工程师工作站等（Client）采用 WINDOWS 操作系统。具有 WEB 服务功能，公司领导可以在自己的 办公地点或者外地通过浏览器看到该系统的实时数据。 1.5.2 先进适用性 SCADA 系统硬件配置采用先进的计算机技术、工业控制技术、显示技术和通信技术等紧密地结 合在一起，利用先进的网络设备和网络互联技术设计而成，硬件设备先进可靠，技术成熟，具有安 全可行性和技术先进性两大特点。整个系统使用方便，性能可靠,开放性扩展性强。 主站与远端有人值守站局域网及 RTU 之间的通信协议采用标准 TCP/IP 协议；主站与远端无人 值守站点 RTU 通信协议采用国际标准协议；RTU 与智能仪表之间采用 MODBUS RTU 协议或仪表自定 义的协议。 系统应采用目前广泛应用的、成熟可靠、性能稳定的开发平台，全系统操作界面汉化，应用软 件应符合国内的管理和操作模式。 系统局域网采用目前广泛应用的以太网。 系统的配置应充分考虑了升级及扩容能力（扩容能力不小于 25%） 。 所有选用产品都必须在国内有技术服务和备品配件支持。 9 1.5.3 经济合理性 经济性不但要从一次性建设投资考虑，还要考虑到投产后的运行和维护费用。 设备的选型按照可靠性、先进性及经济性综合考虑，充分考虑统一性，以减少备品备件的存量， 降低维护成本。 1.5.4 标准化、模块化 为保证系统的可靠性、稳定性和可扩展性，要求整个 SCADA 系统的设计充分体现标准化、模块 化的设计思想。 2. 系统通讯网络设计系统通讯网络设计 2.1 网络结构网络结构 系统通讯方式分为两部分。第一部分是涠洲岛生产站内、LNG 储配站等，RTU/PLC 与调度中 心之间的通讯及视频监控信息的传输。第二部分是中压区域调压站、工业大用户、管网重要节点等 站点上各 RTU/PLC 和调度中心间的通讯。 对于第一部分的通讯方式，系统集成商根据有线网络（DDN 或 VPN）的方式进行设计，并描 述所采用方案的先进性、性价比和提供所符合的相关规范。 对于第二部分的通讯方式，主要以无线 GPRS 通讯为主要通讯方式。一个监测点可接入一台或 多台不同参数的流量计和压变等仪表。 计算机间网络连接的可靠稳定是进行正常数据交换的基础，本方案局域网的建设采用双网冗余 结构，一旦一条网络异常时，可自动切换到另一条网络，能更好地保障网络连接的通畅和系统的稳 定。 2.2 通信方式的实现通信方式的实现 调度中心与 RTU 采用 1 点对多点并发扫描通信方式，扫描方式主要分以下几种。 连续扫描：扫描在轮询周期内连续地重复进行，各被扫描站采用异样报告方式发送数据； 定时扫描：由编程人员指定扫描初始时间和时间间隔； 优先扫描：优先扫描比连续扫描顺序优先，操作人员能指定一个或多个地址号进行优先扫描； 10 要求扫描：按操作员要求可随时切换连续扫描、定时扫描或优先扫描。 RTU 与通信系统的接口采用 RJ-45、RS232C、RS485，通信协议为 TCP/IP 或 DNP3.0。 在通信故障时，RTU 自己保存数据，待通信恢复后补传。 调度中心局域网 （TCP 连接） GPRS 中压区域调压站、 大工业用户、管网 压力流量监测点等 防火墙 WEB 服 务器 VPN 专用网 络 生产站、储配站等 2.3 有线通讯方案 租用有线网络：主要指 DDN（数字数据网）或 VPN（虚拟专用网络） ，也包括其他通讯手段 （如 ATM、PSTN 和有线宽带网络） 。 VPN：有线专线将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术出及数字交叉连接技术等有机的 结合在一起，提供了一种高速度、高质量、高可靠性的通信环境，为用户规划、建立自己安全、高 效的专用数据网络提供了条件。 专线向用户提供的是半永久性的数字连接，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免 了传统的分组网中的传输协议复杂、 传输时延大且不固定的缺点；通信信道容量的分配和连续均 在计算机控制下进行，具有极大的灵活性和可靠性，使用户可以开通种类繁多的信息业务，传输任 何合适的资料信息。