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發布日期：2022-04-27 點擊率：62
1項目概述
1.1 項目背景
城市天然氣企業眾多的場站系統（幾十個至幾百個）分布在全國各地,調控指揮中心如果無法及時準確的獲悉各重要場站的信息，這將給生產調度人員對整體的運營進行正確的評估及決策帶來了很大的麻煩，給各下屬公司下達準確的指導指令帶來很大的困難，很難對未來的形勢和環境進行準確的評估，因此，建設一個完善的生產指揮調度系統有助于改善集團化企業的管理與運營。
1.2 項目意義
管控一體化是指管理與控制一體化，就是利用各種技術，把生產現場的各種數據通過信息網絡系統進行系統集成、技術融合，為企業全面實現信息自動化管理奠定基礎。燃氣集團管控一體化系統的目標是利用先進的計算機技術，實現管理系統與實時生產系統的數據共享，建立輸氣管網管控一體化數據集成平臺。同時，通過對輸氣管網快速響應和優化控制，實現輸氣管網的安全平穩調度，增強生產運行的預警能力、快速反應能力和應急處理能力，縮短事件應對時間，提高管理水平和效益。
1.3 項目目標
燃氣生產運營及輸配調度管理系統是結合計算機、信息與控制技術最新發展，面向燃氣調度監控，整合了燃氣管網監控與數據采集系統(SCADA系統)、燃氣管網地理信息系統(GIS系統)、客戶信息系統(CIS系統，Customer Information System)、仿真系統等系統的數字化管理系統。該系統可以充分利用管網的數據信息，建立燃氣管網運行模型，形成統一的管理平臺和人機界面，監測管網的實時運行狀態，對管網運行工況進行仿真和評估，生成調度策略和緊急搶修策略，保障燃氣管網安全、連續、穩定運行，提高燃氣企業管理水平和運營經濟效益。
生產調度實時數據庫管理平臺主要完成對管網輸配及場站系統數據采集和監視管理任務，將整個遠程站的數據進行處理、分析、存檔并向各遠程站發送調度及控制指令。同時實現管網在線模擬、輸送計劃、泄漏檢測及定位、運行優化、計量管理、模擬培訓等任務，同時提供開放式數據接口來與企業自動化管理平臺連，完成生產調度、維護調度、搶修調度等調度功能模塊；
主調度控制中心的操作人員通過SCADA系統操作員工作站所提供/顯示的管網系統工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、設備運行狀態等信息，完成對整個管網的操作和管理。
燃氣集團管控一體化系統的管理目標:
(1)建立管控一體化網絡體系，改變多個控制系統各自獨立，無法進行綜合分析，無法進行統一規劃和利用全局資源的局面，從目前面向生產過程控制的自動化轉向面向業務管理的信息化，提高管道運營控制和管理水平。
(2)建立管道生產業務的數據集成，徹底實現控制系統與管理系統的數據共享，對控制系統的數據進行更深層次的數據挖掘，實現數據本身的價值，減少信息的浪費，讓企業上層管理者能夠及時、直觀地了解生產現場的運行情況，對生產現場進行可控管理。
(3)基于數據集成平臺，對大量信息進行分析提取，對生產情況、管道狀態等進行數據統計分析、未來趨勢預測、管網狀態仿真、運行方案優化，為管理決策提供支持。
(4)針對燃氣集團運營的獨特性、復雜性和代表性，建立具有高針對性、寬適應度和靈活的管控一體化系統，既能滿足當前業務需求，又能兼顧未來管網大規模改造所帶來的管理和業務調整。
1.4 需求分析
燃氣生產運營系統可分為生產實時指揮運營管理系統，輸配管理系統，視頻系統，GIS系統，管理信息系統等。調度中心運營信息系統需要實時采集生產現場數據，完成運營計劃、運營信息管理，資源實時調配與控制。完成設備運行管理，故障分析，生產報警管理等。相關的仿真系統可以完成管網模擬、仿真、預測的數據信息，信息發布系統可以完成氣候等自然環境信息、經濟發展狀況、城市發展規劃及政府法規指令等信息的發布與管理。系統可根據企業的不同建設周期和不同發展階段來統一規劃，分段建設。采用實時數據庫平臺構建的該信息系統可以構建企業生產運營調度管理系統，構建企業信息門戶。主要特點如下：
基于Internet進行管理和查看，完成購銷存系統；
Intranet的應用和集成，使信息在企業內部共享和應用更便捷充分，易于升級和維護；
模塊化結構，靈活組合，伸縮性強；
圖形化界面，易于掌握使用；
開放式系統，滿足一系列國際標準和事實標準；
系統可靠性高。完全基于瀏覽器方式，管理維護方便；
典型的燃氣生產運營指揮管理系統銷售公司輸配管理軟件可分為開發工具、業務模塊2大部分。開發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。業務模塊分為數據庫、中間件、Web前端框架、業務框架、業務模塊5個部分。
銷售公司輸配管理系統架構圖
2 建設內容及范圍
2.1 系統建設內容
城市天然氣管網生產實時監控及管理系統是以計算機為核心的分布式控制系統，由它完成對管網的監控。它由調度控制中心（完成對城市燃氣管網各站場、遠控截斷閥室的監控、調度管理和優化運行等任務。）、容災后備控制中心、門站區域控制站（SCS）、遠程終端裝置(RTU)、通信系統等組成。
