山西压缩天然气运城分公司燃气生产运营管理系统

北京三维力控科技有限公司

山西压缩天然气运城分公司燃气生产运营管理系统

北京三维力控科技有限公司

随着城市化的深入，新型城镇化建设对于城市发展提出了更多的要求，人们对于基础设施建设和管理水平的提升有了更高的诉求，伴随着这些智慧市政概念应运而生。然而目前智慧市政的建设还存在很多痛点和难点：智慧市政的建设缺乏总体的规划设计和标准化体系；信息获取手段自动化程度低，缺乏动态更新；信息资源共享程度低，业务协同困难; 信息资源整合滞后，融合共享步履维艰；数据多，但用不上用不好。这些都阻碍了智慧市政建设，是市政行业的机遇，同时更是挑战。

力控科技作为老牌的自动化厂商，自成立以来就一直关注市政行业的发展，实施过多个大型市政项目，这些项目涵盖了城市供排水、供热、供配电、环保、燃气、交通、管廊等专业的监管与精细化管理。比较有代表的项目包括首创爱华水务运营监控管理系统、国内第一条海底隧道厦门翔安海底隧道监控系统、中国石油昆仑燃气生产调度指挥系统等。

力控科技通过多年的行业实践与经验积累，结合现代企业业务模型，推出了以力控ForceCon产品家族为核心的智慧市政解决方案，提供了从生产现场到调度管理指挥以及企业管理信息化的完整的产品体系及解决方案。拥有从企业级实时历史数据库、工厂实时数据采集通信网络化传输平台、工厂实时监控系统、工作流引擎、生产指挥Web平台到生产报表系统等全线产品、技术、服务及解决方案能力。

该解决方案可以实现对各类市政设施及其在线监控数据的采集、存储、处理、异常分析、远程管理、报表分析， 结合GIS技术、通讯技术、互联网技术的最新成果，紧密结合各行业的业务管理流程，以全过程信息化的指导思想，建立包含供水、排水、路灯、燃气、道桥、综合管网的WEB信息发布的综合系统，达成各系统在数据和功能上的统一和共享，实现市政规划、建设、管理业务的信息化、科学化和规范化。

1 项目概述

山西压缩天然气集团运城有限公司是一家国有专业天然气公司，以投资的长输管线、城市管网及部分煤炭物流通道加气站为主营业务。现阶段已经完成运城CNG加气母站，运城-临猗-永济-输气管道，盐湖工业园天然气利用，汽运公司液压子站，河津108、209国道、阳贤等加气站的投产运行。

尽管供气规模在不断扩大，但是该公司目前的信息化建设却严重滞后。目前该公司仍然没有专用于生产运营管理系统的生产网络环境；只有分输站和一个加气站具有SCADA站控和视频监控系统，部分生产数据仍然依靠手工录入；公司依附于集团计划指定管理系统进行上游通知，计量交接，计划申报及财务管理，与下游用户还采用电话申报计划等方式进行管理。这些都严重制约了该公司的发展，建立完善生产运营管理系统已经迫在眉睫。

2 项目需求

山西压缩天然气运城分公司将在运城北相办公楼设立生产运行管理系统中心。现阶段计划完成对北相加气母站、工业区新增站、三个分输站、四个加气站、四个工业用户的监控。至2015年，计划发展至18个加气站，5个分输站，150公里长输管。先期搭建完善生产管理系统是后期扩展的必然条件，系统建设目标如下：

• 实时监测管网数据；

• 显示各站的动态工艺流程；

• 实时显示各加气站加气使用量；

• 实时数据采集、归档、管理以及趋势图显示；

• 历史数据的归档、管理以及趋势图显示；

• 下达调度和操作命令；

• 报警显示、报警管理以及事件的查询、打印；

• 生产统计报表的生成和打印；

• 网络监视和管理；

• 控制权限的确定；

• 视频系统接入；

• 调度中心可对重点远程设备实现监控及紧急制动操作；

• 整个系统的WEB发布，满足用户在任何时间，任何地点都可通过用户认证方式访问此系统；

• 完成计划指定管理系统，即上下游通知，计量交接，计划申报；

• 完成巡线工GIS定位系统接入；

• 完成当地天气预报实时显示；

• 整个系统具有很好的扩展性、伸缩性，使得后期新增站控可以低成本无缝接入。

3 系统架构

该公司燃气生产运营管理系统由母站分输站系统、加气站系统、工业用户监测点控制柜等站控计量系统、远程视频系统、通信系统、调控中心设备（包括操作员站、核心服务器、工业隔离网关、拼接屏显示设备、供电设备等）以及相应的配套软件组成。运营管理系统架构如图1所示。