具体的说来，专线接入的特点主要有以下几个方面： 1)专线接入能提供高性能的点到点通信，通信保密性强，特别适合金融、保险等保密性要求 高的客户需要； 2)专线接入还适用于 20/80 业务规则的大中型企业，即 80%的网络业务在内部网络(Intranet) 11 内传输，只有 20%的网络业务在内部网络(Intranet)与外部网络(这里主要的指 Internet)之间的传输； 3)专线接入传输质量高，通信速率可根据用户需要在 N*64Kbps(N=1-32)之间选择，网络时 延小； 4)专线信道固定分配，充分保证了通信的可靠性，保证用户使用的带宽不会受其它客户使用 情况的影响； 5)通过这条市高速的国际互联网信道，用户可构筑自己的 Intranet, 建立自己的 Web 网站、 E-mail 服务器等信息应用系统。 基于专线通讯方式的特点，此种方式能将数据信息和图象信息同时传输到调度中心。 2.4 GPRS 无线网络无线网络 随着无线通信技术的成熟和配套技术的出现，无线通信已广泛应用于行业用户。 GPRS 无线数据传输业务是以移动的 GPRS 网络为平台，通过 GPRS 无线数据传输终端，为行业 客户提供的无线数据传输服务。能够实现点对点、点对多点、中心对多点的对等数据传输，提供永 远在线、高速传输、费用低、易于实施的无线数据通信方式。 基于移动 GPRS 无线数据通信平台构建行业的数据通信应用系统相对于其它无线数据通信平台 具备如下优势： 1、通信速率高； 2、接入速度快； 3、稳定性高 语音与数据通道相互独立，不会因周围语音通信繁忙而影响数据通信效果；另外，GPRS 针对 跨基站时采用自动切换机制，进而保证移动通信时不易掉线中断； 4、安全性高 电信运营商从网络层（包括无线网络传输段、有线网络传输段） 、应用层（多级认证、数据加 密）等方面提供了整套的安全解决方案，保证系统的安全性。 5、网络覆盖好 中国电信运营商 GPRS 的网络优化工作已经完成，网络今非昔比，网络质量得到很大改善，覆 盖面广，接通率高； 6、接入方便灵活，接入成本低 采用无线方式接入，不受有线网络或环境地貌的影响，可随时随地进行信息的获取、采集及提 12 交，实现信息随身携带。而且无线接入成本低，投资少。 2.5 调度控制中心局域网调度控制中心局域网 调度控制中心的局域网（LAN）采用标准的、开放型局域网络结构，以 100BASE-T 以太网为基 础的星形接法，为分布式总线拓扑结构，支持网络上连接的所有设备的数据交换，满足实时、多任 务和分布式的要求。 网络上的各计算机通过网络交换机互连，最低速率为 100Mbps，易于升级和扩展，网上所有设 备，均可交互访问，进行数据交换。 计算机间网络连接的可靠稳定是进行正常数据交换的基础，本方案局域网的建设采用双网冗余 结构，一旦一条网络异常时，可自动切换到另一条网络，能更好地保障网络连接的通畅和系统的稳 定。 3. SCADA 系统功能与技术规格设计系统功能与技术规格设计 3.1 整体架构与性能概述整体架构与性能概述 管网 SCADA 系统是管网生产运行系统的有机组成部分，负责完成对管网、各工艺站场的运行状 况进行实时监测、调度、优化管理的任务，为生产调度提供及时准确的管网运行数据，为企业决策 提供数据支持。 燃气 SCADA 系统包括数据采集和过程控制系统、通信系统以及以网络数据库为平台的调度管理 系统，融合了现场仪表及总线技术、自动测控技术、通信工程技术、网络数据库技术和 SCADA/HMI 的用软件开发技术，总体功能要求实施方根据成员公司的需要进行量身定做,提供具有高稳定性、 高可靠性、高性能/价格比的高水准解决方案。 燃气 SCADA 系统主要由调度中心、现场监控站点和通信系统组成。调度中心主要由网络计算机 系统组建，包含 SCADA 服务器、数据库服务器、SCADA 工作站和通信处理服务器等, 完成采集数据 的接收、处理、显示、调用、入库、WEB 发布和指令下发，并完成与燃气公司其他系统的信息互连。 监控站点设备平台由现场仪表和 PLC/RTU 组建，实现对现场仪表参数的实时监控和生产输配过 程的自动控制，对于重要站点包括生产站、调压站、储配站、CNG 加气站、大工业用户等站点设立 13 本地站控系统或远程采集终端，实现调度中心，本地站控以及 PLC/RTU 系统三级控制； 调度中心与监控站点通过通信系统进行监控参数和控制指令的信息交换，通信处理服务器负责 监控数据集中和通信管理。 3.2 SCADA 主控软件系统主控软件系统 3.2.1 SCADA 主控软件概述 1)模块化设计 系统采用先进的模块化设计，将各个功能服务模块分开独立运行，降低了系统生产运行的风险， 采用了技术领先的 SOFTBUS 总线技术使整个系统安全稳定运行。