監控中心將通過通信系統與各個工藝場站的站控系統互聯，從而進行數據采集與監控，并實現輸氣調度、設備運行優化、計量管理、管道模擬等任務。監控中心SCADA系統的控制功能分為“中心控制”、“站場控制”、“就地控制”三級控制模式。監控中心的操作人員通過系統所提供的管線壓力、溫度、流量、設備運行狀態等信息，完成對管道全線及場站的運行監控和管理。
l)建立場站數據集成平臺:將場站SCADA實時數據上傳到數據中心實時數據庫中，實時數據庫提供實時數據的管理、存儲、檢索，通過實時數據庫來分析生產情況、匯總和統計生產數據，作為指揮、決策的依據。將實時數據庫和管理數據庫進行集成和整合，建立實時數據與管理數據之間的關系，實現數據的安全共享和利用。
2)實現場站及輸氣管網動態運營管理。主要包括建立管網運行監控管理系統、管網安全預警管理系統、營銷計劃管理系統及管道運行狀態管理系統。
3)實現場站及輸氣管網模擬優化運行和天然氣調度應急決策支持。主要包括建立管網穩態模擬和動態模擬優化及天然氣調度應急決策支持系統。
2.2 系統設計原則
可擴展性—系統的設計上一方面要全面滿足當前環境下的需求及未來一段時間的應用需求，另一方面要能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。
可集成性—從技術發展角度和用戶需求來看，軟件結構本身應能與其它應用系統集成，做到信息共享和資源共享。
互操作性—支持各種主流實時數據庫的數據接口，并通過標準關系數據庫接口(ODBC，OLE DB)實現與ERP及其它MIS系統的數據集成。平臺的開放性保證了今后可從生產管理系統的不同數據模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現互操作。
2.3 系統設計依據
信息系統軟件設計制造標準
l GB/T12505-90 《計算機軟件配置管理計劃規范》
l GB/T13423-1992 《工業控制用軟件評定準則》
l GB8567 《計算機軟件產品開發文件編制指南》
l GBT12504-90《計算機軟件質量保證計劃規范》
l GB/T17544－1998《信息技術軟件包質量要求和測試》
l GB/Z18729-2002 《基于網絡的企業信息集成規范》
安全標準規范
l ISO7498-2安全體系結構
l ISO15408 (GB/T18336)信息技術安全技術信息技術安全性評估準則
l GB17859-1999 計算機信息系統安全保護等級劃分準則
l GB/T18336信息技術安全性評估準則
l JGJ/T16-92《民用電氣設計規范》
l GBJ232-83《電氣裝置安裝工程施工有驗收規范》
l GB/T18728-2002《制造業企業資源計劃系統功能結構技術規范》
l 《企業信息化技術規范》
l 中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例
3 系統整體結構
燃氣管網調度監控系統建設的目標就是實現燃氣管網輸配調度的高度智能化、科學化。調度的依據就是對各種數據信息（實時、歷史、空間、非空間、事件、消息等）科學分析的結果，而數據信息又是所有各種分析的基礎。因此，調度監控系統的基礎就是數據信息，而核心就是實施調度的各種功能模塊，其邏輯結構也可分為三層。
調度監控系統從邏輯上被分為數據采集層、數據管理層和功能實現層。其中數據采集層為軟件系統的基礎層，主要負責各種數據信息的采集，包括：
SCADA信息：燃氣管網各門站、儲配站、調壓站、閥室等處設備運行工況信息，管網各監測點的壓力、溫度、流量等數據信息；
GIS信息：燃氣管網的地理及空間分布信息、管網屬性等；
CIS信息：客戶信息、報修信息等；
仿真信息：管網模擬、仿真、預測的數據信息；
其它信息：氣候等自然環境信息、經濟發展狀況、城市發展規劃及政府法規指令等信息。
典型的燃氣集團網絡拓撲示意圖
從上面的整體系統結構圖可以看出，本系統將劃分為9個功能區：
1）分布式設備數據采集區域，包含多個區域；
2）廣域網數據傳輸網絡；
3）網絡互聯區；
4）實時數據處理區；
5）數據存儲區；
6）應用功能區；
7）安全防護區；
8）數據備份區；
9）畫面展現區。
各個功能區將會在后面部分逐一描述。
3.1 調度監控系統
調度控制中心是城市燃氣SCADA系統的中樞，系統應能確保數據采集、存儲的及時性、準確性、完整性、安全性和可靠性，同時系統應具有支持系統平臺的開放性，支持用戶開發、補充和完善應用功能。
調度控制中心的計算機系統按客戶機/服務器結構設置。局域網采用100Mbps高速以太網。為了提高系統的可靠性，服務器采用雙機熱備、局域網冗余配置。操作員工作站、工程師工作站等均作為局域網上的一個節點，共享服務器的資源。服務器采用分布式結構，按功能將它們分開設置，以降低單臺服務器的負荷，提高系統的處理能力和可靠性，并便于管理。
調度中心各應用及服務信息系統描述如下：
1)SCADA服務器
SCADA服務器主要為生產運營系統提供實時數據管理支撐，主要負責處理、存儲、管理從站場和RTU采集傳送來的實時數據，并為網絡中的其它服務器和工作站提供實時數據。SCADA服務器中運行通信管理軟件，完成與各站場及RTU的通信連接、協議轉換、網絡管理等任務。