图1 燃气生产运营管理系统架构图

公司各个分输站和加气站配置一台工业隔离设备，将各个站库的控制柜设备数据采集到工业隔离网关，工业隔离网关将数据进行处理后通过集团专网将加密压缩后的数据包传送到远端调度中心的通信服务器，通信服务器将数据还原后发送到数据库服务器，由实时数据库对数据进行归档存储。系统配备专用的WEB服务器和防病毒服务器，实现远程用户浏览的同时又避免了网络端带来的病毒黑客等对数据平台的直接攻击，增强了系统安全性。实时服务器和通信服务器均采用冗余架构，保证了数据平台的运行稳定。

站控系统软件选用力控eForceCon平台，负责对数据的采集和存储，采用冗余方式部署，避免数据的丢失。安全防护产品采用力控华康工业网络安全网关pSafetyLink，保证现场工业系统安全运行。

调度中心企业级实时历史库采用力控科技的pSpace平台，负责对各作业区的数据归集，计算、分析、压缩存储。工程师站采用力控科技pSpace平台的图形开发工具，负责对系统的维护、修改。操作员站采用力控科技pSpace平台的图形客户端，负责对数据的展示、图表分析、在线运维等。WEB发布采用力控综合发布平台，支持办公网的在线浏览和移动智能的浏览。应用服务器部署门户平台，部署力控科技Fportal平台，负责对数据的分析与展示。

4 系统功能

4.1 实时管网数据监测

借助SCADA系统将分布在主城区各SCS站所采集的管网设备的运行参数汇集到MCC监控界面上来。将管网各监测点的信息（压力、温度、流量等）实时地显示在大屏幕监视屏上。同时该信息还通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

4.2 显示各站的动态工艺流程图

利用实时数据库和强大的绘图工具可以根据用户的要求，随心所欲地绘制三维动态工艺流程画面，将整个工艺流程直观地在计算机上显示出来。可以看到相关开关量、设备的运行/停止、模拟量的实时变化等，图形目标的前景色、背景色及目标的动态移动方向均可任意指定，并可动态变化。

各SCS站操作运行过程中，工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等，可选用表格显示或条形图显示，还可进行组显示、特定显示等。

这些信息还可通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

4.3 实时和历史数据趋势、棒状图显示

历史趋势：根据用户的需要可以将相关的监控点数据生成历史趋势图。通过历史趋势，用户可以查看以前特定某段（点）时间的历史图形记录，可以查找故障发生的时间，变化趋势，从而找出系统的故障原因。

实时趋势：同样可以生成实时趋势图，用于分析模拟量参数（如流量、温度、压力等）的变化趋势，以更好地让操作人员掌握系统参数的变化趋势，使系统保持最佳运行。

这些信息还可通过WEB服务器发布，供联网的客户端浏览。

4.4 下达调度和操作命令

系统操作员可以根据管网输配气的需要，下达调度指令给各SCS站或直接操作任何可以操作的阀门或其它执行器，同时监视指令运行状况。

4.5 报警与事件管理

对于监控站的设备或系统部件故障报警、诊断报警等，管理软件能自动处理。对工艺过程报警管理软件进行报警组态后自动处理。系统对任一报警可以用监控站内置喇叭发出声报警，也可以用将重要参数报警组态为报警出现时输出到某个数字量输出点，以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报警发生时系统自动切换至报警参数所在画面，同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警信息。

每个报警可以组态是否需要打印及打印风格，工作站上显示的报警处均带有日期和时间，同时对报警参数恢复的日期和时间同样进行显示和记录。对于每个报警类型组态的方法是在报警组态的对话框内完成的。报警和打印的时间分辨率最高为1秒。