每个功能扩展模块均可实现随时增 减互不影响，真正实现“即插即用” 。 2)双网冗余设计 软件上支持多台服务器共同承担 SCADA 任务，在某一单机（服务器）有故障时，主服务器会自 动无缝切换至备用服务器，系统仍能正常运作，对系统的操作使用没有影响，保证系统不停顿运行。 3)增强的组态化特点 功能组态，包括软件功能的组态、画面组态、报表组态、数据库组态等，无需关闭和重新启 动程序或停机； 网络组态，支持单网络和双网络，具有单机版和网络版。有良好的规模伸缩性和功能扩展性， 可根据具体应用和投资状况灵活选择系统软硬件平台并保证系统具有最优的性能； 系统组态，可依据系统规模和硬件配置灵活组态。 14 4)标准化和开放性 主站软件支持国内外设备与网络，具有强大的系统兼容性； 支持 Windows 2008、Windows 2003、Windows XP 等操作系统平台；采用 MS SQL Server、Oracle 等大型关系数据库； 提供标准化的软硬件接口，易于互联互通，并支持二次开发； 网络系统支持 TCP/IP 协议； 适用多种 POLLING 或 CDT 方式的通讯规约，如 MODBUS、DNP3.0、IEC60870-5-101、以及各 种仪表规约等。 5)分布式的网络结构 分布式的 Client/Server 模式的实时数据库技术，提高了数据库访问的实时性，从根本上保 证了数据的一致性，并使系统有很好的扩展性； 采用分布式网络服务平台技术，提供应用模块间的通讯规范及接口，并提供集中的系统管理 和网络管理服务。 15 6)高可靠性和安全性 冗余分布式的软硬件结构，实现硬件及软件模块的热备用； 严密的用户权限管理，具有相应权限的用户方可操作使用系统。 7)多种通讯解决方案 支持公用电话网、DDN 等专线通讯和电话拨号通讯 支持数传电台、GPRS、GSM、扩频、VSAT 卫星通讯 支持网络通讯或 ADSL 宽带网络通讯 8)多媒体技术的应用 采用多媒体技术的人机会话功能，支持三维图形标准 OpenGL、语音报警、多层图控制、各 类图形显示，并具有动态着色功能。 9)强大的报表处理能力 完善的电子报表软件，基于 EXCEL 设计，通用性强，图文并茂，具有强大的报表处理能力； 灵活的召唤报表功能，可随时召唤生成和查看报表，如日、月统计报表、供销报表等。 10) 接入信息不限点数 本系统采用国际标准设计，开发式架构，后台采用标准数据库，接入信息点数不受软件自身限 制。 11) 系统的二次开发 作为标准的、开放性的和分布式的监控自动化应用环境和平台，嵌有微软的集成开发环境， 支持系统的二次开发，实现资源共享。 16 3.2.2 软件主要功能 1)数据采集与管网监测功能 可通过光纤网络、宽带网络或 GPRS/CDMA 无 线网络等直接与各站控系统的 PLC 或操作员工作站 进行通信，通信协议可采用各种仪表协议（如苍南、 天信、富马、新科、华水、埃尔斯特、爱拓利、丹 尼尔等国内外主流厂家流量计） 、 MODBUS、DNP3.0、IEC60870-5-101 等，更可根据现 场情况灵活开发通信接口； 历史数据可根据需要按 1 分钟、5 分钟等不 同间隔进行整体存盘。历史数据库可保存 5 年以上（仅局限于硬盘容量） ，可选择保存部分或全部 的量测数据；历史数据的存储年限只售硬盘空间大小限制。系统的事项数据、通道统计数据等都存 储到历史数据库。历史数据可导出备份，备份的历年数据可再回装系统使用； 支持主备双通道和判优切换处理，通讯连接具有自恢复功能，可保持通讯稳定畅通； 对采集数据具有预定义量程进行有效性判断的功能，可将因仪表数据采集异常或通道干扰而 造成的异常数据滤除； 具有对通讯报文（接收和发送的原码）进行监视、存储和调用功能，可对各主、备通道的通 讯质量进行监视,在通道出现故障时生成事项并进行音响报警，统计通道运行情况,并能在线关闭和 打开指定通道； 对采集数据进行计算、考核统计、报警和存储等处理，具有良好的实时性、稳定性和精确度； 实时数据库具有在线组态和备份恢复功能，使系统的数据有很高的一致性和完整性； 系统的图库内容在一处更改，其它各点自动同步更新，无需人为多点更换，便于系统组态和 维护； 计算功能：系统内嵌多种预定义公式，包括加减乘除运算、三角函数、反三角函数、指数运 算、自然对数和常用对数运算、逻辑运算、绝对值、最大值、最小值、平均值、角度转换、工程量 转换、积分运算、考核统计运算等，并可自定义公式完成各种复杂的运算，计算周期可选择设定， 满足不同的应用要求； 统计功能：对模拟量、状态量等可按照预定义的报警限、变化率限、考核限进行统计处理， 17 产生相应的报警事项和考核结果。