2)數據庫服務器
數據庫服務器主要完成歷史數據的存儲、管理，并為網絡中的其它服務器和工作站提供歷史數據服務。能自動恢復通信中斷期間的數據。
3)應用服務器
應用服務器為輸配管理系統提供基礎平臺，該平臺可完成輸配管理，仿真運用，設備故障管理等。模擬仿真服務基于實時數據庫提供的管網運行參數，負責管網的模擬、運行工況仿真、事故工況的處理、需求與供給的在線分析。為管網的運行、事故搶修、流量調度管理提供科學依據。
4)報警服務器
報警管理平臺面向流程行業，可進行報警模型的擴充，豐富報警信息，使用戶可對各類報警源的報警信息進行統一管理和分析。
5)操作員工作站
操作員工作站是調度、操作人員與調度中心計算機監控系統的人機界面（MMI），它在調度控制中心計算機監控系統中作為客戶機，操作員通過它可詳細了解管網的運行狀況并下達命令，它們通過LAN與服務器互聯并交換信息。
6)工程師工作站
工程師工作站是系統工程師的操作平臺。工程師可通過它們對計算機監控系統的數據庫等進行維護和管理；同時還可以對系統進行二次開發，實現其所允許的功能。
3.2 應用服務器數據管理層
數據管理層實際上是一個廣義的數據庫管理系統或叫數據倉庫，主要負責將數據采集層提供的各種數據信息按規范進行分類、處理及中間量計算等，為功能實現層提供快捷、有效的數據源服務。它包括：歷史數據庫、實時數據庫、GIS數據庫、客戶信息數據庫、仿真數據庫等。
功能實現層是調度監控系統的核心部分，主要實現燃氣管網輸配調度管理系統的各種功能，并提供各種輔助工具。主要包括：管網實時運行工況監測、燃氣輸配調度預案制定、管網仿真分析、設備維護管理、應急事故搶修、GPS車輛定位管理、客戶管理、報表生成、信息查詢與發布等。同時，功能實現層還實現系統的人機界面。
通過邏輯分層的分析，我們可以導出調度監控系統的組成結構，整個系統由SCADA軟件、GIS軟件、管網仿真（APPS）軟件和數據庫管理軟件及各種應用模塊組成，如圖所示：
3.3 系統的運行調度要求
生產實時監控及管理系統可以通過遠程信息檢索系統，獲取各個站點中固定不變的系統設置參數和隨時更新的實時數據。各區域的SCADA系統的數據傳輸可以使用VPN通信網絡和CDMA/CDMAX1通信網絡，主系統使用VPN通信網絡，備用系統使用CDMA/CDMAX1通信網絡。
輸配管網上所有場站控制系統均安裝相應的通信接口設備，并處理以下信息：
流量，進站的天然氣流量和出站的天然氣流量，跟蹤監測管網內壓力、流量的平衡狀態，繪制管網的壓力、流量的平衡圖表。
沿整個管網的壓力(和溫度)值，用于監測天然氣沿著管網的壓力梯度;
檢查由于機械破壞、管道腐蝕或土壤沉降等原因而造成的氣體泄漏。
閥井內的積水水位的檢測，用于檢查閥井內的積水狀況。
閥井內的天然氣泄漏的檢測，用于檢查閥井內閥門的漏氣狀況。
重要閥門（安裝在許多站點中）的開關狀態。
通過專用的儀器、儀表測量天然氣的質量、成分、H2S的含量、含水量、其它雜質的含量和氣體熱值。
其他監測設備完整性、安全性的參數，比如：是否有人打開機柜、閥井井蓋，電源的供電情況、本地設備的工作情況等。
每一個本地監控站（SCS）、或遠程終端裝置(RTU/PLC)均具有用于發送和接收數據的本地接口設備，使得調度中心和SCS實現上述遠程監測和控制功能。
本地站內安裝有本地顯示和控制設備，使本地操作員有可能通過調度中心授權的遠程控制命令，來控制本地站的運行。
4 系統產品設計
根據系統設計軟件由以下產品組成：SCADA平臺軟件、企業級實時歷史數據庫、計算引擎軟件、報警管理軟件、關系數據庫軟件、計算服務器、GIS平臺軟件、Web服務器軟件、安全防護軟件及相關應用軟件組成。軟件系統選型采用力控ForceCon一體化集成平臺，該平臺產品覆蓋整個工業信息化領域，通過分布式實時數據庫的特點實現系統間的高效集成、級聯及擴容，可為企業用戶提供一個快速/高效的平臺產品，滿足各種工業信息化企業需求。
平臺產品以“分布式實時數據庫”為核心搭建力控家族“工業控制消息總線”，并支持集成面向服務（SOA）系統架構的“信息服務總線”。消息總線和服務總線提供可靠通用的信息交互機制和廣域服務機制，實現整個系統間的安全高效的數據通信和應用集成。貫穿整個企業信息化業務，可以自由構建不同規模的應用，實現從底層工業現場控制（小型場站系統、嵌入式HMI）、到生產調度指揮管理（SCADA）及上層信息化管理（MES、ERP）的融合。
平臺產品軟件架構圖如下說明：
4.1 SCADA平臺軟件eForceConV5.0
本系統SCADA采用力控SCADA平臺軟件eForceConV5.0，該平臺是以分布式區域實時數據庫為核心，分布式實時數據庫技術可以保證生產數據精確輸出并完成可視化，實時數據庫無限的分層結構可使大型企業信息盡收眼底。力控SCADA平臺組態軟件具有靈活的系統應用架構，可以自由構建不同規模的應用，滿足用戶對企業信息化的多樣性要求，用戶在此基礎上可以靈活的構建適合企業應用的解決方案。
eForceCon具備分布式的數據源管理模式，可視化人機交互界面無需編程，直接通過遠程數據源的組態方式就能與遠程數據庫進行信息交互，完成生產監控、查詢、曲線分析等各項功能。