报警详细内容如下：

报警/事件具有优先显示权，除在流程上单点显示外，还报警或事件状况列表显示，表中至少包括标志符（位号）、数值、说明、时间（年、月、日、时、分、秒）、位置等。

报警具有容易引起警觉的声响输出，具有语音提示功能，报警显示可由操作员抑制或消除，对过程变量超限数值应给出警告、危险二级报警。

4.6 报表的生产和打印

报表格式可以根据生产的实际要求，通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链接，任意定义各类表格及其格式，如班报表、日报表、月统计表，甚至年统计表等。并且可以统计每一个报表的最大、最小值，做出相应的棒图、趋势图、X-bar图等数据分析方案，使整个管网运行、设备优化和企业管理进入全面量化控制过程。利用定时打印设置功能，可以设置定时自动打印各类报表，也可以根据需要人工干预，随时打印所需报表。

4.7 用户权限管理

系统提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，力控的用户管理具备多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作；力控提供了安全区的概念，同级别不同安全区的数据不可以互相操作，保证了数据的分布式的管理。提供基于远程的用户管理，增加更多的用户级别及安全区，管理所有用户的远程登陆信息。

系统运行过程中，常会提出在远程对整个系统的用户进行管理的需求，并且要求可以随时增加和删除用户，对此信息平台软件提供了远程用户登陆和管理功能。

4.8 计划指定管理系统

燃气计划指定管理系统，分为开发工具、业务模块两大部分。开发工具包括工作流配置工具、组织架构配置工具、菜单及权限配置工具3个部分。业务模块分为数据库、中间件、WEB前端框架、业务框架、业务模块5个部分，如图2所示。

图2 销售公司输配管理系统架构图

系统将完成上、中、下游的燃气购销存的管理，具体完成集团通知，上下游能源计划，审批，计量交接及财务管理。整体业务流程分为上、中、下游三大管理模块，根据登陆用户的不同，用户会获得不同的权限，分别对上中游单位进行周日指定用气计划输配审批，完成每周、季、年的输配计划审批。

业务模块管理系统的功能，可以在进一步调研的基础上根据企业的具体需求在原有的平台基础上进行配置和二次开发。

4.9 GPS定位

山西压缩天然气运城分公司已经具备了巡线工巡检管理系统，是南京智屯达公司针对燃气管道及设施巡检定制的《燃气管道设施巡检管理系统》，系统集软件、网络、信息采集等技术为一体，为电位测试桩、管道标志桩、阀室、阀井、阴保站、站场、门站、阀门、各类调压站、储配站等管道设施工作提供了科学的手段，对巡检工作进行综合评估，并自动形成各类统计表，通过该套系统，山西压缩天然气运城分公司管理者在办公室即可了解巡检到位情况。

该系统可以通过巡线工巡检管理系统VGA接口连接至调度中心大屏控制软件（图形处理器）中，以静态电子地图的形式显示到大屏幕中。

4.10 气象监控及显示

系统通过网络引用气象局数据，实现对各个场站天气当日及一周内预测，以及实际温度的大屏显示，便于用户实时了解当地气象条件，结合气象资料进行供气预测、优化比较和管网分析等计算，决定下阶段的制气和供应任务、储气安排、厂站的进出口流量和调压器压力等。确定最合理的调度方案，节约能源，增加效益，提高服务质量。

4.11 视频系统

视频系统为公司领导、调度人员提供安全监控和设备监视，为日常管理、安全管理、防盗提供真实、直观有效的信息。

5 结语

使用力控科技软件产品开发的山西压缩天然气运城分公司燃气生产运营管理系统可以通过调控中心及时准确地获悉所有站库的信息，工作人员可根据调控中心提供的信息全面、实时掌握系统运行参数和工况，对管网运行状态监控分析及调整、协调气源，对紧急情况应急指挥，使整个输配系统保持平稳状态，从而为用户提供高质量的供气服务，减少输配过程中的损失，延长官网使用寿命，保障输配系统安全运行，最终提高企业的运营效率。

即：

节电率36%，可见节约电能的效益十分可观。

5 结语

我国是能源贫乏的国家之一，节能降耗是我们的国策。在全国各城市中集中取暖的换热站成千上万，如果都进行节能改造，节约的电量不可小视。而且，系统运行稳定可靠，实现了无人值守，经济效益和社会效益明显。