并可统计计算最大值、最小值及发生时间、平均值、负荷率、合 格率、设备投运率、设备动作次数等； 提供分时段考核功能，对系统测量数据可按日分不同的时段，每个时段设定不同的考核限进 行考核，考核结果存入历史数据库并由报表模块生成考核报表供用户浏览查询； 对流量数据按预定计划的考核处理，计算超欠值、超欠率并产生报警记录； 提供专门的编辑工具对历史数据进行查询使用，供使用人员分析，统一监控管理全线输送的 运行情况。 2)电子值班功能（手机短信服务） 主要用于管网和端站设备运行发生事项或事故时，立即在第一时间自动通知有关运行、抢修和 管理人员，及时了解情况、及时处理事故； 利用现有的移动/电信通讯网络，实现值班人员的电子值班（异地值班）功能； 系统可预先设定各类事项作为值班事项，并针对不同类型的事项，设定不同的值班员或责任人 的手机号码。值班事项发生后，系统可以自动向值班员和相关责任人发送短信，通知具体事项内容。 3)移动办公功能 支持智能手机和笔记本电脑访问系统； 智能手机移动办公功能：需要从调度生产部门了解信息的相关部门（如抢修班组、营业处等） 可配置智能手机，登录系统，实时浏览查看现场数据信息，系统可定制发布的内容。相关人员也可 以通过智能手机主动请求信息，如抢修人员在现场需要了解的管网信息，设备信息，检修记录等； 笔记本电脑移动办公：笔记本电脑增加上网设备（无线上网卡） ，登录系统通过权限认证以后，可 随时随地浏览整个系统的实时和历史数据。若主管领导外出会议或者其他情况不在办公室，可通过 此方式随时了解到整个燃气管网的运行和各项信息，辅助领导决策办公。监控终端也可以是能上 Internet 网的任何一台计算机。 4)事故处理、追忆功能及事故重演功能 具有全息事故追忆能力。勿需进行烦琐的追忆数据项的选择配置，无论在事故状态下或者正常 时，系统自动按月循环存储全网的变化数据，可将管网事故发生前一段时间和事故发生后一段时间 内的所有追忆数据以趋势图的形式进行显示和打印。 具有事故重演功能。在与事故开关相关联的任一接线图上启动事故重演，画面将自动播放追忆 内容，画面数据按照历史数据的变化情况逐一显示重演，用户可指定画面刷新的时间间隔和追忆数 据的变化周期，并提供快进和快退按钮加速播放浏览，便于调度员观察事故过程中相关设备的运行 18 情况。在事故重演的过程中，不会阻断当前实时信息的查看和报警处理，在事故重演的同时，用户 也可以查看其它未处于事故重演状态的任何实时画面。 5)电动阀门控制功能 系统提供安全可靠的遥控、遥调等控制功能，具有严格的安全和防误操作措施，包括操作员身 份验证，遥控权限审批，对象复述，性质闭锁，设备状态闭锁等； 实现全线输气系统的启动与停输控制； 实现各站的启动与停输控制，可向站控系统发送指令，由站控系统自身完成控制任务； 进行遥控、遥调操作，生成操作过程的全部记录（包括操作员名字、操作时间和操作内容等） ，所有遥控闭锁条件自动判定； 支持批次遥控操作，可按照故障分析的预定方案批次执行； 可限定不同类型用户应用系统功能的权限，各类型用户只能使用已限定的系统应用功能； 可设定操作人员的权限使其只能对某一级别（如压力等级）的设备进行操作； 对象复述是让用户在操作窗口中对先前选中的设备进行二次选择，伴有语音提示，自动检验 被选设备的一致性，避免值班员选错和控错设备； 可自动统计遥控次数和成功次数，并将统计结果存入数据库，根据需要可生成统计报表。 6)WEB 发布功能 客户端可通过浏览器查阅系统的实时信息、历 史信息、各种图形信息、设备运行工况、生产统计报 表等，实现远程生产监视； WEB 浏览界面与实时系统的人机会话界面风格 一致，具有相同的画面显示、画面操作和画面的快照 打印等功能，且报警信息也能实时发布，使得在外地 出差和家庭办公等情况下也能及时掌握天然气系统的运行状况； WEB 浏览必须先登录，合法用户才可以访问系统使用。 7)视频监控功能 在使用 ADSL 宽带、光纤或其它高带宽信道的前提下，可用其 作为远程视频监控的通道，以便更直观地监控站控系统的设备运 行及现场环境情况。