SCADA平臺功能特性如下說明：
－支持以分布式實時數據庫為系統核心的一體化軟件平臺，具備開放、集成、面向對象的開發環境，系統開發人員可方便使用。
－支持客戶端/服務器（C/S）和B/S（“瘦”網絡客戶端）架構，不同網絡節點以分布式的數據源管理方式來進行信息交互。
－具備軟冗余、硬冗余及雙工熱備冗余模式。
－具備穩定、靈活架構及擴展能力，可支持超過萬點的通訊點數,靈活可靠,易于擴展, 客戶端的添加不影響整體系統的性能，
－具有完整的報警管理能力, 支持ISA18.2的報警標準，可支持多級報警管理、聲光等報警輸出以及參數在線調整等功能。
－提供部署服務器，可管理、編輯、監控遠程節點工程及平臺狀態。
－可提供編程語言供用戶使用，支持用戶自定義函數的開發。
－支持用戶自定義功能和二次開發組件，可以集成第三方插件及可執行程序。
－支持大分辨率的窗口圖形顯示，提供基于面向對象的模板化的可視化開發工具。
－支持將C/S客戶端完整發布到Web上，Web容器支持第三方插件發布。
－軟件開發出的工程應具備項目文件備份功能，并且應支持工程文件口令保護。
－支持使用用戶，權限，優先級，安全區的方式為用戶提供安全驗證。
4.2 企業級實時歷史數據庫pSpace6.1
本系統需要記錄大量的具有時間特征的監控數據，針對數據的讀取、歸檔、查詢和分析做綜合展示，本項目采用不依賴于任何關系數據庫的實時歷史數據庫軟件。企業級實時歷史數據庫軟件運行于數據庫服務器，數據庫服務器可根據要求設定集群冗余（磁盤陣列），實時歷史庫軟件支持集群冗余方式。
實時數據庫系統軟件實現實時采集生產過程裝置數據并連續進行存儲并統計，數據在存儲時根據每個數據點設定的壓縮比參數進行存儲。該軟件可對（系統項目）實現網絡化的生產監視和數據分析，使（系統項目）能夠實時掌握下屬生產企業的安全生產狀況。
力控企業級實時數據庫pSpace是一個高性能、高吞吐能力、可靠性強、跨平臺的實時/歷史數據庫系統，可以用于采集、壓縮、存儲、加工、分析等任何帶有時間特性的生產信息，pSpace提供全系列的工業通訊接口及ERP業務接口，實現生產監控到調度管理的完美整合。能極大地提高企業的智能化及決策的精度和速度。
多平臺的支持能力可運行于Windows以及RedHat、Ubuntu、CentOS等多種Linux操作系統。
企業級實時歷史數據庫pSpace產品特性與指標
支持在線連續存儲，并達到30萬條記錄/秒的存儲速度。
企業級實時歷史數據庫單臺服務器應可以支持100萬點的數據點。
數據壓縮率可高達40:1（50:1）；
數據庫單客戶端單點查詢速度20萬條記錄/秒。
實時歷史數據庫1000個客戶端并發查詢，每秒應可達2萬條記錄。
實時庫應穩定支持256客戶端并發查詢。
4.3 工業報警管理平臺FAlarm
燃氣系統的報警管理是生產調度管理的重要組成，調度中心將通過通信系統與各個工藝場站的站控系統互聯，從而進行數據采集與監控，并實現輸氣調度、設備運行優化、計量管理、管道模擬等任務。監控中心的操作人員通過系統所提供的管線壓力、溫度、流量、設備運行狀態等信息實現生產現場的報警管理，并可以與其他業務系統聯動，實現對管道全線及場站的運行監控和管理。
力控工業智能報警平臺FAlarm可適用于多層監控系統的報警集中管理，采集模塊負責報警的采集可支持各類SCADA、DCS、關系數據庫等報警數據的接入，支持基于標準OPCAE、OPCUA的報警數據采集。中心模塊負責報警的處理、存儲、發布、顯示等功能，提供直觀的報警查詢分析功能，有效的提供報警管理的改進方案，輔助企業實現自底層現場到生產調度的報警集中管理。
報警系統設計
強大的分布式報警、事件處理，支持ISA18.2標準，可以單獨設立報警服務器，獨立管理報警的通知與存儲。
采用樹形結構的區域報警和報警組對象的組合管理方式，支持精確定位報警信息，方便查找與管理；
客戶端能顯示和確認來自分布式網絡上任何服務器上的實時報警；
支持網絡報警及操作事件的數據斷線存儲，并具備自動恢復功能；
支持工業現場報警“雪崩”處理，方便響應大型系統異常及緊急情況；
支持千萬條級別報警記錄存儲，并方便網絡查詢；
支持報警處置與評論，并可根據業務形成報警知識庫
支持高達10個條件報警判斷（H5、H4、H3、HH、HI、LO、LL、L3、L4、L5）；
支持的報警類型有限值報警，偏差報警，變化率報警，開關量報警。可設置十種限值報警，報警支持1-9999種優先級，報警可分0-99組，每個報警點可設置最多10個報警標簽。
報警顯示與查詢
可視化報警的管理組件接收發生的報警信息，可將發生報警的點，數值，報警類型等信息及時輸出，主要功能包括：
支持實現對測點、區域、類型、級別的統計查詢，用戶可根據查詢條件設定統計規則，內置腳本函數也可實現統計查詢功能。
支持自定義的報警顯示擴展與調整，按照報警類別、時間、標簽可方便分類，支持腳本在后臺動態控制。
根據任意數據項作為索引來過濾和分類報警信息，可查詢任一單元、任一時間段內、任一報警級別和類別的歷史報警信息的檢索。
支持查詢窗口帶有內置滾動條、可調大小的顯示列、多項報警選擇、更新的狀態欄、動態顯示類型以及報警優先級顯示顏色。
支持根據用戶需求設定，能夠實現按照發生時間、報警等級的順序自上而下顯示。
支持用顏色變化、聲音、閃爍區別，每一種級別的報警都可設定指定顏色界面和聲音提示，報警聲音可根據需要進行調節和屏蔽。
報警通知支持多媒體語音、視頻、文本語音轉換、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出。
支持將報警信息轉儲到第三方數據庫系統，提供對外的報警查詢接口，方便與第三方軟件進行調用。
4.4 智能生產信息門戶集成平臺FinforWorx
系統采用力控智能生產信息門戶集成平臺FinforWorx搭建企業的管理平臺，該平臺為企業提供生產動態管理駕駛艙、實時決策調度、設備動態管理、生產預警、能源管理等生產應用來持續不斷的改善生產過程，以達到改善企業生產管理的目的。
力控智能生產信息門戶集成平臺完全是模塊化設計，提供基礎的工廠數據建模和各類豐富的分析組件，該平臺可分為采集層、數據層、web服務層、web前端等，從而為企業智能制造的動態生產管理提供數據分析、診斷、展示的門戶平臺。針對節能降耗領域的管控中心建設可提供橫向和縱向能源分析、能源診斷、能源審計、能源設備診斷等管理功能。
智能生產信息門戶集成平臺功能包括：
生產設備管理：包括：生產裝置管理、設備臺賬管理、設備運行管理、設備維護管理等。
計量器具管理：包括：計量器具臺賬、計量器具檢定管理等。
生產計劃管理：包括：產品產能管理、計劃排產管理等。
生產報表管理：包括：生產報表模板、生產日報、月報、季報、年報、生產完成情況統計報表等。
生產調度管理：包括：生產異常情況管理、交接班日志管理、調度日志管理等。
能源管理：包括：能源計量設備管理、能源計劃、實績、成本，及能源統計分析等。
生產過程監控，包括：生產工藝流程圖、能流圖等。
關鍵的績效指標KPI展示、統計過程控制分析SPC等
設備運行效率OEE管理等
4.5 生產調度計算平臺Fycber
本系統需要通過實時歷史數據庫及計算引擎可實現系統的生產調度分析（如排程、預測等）。通過力控實時歷史數據庫提供的海量數據源與計算引擎的多種優化算法相結合，能夠實現在線優化全廠過程自動化系統，保證全廠裝置在實際生產過程中達到優化調度、節能降耗的作用。
力控計算引擎Fcyber基于node.js腳本引擎結合靈活的編程語言，實現海量數據的統計分析、關系數據庫交互以及第三方用戶自定義庫封裝調用等功能。結合力控企業級實時歷史數據庫pSpace、以及離線仿真平臺，可實現從采集、數據處理、數據模型建立、控制策略到全廠綜合自動化在線優化，進而可將企業領導者的經營決策、生產管理和調度信息落實至全廠裝置的實際生產過程中，達到統計分析、優化調度、節能降耗的作用。
計算引擎功能說明：
工程管理
支持工程任務的創建、刪除、修改
支持配置多任務，支持多任務的并行執行
支持工程備份、導入/導出
支持工程加密
任務管理
支持任務的編輯、調試
支持模板功能
任務運行狀態、結果監控
腳本編輯器
支持js腳本
支持復制、粘貼、撤銷
支持高亮、語法檢測、提示聯想
支持任務代碼配置調試、運行調試
函數
支持pSpace函數
支持各類關系數據庫操作函數
支持自定義函數
支持第三方算法調用
ode.js原生支持函數
4.6 工業安全隔離網關pSafetyLik
為了防范黑客及惡意代碼等對底層生產網絡的攻擊侵害及由此引發的生產事故，保障生產系統的安全穩定運行，需要建立生產系統安全防護體系，系統安全防護工作應當堅持安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則，保障底層生產系統的安全。因此在保障生產系統的可靠和安全運行上，提供兩款工業級防護產品以供客戶根據現場實際情況選擇，一種是利用工業網絡安全防護裝置的雙系統，單項隔離傳輸功能，將病毒及網絡惡意行為徹底隔離在外網，做到最大限度的安全防護。另一種是使用白名單的默認禁止機制，為網絡進行邏輯的邊界隔離。
力控pSafetyLik是專為工業網絡應用設計的防護設施，用于解決工業SCADA控制網絡如何安全接入信息網絡（外網）的問題。它與防火墻等網絡安全設備本質不同的地方是它阻斷網絡的直接連接，只完成特定工業應用數據的交換。由于沒有了網絡的連接，攻擊就沒有了載體，如同網絡的“物理隔離”。由于目前的安全技術，無論防火墻、UTM等防護系統都不能保證攻擊的一定阻斷，入侵檢測等監控系統也不能保證入侵行為完全捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。
最高級別安全設備
安全隔離網關是目前最高級別的安全防護設備，用于進行特別重要的區域安全隔離，我們的設備采用硬件加軟件的多重技術保障區域間的物理隔離。
測點級訪問控制
安全隔離網關支持測點級的訪問控制，可以根據具體到點的讀、寫、可見、不可見、進行控制，杜絕誤操作、提高了數據和控制的管理粒度。
安全隔離技術
截斷TCP連接的方法，徹底割斷穿透性的TCP連接，內部采用高位加密技術進行傳輸數據的保護。
內核安全技術
基于Liux裁剪優化后的嵌入式內核，裁剪其它所有無關的網絡服務、系統功能，屏蔽了無關端口，進一步提高了系統安全性和抗攻擊能力。