主要包含以下几点： 监视和录像功能 利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监 19 控和录像，将被监视目标的动态图像传输到调度控制中心。可在控制中心的工作站上浏览查看各站 的运行设备的录像或图片； 控制功能 被授权的值班人员可对远程摄像机的云台进行预置和控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、 光圈、景深的调整； 图像处理 可以单画面、多面画等模式任意调看图像；支持来自控制中心的云台、镜头的控制命令和图像 切换等命令；对站内每个摄像头进行轮巡，对于有预置位的摄像头其每个预置位都可以参与轮巡， 轮巡的顺序和时间间隔可以设定。 8)抢修预案管理 燃气泄漏或事故发生后，系统立即自动发出警告信息，通知值班员和相关责任人尽快采取措施 处理。 立即启动声音或语音告警，通知值班员； 自动发出紧急事故短信通知相关责任人和分管领导； 自动弹出告警事项窗，指明事故发生时间和燃气泄漏地点等； 自动调出事故发生地的工艺流程图和对应的抢修预案，画面闪烁提示，相关测量数据变色警 告； 值班员可在界面上直接查看事故预案内容及对应的设备台帐信息。 9)显示功能 显示整个输气管网的动态工艺流程、各站的动态工艺流程，在流程图上实时显示运行参数及 设备状态，并可在流程图上直接查询设备台帐信息、运行参数信息、运行统计信息等； 20 采用中文全图形人机会话界面，全屏显示； 显示实时或历史趋势图、棒图、运行报表，允许多个运行参数合在一幅画面中显示； 显示其它自定义画面，如地理接线图、网络结构图、管线工艺图、潮流分布图、饼图、棒图、 模拟表图等，以及遥测信息表、遥信信息表、报警一览表、设备参数表、目录表、通讯录和备忘录 等。各类画面均可显示运行参数，允许不同类型的图形排列在一幅画面中，组合使用； 操作指导、调度指令等显示，对每步操作系统都自动判断，给出提示信息，为调度员正确操 作给予指导； 实时显示系统软件功能模块运行状态、网络设备和计算机设备的运行状态，为调度员或维护 人员及时发现问题和处理问题提供支持； 显示多种动态图元，其组态应用可产生的动画效果； 人机会话功能模块支持一机双屏的显示模式，显示器可独立或组合显示各种图形和窗口信息； 可直接驱动大屏幕投影系统。 21 10) 画面操作功能 采用多窗口技术，允许操作员在工作时操作多幅画面，具有画面漫游、导航和缩放等功能； 具有热点调图、热键调图、拼音调图、循环调图等 多种图形查阅方式，简便灵活； 画面可通过快捷键、工具条按钮、拉框、菜单等方 式对画面进行放大、缩小、整图显示、恢复原尺寸等操作； 可直接用鼠标拖拽画面、点击或拖动滚动条对画面 进行任意漫游； 经权限认证后，可人工设置设备的状态和更改设备的检修、备用等标志。 11) 报警管理功能 提供全方位的报警功能。可在多种画面中直观警告提醒调度人员管网输配系统发生异常，不 同级别的报警可在所有操作员站上接收，报警没有确认时保持闪光。报警内容主要有：参数越限报 警，硬件设备故障报警，系统自诊断报警，电源故障报警，通信故障报警、网络故障报警等； 系统自动跟踪采集来的设备状态和运行参数，其自身也实时地进行自检，有异常情况时立即 生成事项记录并实时存储和发布； 发生报警事件时，自动推出报警画面和事项跟踪窗以显示事件内容，并伴有声音或语音报警， 通知调度人员及时处理； 22 系统对事项按照严重程度的不同，显示不同的图符标记，并分类统计和显示； 提供实时和历史事项的浏览功能，采用简单易用的树状图管理，事项分类清晰，并按时间排 列显示； 各工作站上可分别组态需要显示、报警和打印的事项类型，并可选择需要关注的场站，用于 信息过滤。 12) 打印功能 可在线跟踪打印事项，打印内容能够选择定制，还可人工分类选择打印事项； 定时自动打印或随时召唤打印报表，如班报、日报、月报、年报等。每张表的定时打印时间 可分别设定，报表可在打印前预览，并可按比例缩放打印； 界面显示图形的拷贝与打印，可对图形进行缩放打印，打印比例可在线调节，对打印内容可 先进行打印预览，对超出一页的图形分页打印，也可设置图形的定时打印时间进行定时打印。 