自檢測自恢復
安全隔離網閘內嵌的高性能工業通信軟件提供完善的系統在線自診斷、故障自動恢復、“看門狗（軟件名稱）”管理等系統功能。
可靠身份認證
自帶專用配置工具，專用配置工具具有身份權限的簽名認證識別和構建高位加密的管理傳輸通道，保障了設備的自身登錄安全性。
高可靠硬件設計
在 PCB 電路板的設計中，加有線性穩壓及濾波裝置，并嚴格按照EDA 對高頻電路設計的要求，設計了單獨的電源層與地層，進一步保證了整個板上電源的穩定性。硬件模塊都采用電子式長壽命設計，設計遵循分布均勻、布局合理的原則，風扇處增加了防護罩，而且緊靠散熱源，起過濾作用，避免灰塵和濕氣；通過增加專用轉接板，起到了更好的加固和抗震作用；
5 系統功能
5.1 生產實時監控與調度系統
調度中心需要實時采集生產現場數據，完成運營計劃、運營信息管理，資源實時調配與控制。
調度控制中心是燃氣統一調度、輸配SCADA指揮系統的中樞，它將對管網和場站進行連續的監控和管理。保證它的可靠性、穩定性、安全性等是至關重要的。系統將確保數據采集、儲存的完整性、及時性、準確性、安全性和可靠性，同時具有支持系統平臺的開放性，支持用戶開發、補充和完善應用功能。
為了保證管網調度控制中心可靠運行，因此除了設置一個主調度控制中心（MCC-Master Cotrol Ceter）外，根據未來發展需要也可以配置一個備用調度中心（BCC-Backup Cotrol Ceter），調度中心負責統一監視、調度、管理全線的生產運行，如下達命令、采集各種數據、協調各個遠方工藝站場和線路截斷閥的運行、處理全線的事故。各個工藝站場和RTU站的站控系統，在正常情況下受調度中心的指揮，為調度中心提供數據，負責本地站的具體操作和聯鎖保護，完成各種具體的操作程序（如流程切換、設備的啟動/停車、；聯鎖保護、過程控制等）。當調度中心發生故障時,容災備份中心高速自動啟動,承擔起整個管網調度任務。
調度控制中心計算機系統的容量不但滿足當前現有的及可預見系統規模的需求，而且考慮到今后發展。在系統結構上不但客戶機在網絡中可分布，服務器在網絡中也應可分布。在需要時，可在網絡中以增加服務器的方式提升整個系統的能力，增加服務器應是只對其進行簡單的組態即可完成鏈接。
5.1.1 調度中心主要功能
調度控制中心是燃氣輸配管網自動控制系統的調度指揮中心，在正常情況下操作人員在調度控制中心通過計算機系統即可完成對輸配系統的監控和運行管理等任務，調度中心采集各個門站、備用氣源站、高中壓調壓站、重要工業用戶、重點壓力檢測點、閥室等現場數據，并對采集的數據進行分析處理，做為整個管網調度依據。調度控制中心主要是對整個燃氣輸配管網進行生產調度，并對各個調壓站、閥室、重點用戶等現場設備狀態進行監控，及時對設備異常狀況進行維護調度，對突發事件進行搶修調度，對整個天然氣輸配管網進行科學的調度和維護。調度中心SCADA系統需要預留和負荷預測、管網仿真、GIS系統、搶修系統等通信接口。
調度中心生產監控及管理系統具有以下主要功能：
對管網輸配系統數據采集和監視管理任務，將整個遠程站的數據進行處理、分析、存檔并向各遠程站發送調度及控制指令。同時實現管網在線模擬、輸送計劃、泄漏檢測及定位、運行優化、計量管理、模擬培訓等任務。主調度控制中心的操作人員通過SCADA系統操作員工作站所提供/顯示的管網系統工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、設備運行狀態等信息，完成對整個管網的操作和管理。
調度中心生產監控及管理系統其主要功能如下：
工藝流程的動態顯示；
大型工業用戶信息管理；
報警顯示、報警管理以及事件的查詢、打印；
實時數據的采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；
歷史數據的歸檔、管理以及趨勢圖顯示；
下達調度和操作命令；
生產統計報表的生成和打印；
標準組態應用軟件和用戶生成的應用軟件的執行；
控制權限的確定；
發布ESD命令；
SCADA系統設備管理及設備報警；
網絡監視及網絡設備管理；
通信通道監視及管理，通信通道故障時主備信道的自動切換；
調度功能（提供生產調度、維護調度、搶修調度模塊）；
與企業自動化管理平臺連接，提供開放式數據接口，進行數據交換；
模擬培訓；
場站視頻監控。
5.1.2 實時監測管網數據
該功能的實現主要借助SCADA系統將分布在主城區各SCS站所采集的管網設備的運行參數匯集到MCC監控界面上來。并結合GIS系統提供的天然氣管網地理信息，將管網各監測點的信息（壓力、溫度、流量等）實時地顯示在MCC的大屏幕監視屏上。同時該信息還通過WEB服務器發布，供聯網的客戶端瀏覽。
5.1.3 顯示各站的動態工藝流程圖
利用實時數據庫和GIS系統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移動方向均可任意指定，并可動態變化。
各SCS站操作運行過程中，工藝參數如壓力、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服務器發布，供聯網的客戶端瀏覽。
5.1.4 實時和歷史數據趨勢圖、棒狀圖顯示