13) 控制权限及访问权限的限定 可为用户建立帐号，设置相应的操作权限，分到相应的工作组； 在进行控制和访问之前，用户必须输入用户名和密码，权限符合的用户才可进行操作，否则 给予警告提示并限制使用； 对控制和访问等重要操作，系统自动记录操作过程，包括用户名、操作内容、发生时间等， 23 为明确责任和加强管理提供了辅助手段； 用户对自己的密码可随时更改，以防非法盗用。 14) 报表功能 具有报表生成、报表修改、报表浏览和报表打印等 功能； 报表可根据需要随时召唤浏览和打印，并可以 EXCEL 形式导出； 报表的格式和内容可根据要求进行自定义，此后报 表就由系统自动生成； 可按班、日、月、季、年自动生成各种类型报表，包括生产报表、运行报表、压力报表、考 核报表、运行测控记录报表等等，并支持报表的补生和修复； 报表可嵌入曲线图、棒图、饼图及其它图形，形成图文并茂的图表，表格数据与图形数据源 于同一数据源，可更形象地对照使用； 内置了多种考核统计功能，根据数据库中定义的考核时段、有效限、多级考核限和考核规则 进行运算，极值及发生时间的统计，设备投运率的统计等多种运算，不需二次编程，完全多种应用 需求； 可进行表格内的各种数学运算，运算公式可在线设置和修改； 报表文件采用通用的 EXCEL 格式，方便交流使用； 可通过内置 VBA 进行报表系统的二次开发，扩展报表功能，以满足生产和调度的特殊需要。 15) 人员管理 系统对不同部门和岗位的人员进行分类管理，分配到不同的工作组，对每个人员有详细的描 述，并赋予不同的权限，权限的划分是基于功能划分的，系统对各项功能的使用有着严格的权限限 制，只允许具有相应权限的人员才能使用和控制，每个人员的重要操作都生成事项记录备案，个人 的帐户密码可随时自行修改，避免非法盗用。 16) 组态定义功能 具有多种绘图手段，支持图元和图元组的复 制、粘贴、删除、缩放、对齐、组合、撤消和恢复 等各种常用操作；含有趋势曲线、棒图和饼图的模 板生成工具，一幅曲线画面可以组合多个不同的数 据曲线，每条曲线还可设置报警限、计划、历史等 24 多条伴随曲线，曲线的风格、颜色、线条粗细，坐标轴的刻度等都可以灵活配置； 基于 EXCEL 的报表模板制作工具，可以定制各种类型报表，满足天然气长输中生产和管理的 需要； 系统也单独提供了一个数据库编辑工具进行描述数据库的录入编辑，并可对历史数据库进行 查询； 17) 自诊断和自恢复功能 自动检测判断各场站的运行设备和通信网络的工作状态，当检测到设备故障时产生相应的故 障报警； 自动检测系统自身的网络状态和各软件功能模块的运行状况，如发生异常时自动进行主辅切 换，辅模块立即替代运行，并产生告警信息通知用户，整个过程中系统均照常运行，且保证数据完 整； 系统的软件功能模块发生异常退出后，可自动加载，与模块的主辅切换功能相配合，可保证 系统连续运行。 18) 冗余容错功能 软件上支持多台服务器共同承担 SCADA 任务，在某一单机（服务器）有故障时，系统仍能正 常运作，对系统的操作使用没有任何影响，保证系统不停顿运行。 19) 数据接口和二次开发功能 以 ODBC（Open Database Connect 开放数据库连接） 、ADO（ActiveX Data Object） 、及 COM 自定义接口等方式提供开放的数据访问接口，实现与管理系统或其它自动化系统进行互联，达到资 源共享； 系统嵌入了微软的面向对象的集成开发环境，通过标准的、开放的数据访问接口可访问系统 资源，用户和第三方供应商可根据行业的需要在此基础上进行二次开发，实现不同的应用。 20) 强大的扩展接口功能 接收和响应上一级监控中心的命令，并转发到下一级的监控单元； 可将本系统的数据转发给其它系统（如 MIS 系统） ； 转发的内容能够方便定义，包括系统采集的数据、计算数据、系统时间、通道运行状态和系 统设备自身的运行状态等； 转发信息有着很高的实时性，与系统基本保持同步。 21) 远程诊断和维护功能 可通过 WEB 浏览系统的配置图和通讯网络图，观察系统各计算机、网络和通道的运行工况， 25 判断系统运行是否正常； 以电话拨号的方式将远程维护计算机联入系统，查看系统的自检信息文件进行诊断，也可启 动事项查看器模块查阅系统的异常信息，启动客户端模块，检查各项功能是否正常；若发生异常， 可根据自检文件的提示，对系统进行修正，包括数据库的检查、功能的配置、甚至软件功能模块的 修改等； 利用 Windows 2003 server 的远程维护功能实现对系统进行远程诊断和维护； 所有远程维护功能均需先登录系统得到授权后才可操作。 3.3 调度中心设计调度中心设计 调度中心是整个管网 SCADA 系统的中枢，系统能确保数据采集、存储的及时性、准确性、完整 性、安全性和可靠性，同时系统具有支持系统平台的开放性，支持用户开发、补充和完善用功能。 为了提高系统的可靠性，服务器采用冗余配置，工程师工作站、操作员工作站等均作为局域网 上的一个节点，共享服务器的资源。服务器采用分布式结构，按功能将它们分开设置，以降低单台 服务器的负荷，提高系统的处理能力和可靠性，并便于管理。 3.3.1调度中心网络系统 调度控制中心的局域网（LAN）采用标准的、开放型局域网络结构，支持网络上连接的所有设 备的数据交换。满足实时、多任务、多参数的要求。采用标准的开放型局域网结构，按冗余设置； 能与上位计算机系统联网并进行数据交换；能兼容异种机型工作；可以与异种局域网或同类局域网 的互联。通常网络连接采用交换机，其速率最低为 100Mbps，且易于升级。网上所有设备均可交互 访问，支持 TCP/IP 协议；网络媒介采用 5 类双绞线或光纤。 计算机间网络连接的可靠稳定是进行正常数据交换的基础，本方案局域网的建设采用双网冗余 结构，一旦一条网络异常时，可自动切换到另一条网络，能更好地保障网络连接的通畅和系统的稳 定。 本系统设计方案所采用的交换机、路由器、硬件防火墙均采用国内顶尖品牌。 26 （1）交换机（共 2 套） 主要参数 产品类型：百兆以太网交换机 应用层级：二层 传输速率：10/100Mbps 交换方式：存储-转发 背板带宽：32Gbps 包转发率：2.7Mpps MAC 地址表：8K 端口参数 端口结构：非模块化 端口数量：9 个 27 端口描述：8 个 10/100Base-TX 端口，1 个千兆 Combo 口 传输模式：全双工/半双工自适应 功能特性 网络标准：IEEE 802.3，IEEE 802.3u，IEEE 802.3ab，IEEE 802.3z，IEEE 802.3x，IEEE 802.1Q，IEEE 802.1d，IEEE 802.1X 纠错 堆叠功能：可堆叠 VLAN：支持 IEEE 802.1Q（VLAN） ，整机支持 4K 个 VLAN 支持基于端口的 VLAN QOS：支持端口限速和流限速 支持每端口 4 个不同优先级的队列 安全管理：支持 802.1x，支持单端口最大用户数限制 支持 IP、MAC、端口、VLAN 的组合绑定 支持 MAC 地址过滤 其它参数 电源电压：AC 100-240V 电源功率：10 年； 平均无故障工作时间20000 小时； 安装方式：壁挂式安装，亦可固定于控制柜。 贮存条件：温度:-40+80 度 相对湿度：10%90%RH； 安全栅安全栅 供电：直流独立供电、回路供电； 通道数：直流独立供电、回路供电； 功能：信号隔离传输、变送转换； 认可标准：GB3836-1-2000爆炸性气体环境用电设备 第 1 部分： 通用要求 GB3836-4-2000爆炸性气体环境用电设备 第 4 部分： 本质安全型“i” ； 产品认证：国家级仪器仪表防爆安全监督检验站防爆认证； 41 安全隔离：安全侧与危险侧隔离电压 250V； 使用环境条件：必须安装在不含爆炸性气体的安全环境中，连续工作温度：-20+60 度； 贮存条件：温度:-40+80 度 相对湿度：10%90%RH； 3.5.4安装实例 3.6 工业大用户采集点设计工业大用户采集点设计 3.6.1功能设计 RTU 系统采集现场的传感器、仪表信号等信息，通过 GPRS 通讯网络传送到调度控制中心系 统进行集中监控和管理，完成流量数据、管网压力信号的的采集。 其主要功能： 对现场的工艺变量进行数据采集和处理； 现场其他仪器仪表采用 485 数字信号进行传输； 经通信接口与各类气体流量计等智能设备交换信息； 数据处理，并与主控中心通讯，为调度控制中心提供有关数据； 接受并执行调度控制中心下达的命令； RTU 支持历史存储相关数据，能供主站召测； RTU 可在当地查询终端运行状态及数据信息。 42 3.6.2系统配置 43 3.6.3主要设备 数据采集终端（数据采集终端（RTU） 监测计量终端(RTU)是本公司针对燃气抄表而设计的一款终端数据采集产 品。它支持多种流量计接入、24V 直流输入并且具有监测蓄电池电压的功能。 与上 位主站可通过有线 485 和无线 GPRS 两种方式交互、采用 160*160 大屏幕液 晶显示，具有超大容量存储功能。