歷史趨勢：根據用戶的需要我們可以將相關的監控點數據生成歷史趨勢圖。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，可以查找故障發生的時間，變化趨勢，從而找出系統的故障原因。
實時趨勢：同樣可以生成實時趨勢圖，用于分析模擬量參數（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參數的變化趨勢，使系統保持最佳運行。
這些信息還可通過WEB服務器發布，供聯網的客戶端瀏覽。
5.1.5 下達調度和操作命令
系統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行器，同時監視指令運行狀況。
5.1.6 報警和事件管理
對于監控站的設備或系統部件故障報警、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后自動處理。系統對任一報警可以用監控站內置喇叭發出聲報警，也可以用將重要參數報警組態為報警出現時輸出到某個數字量輸出點，以驅動外接音響。對于每個報警可以組態為報警發生時系統自動切換至報警參數所在畫面，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的方法是在報警組態的對話框內完成的。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；對過程變量超限數值應給出警告、危險二級報警。
5.1.7 各種報表生成和打印
報表格式可以根據生產的實際要求，通過監控軟件與EXCEL電子表格的動態鏈接，任意定義各類表格及其格式，如班報表、日報表、月統計表，甚至年統計表等等。并且可以統計每一個報表的最大、最小值，做出相應的棒圖、趨勢圖、X-bar圖等數據分析方案，使整個管網運行、設備優化和企業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。
5.1.8網絡監視和管理
管理軟件同樣也能對系統自身的運行進行自診斷并形成報告，監視整個系統的工作運行狀態，以便對系統進行管理和維護。系統具有以下管理功能。
系統的自診斷和故障分析功能
網絡監視及管理功能
通信通道監視及管理功能
系統時間同步功能
設備管理功能
5.1.9權限管理
鑒于精細化管理的要求，系統所提供的所有功能均可以對不同用戶進行授權，所有用戶均可以具有不同的角色和用戶組。權限管理主要包括三部分內容:用戶管理、角色管理、用戶組管理。
1)用戶管理。系統提供了對用戶進行逐個授權的機制，即可以根據用戶的實際職責，在系統中為其賦予不同的角色，而不同的角色會具有不同的功能，通過用戶角色授權后，用戶登錄到系統中將只能使用那些可以看到的菜單項，從而實現了靈活的用戶授權管理。
2)角色管理。在進行用戶授權時，對于每個用戶是以其所具有的角色來確定其功能范圍的，而角色就是與功能溝通的橋梁，每個角色可以具有一個或多個功能，這些功能共同構成一個角色，這樣對用戶進行授權時可以更加清楚簡潔。每個單位可以具有其不同的角色定義，各單位之間互不沖突。
3)用戶組管理。考慮到一個單位內的多個系統用戶可能具有同樣的功能權限，系統提供了用戶組的概念，即可以將需要具有同樣功能的用戶加到同一個用戶組內，然后對這個用戶組進行功能授權。每個單位可以具有不同的用戶組，互不沖突。
5.2生產運營調度管理系統
5.2.1實時運行管理
天然氣輸配系統實施監控的主要目的是監控天然氣輸配系統的高/次高/中壓配氣站、儲配站、調壓閥室、閥井、管網等安全、可靠、穩定、經濟地運行，以保證輸配系統內各個天然氣用戶的供氣需求和安全。
調度監控中心通過生產實時監控及管理系統、依靠管網仿真和SCS的協助，預測輸配管網中短期內的用氣量，以保證天然氣的供需平衡。
實現天然氣的供需平衡，必須有可靠安全的調度管理措施，其具體內容如下：
從高/次高/中壓配氣站獲取天然氣的供氣量和氣質數據。
使用最佳的方式，完成從高/次高/中壓配氣站到各天然氣儲配站和高/次高/中壓管網的輸配，達到管網的供需平衡及安全運行，使管網運行狀態規律地變化。
通過正確適當的儲氣管理（管線和儲配站）和其它技術及商業手段調節，達到長期的供需平衡。
5.2.2優化調度
通過生產調度系統提供的長時間歸檔的生產歷史數據及可視化數據分析工具，操作員可對今后的供氣需求作出近期或遠期的預測。根據負荷預測分析提供的數據報表，合理安排每日/周/月的用氣計劃。根據管網實時模型，可以通過對管道有關參數的計算，對管道的異常工作情況進行分析（地點、時間），模擬分析計算用氣高峰期管線上的壓力分布，分析高峰期每日運行的管道系統的輸送和儲氣性能，對系統是否能夠滿足未來需求提供決策支持。
在此基礎上，可實現儲氣調峰調度的優化，減少儲配站壓縮機開啟的臺數、時間和啟停的次數，實現燃氣輸配的經濟優化運行。
5.2.3調度管理功能
本系統主要完成五個方面的功能:
(l)實現網絡內的任何計算機經過安全授權后，可以瀏覽到基于B/S架構的生產實時數據、站場流程畫面、設備運行狀態、安全監控和預警分析；