该产品具有程序远程升级功能。 设备具体功能和参数如下： 强大的监控功能强大的监控功能 8 路 AI 采样：4-20mA；可采集压力、温度等模拟量信号，可检测蓄电池电压等信号； 4 路 DI 采样：可采集开关量信号，如阀门、门禁等； 4 路 DO 输出：可控制阀门、开关等； 智能表数：可接入 16 块智能表； 远程维护：可利用 GPRS 网络远程升级。 丰富的通讯接口丰富的通讯接口 1 路 RS232/RS485/RS422 可选串行通讯接口，支持与表计通讯或直接与计算机通讯； 2 路独立 RS485 串行通讯接口，用于采集下行智能表计数据和接入上行 485 组网； 支持以太网，便于接入现场智能仪表及上传调度中心。 1 路 GPRS 模块用于通过电信网络向主站传输数据，对远端设备进行监控。 友好的人机界面友好的人机界面 中文显示的液晶界面及键盘； 可在线配置智能仪表参数； 可显示智能仪表数据，方便设备调试及故障诊断； 可显示设备的运行状态； 使用条件使用条件 工作温度：3070； 掉电保存：时钟 10 年，数据10 年； 平均无故障工作时间20000 小时； 44 安装方式：壁挂式安装，亦可固定于控制柜。 贮存条件：温度:-40+80 度 相对湿度：10%90%RH； 备注：数据采集终端除可选用我公司的 RTU 终端产品外，可依据客户需求灵活选用国内或国外 产品，如西门子系列 PLC、施耐德系列 PLC、SIXNET 系列无线 RTU 采集终端等国内外知名厂家设备。 安全栅安全栅 供电：直流独立供电、回路供电； 通道数：直流独立供电、回路供电； 功能：信号隔离传输、变送转换； 认可标准：GB3836-1-2000爆炸性气体环境用电设备 第 1 部分： 通用要求 GB3836-4-2000爆炸性气体环境用电设备 第 4 部分： 本质安全型“i” ； 产品认证：国家级仪器仪表防爆安全监督检验站防爆认证； 安全隔离：安全侧与危险侧隔离电压 250V； 使用环境条件：必须安装在不含爆炸性气体的安全环境中，连续工作温度：-20+60 度； 贮存条件：温度:-40+80 度 相对湿度：10%90%RH； 浪涌保护器浪涌保护器 SR 系列通讯专线电涌保护器依据 IEC 和 GB 标准设计，适用于通讯专线、 遥测信号、遥控信号等信号设备的电涌保护。 产品采用标准的接线柱 式接口，可保护 2 条线路。 产品采用两级串联式电路结构，最大负载 电流达 1 5A,可以充分保护采用最新半导体器件的设备。 产品采用模块 化 35mm 导轨安装，安装维护方便。 45 3.6.4安装实例 图片来源：XXXX 燃气-陶瓷厂 46 图片来源：公园路 3.7 管网重要节点采集点设计管网重要节点采集点设计 3.7.1功能设计 其主要功能： 对现场的工艺变量进行数据采集和处理； 现场其他仪器仪表采用 485 数字信号进行传输； 经通信接口与各类气体流量计等智能设备交换信息； 数据处理，并与主控中心通讯，为调度控制中心提供有关数据； 接受并执行调度控制中心下达的命令； RTU 支持历史存储相关数据，能供主站召测； RTU 可在当地查询终端运行状态及数据信息。 47 3.7.2系统配置 3.7.3主要设备 数据采集终端（数据采集终端（RTU） 监测计量终端(RTU)是本公司针对燃气抄表而设计的一款终端数据采集产 品。它支持多种流量计接入、24V 直流输入并且具有监测蓄电池电压的功能。 与上 位主站可通过有线 485 和无线 GPRS 两种方式交互、采用 160*160 大屏幕液 晶显示，具有超大容量存储功能。该产品具有程序远程升级功能。 设备具体功能和参数如下： 强大的监控功能强大的监控功能 8 路 AI 采样：4-20mA；可采集压力、温度等模拟量信号，可检测蓄电池电压等信号； 48 4 路 DI 采样：可采集开关量信号，如阀门、门禁等； 4 路 DO 输出：可控制阀门、开关等； 智能表数：可接入 16 块智能表； 远程维护：可利用 GPRS 网络远程升级。 丰富的通讯接口丰富的通讯接口 1 路 RS232/RS485/RS422 可选串行通讯接口，支持与表计通讯或直接与计算机通讯； 2 路独立 RS485 串行通讯接口，用于采集下行智能表计数据和接入上行 485 组网； 支持以太网，便于接入现场智能仪表及上传调度中心。 1 路 GPRS 模块用于通过电信网络向主站传输数据，