(2)實現網絡內的任何計算機經過高級別安全授權后，可以對調度令、運行控制參數、設備運行狀態、銷售計劃、預警參數、管道基礎業務數據進行添加、修改、審批和下達，以達到對天然氣輸配的運行狀態實現可控的目的。
(3)實現網絡內的任何計算機經過查詢授權后，可通過時間、組織機構、數據類型等多種維度對系統內的公共數據、SCADA實時數據、生產數據、營銷數據、應急決策方案等進行綜合查詢和分析。
(4)實現網絡內的任何計算機經過報表授權后，對系統中的各種類型的報表，如生產運行日報、銷售月報、用戶用氣重要參數瞬時報表、銷售計劃等報表等進行查看。
(5)實現網絡內的任何計算機經過系統管理授權后，對系統中的用戶進行角色分配和權限設置。
6系統軟件清單
附北京力控元通科技有限公司介紹
1)使命
力控科技矢志不渝地追求工業自動化及信息化自主裝備的強國之夢，為智能制造、中國創造提供核心平臺軟件及解決方案。讓中國的智能制造自主裝備進入全球先進水平，是力控科技事業追求的出發點和落腳點。人類生產力水平經歷了機器大工業生產、電氣技術革命和計算機技術三次革命。中國在三次產業革命中都做了配角，正在來臨的信息技術革命又將深刻影響人類社會，極大地促進社會進步。在這場革命當中，力控科技將勇做產業革命軍中馬前卒，前進路上助推器。
力控科技立足于以信息化促進自動化，提供管控一體化解決之道，提供成熟的工業自動化與信息化平臺工具及解決方案，讓中國的企業使用中國的智能制造技術，完成中國創造的企業使命。力控科技致力于為中國的智能制造提供實用、先進的落地平臺及工具。
在ICT(IformatioCommuicatioTechology)技術的支撐下，智能制造時代已經到來。絕大多數工廠已實現高度的自動化，沒有實現自動化的情況有兩種情況：一是子系統之間的銜接需要人為干預，二是超出自動控制系統能力范圍的操作需要人為干預。在當今計算機的計算能力、數據處理能力、數據通信能力已經發生了革命性提升的情況下，無人工廠將逐步成為現實。力控科技的全部產品、服務及解決方案都是服務于無人工廠的美好愿景，提供全集成信息化工廠的ICT應用平臺。
2)發展
用戶需求是發展的源動力，而有預見性地發現、發掘用戶需求則是力控科技發展的源動力。力控科技提煉的智能工廠具有以下特征：
強一體化特征
例如，產供銷一體化。即生產過程是按照訂單而進行的，銷售與生產、采購是自動聯動的，過程自動化與CRM系統、供應鏈系統實現無縫一體化，智能工廠是一個“大自動化”系統。
所謂的強一體化，即產供銷子系統之間不是僅僅實現了數據共享，而是實現了具有強邏輯約束關系的自動控制關聯，產供銷儼然是一個系統。信息技術使地球變小的同時，也讓工廠變小了。
強一體化特征的具體表現還有：將廠內數量眾多的DCS等控制系統“變成”一套控制系統；將工廠內多種生產數據庫整合為統一的工廠數據庫；將工廠內多種數據通信系統整合為統一的數據通信系統；等等。
智能化特征
智能制造是為獲得最佳的工廠生產、經營目標，將物聯網、執行機構、工廠大數據系統、知識系統、數據通信系統進行有機整合，而形成的ICT支撐系統。
在力控科技的工廠ICT支撐系統支持下，智能制造將夢想成真。
穩定性與可靠性特征
在一個智能工廠中，工廠的全部運作都交給高度發達的信息化系統來完成，這個系統覆蓋了從原材料采購直至營銷環節，從計劃制定到執行機構的動作。因此這個信息系統的運行可靠性、穩定性、健壯性必須像工業控制系統一樣可靠，這樣的智能工廠才能真正做到“智能化”、“無人化”。力控科技的工廠ICT支撐系統是智能工廠的重要組成部分。
3)實踐
智能制造是中國制造業的未來和希望。制造業轉變增長方式，由數量型向質量／效益型轉變，由環境破壞者向環境友好者轉變，變中國制造為中國創造，首先需要規劃建設高質量、高性能的數字化支撐系統，并逐步增加完善業務模塊。數字化支撐系統是智能制造的基礎，也是智能制造成功與否的關鍵。
近二十年來，力控科技一直承擔和實踐智能制造核心支撐系統的研發，從一個追夢者逐漸成為領導者；力控科技從一棵小樹成長為一片森林，從被動地適應產業環境，變成產業環境的影響者和培育者。
力控科技現有員工350多人，總部位于北京中關村園區，在上海和廣州設有地區性總部，在全國其他地區設有近20個分支機構。力控科技集中了工業自動化軟件、工業數據通信、可信計算、工業大數據等領域國內頂級專家100多名，包括博士生導師、教授級高級工程師、高級工程師、清華大學博士后、博士、碩士、系統分析員和高級程序員等。
85%的中國工業500強是力控科技的用戶，包括中國石油、中國石化、中國海洋石油、神華集團、河北鋼鐵、鞍山鋼鐵、延長石油、中國化工集團、中電投、中船重工、新奧燃氣等等，力控科技已經成為智能制造自主裝備的生力軍，將為我國工業制造裝備系統的自主可控發揮越來越大的作用。
4)引領
力控科技不僅向市場和顧客提供技術先進、穩定可靠的產品，還積極主動地將力控科技多年沉淀、積累的寶貴經驗分享出來，先后參與了多個行業大型項目的規劃、咨詢與總體設計，參與起草了多個專業與行業規范，帶領相關行業的智能化建設規范達到業界領先水平，力控科技本身在這些行業已經處在了橋頭堡位置。
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