★刘杰，李泽浩北京亚控科技发展有限公司

关键词：热力；长输管线；工业软件；智慧城市；信创；SCADA

1　项目概况

1.1　项目背景

根据某热力集团需求，项目需完善过程控制，建立标准化供热工艺；根据现场实际情况，建立一套闭环的报警系统，可自由设定报警，并对发生的报警进行分析，方便管理人员及时确认故障点，同时根据报警等级，及时进行上报或反馈；结合现场设备监测点，以地理信息的形式实现从热源首站到用户末端全过程监控；对供热运行参数进行展示和分析，实现城市供热的数字化监管。

1.2　项目目标

（1）现场硬件仪器仪表、PLC、服务器、平台软件均采用国产序列产品；

（2）实现无人值守，通过供热平台以及远传设备相配合的方式，改变传统中控24小时值班;

（3）多终端融合对全厂设备、数据进行综合管理，数据记录电子化、规范化；

（4）平台提供丰富的接口，便于第三方软件系统数据互联互通，解决现场采集难、数据共享难的问题。打破信息孤岛，建立共享、开放、互联、互通的数据平台，方便供热企业维护、分析、评价和考核；

（5）完善设备控制，实现智能化、自动化控制，真正的实现按需供热；

（6）对供热运行参数进行展示和分析，实现城市供热的数字化监管；实现从热源、换热站、用户室温三个层次数据分析对供热单位进行监管、评价。

1.3　项目痛点

（1）工控软件采集点、访问用户受限制，如计划增加，需二次投入资金；

（2）设备控制大部分采取手动控制，自动控制存在缺陷；

（3）故障报警方式单一，没有进行及时有效的提示（如声光、短信等），也没有汇报给相关负责人，存在严重安全隐患；

（4）服务器配置低，系统运行反应慢，操作延迟高，且无法满足以后扩容需求；

（5）换热站内仪表测量系统不够完善，无法全面掌握站内运行状况，无法为上位机提供分析数据。

2　平台方案

2.1　平台架构（如图1所示）

图1 平台架构图

（1）数据采集层：采集现场隔压站PLC、井室转发串口服务器、电厂DCS通讯卡。

（2）数据存储：连续运行数据存储至工业实时历史数据库。基础信息，报警信息数据存储于关系数据库。

（3）调度监控层：基于亚控KingSuperSCADA组态软件实现所有现场站点的实时运行数据的采集、存储、上传。调度控制指令下发，报警处理等。

2.2　平台需求

（1）系统满足双机热备；

（2）系统整体要求满足三级网络等保要求；

（3）系统需要满足C/S、B/S、App客户端；

（4）满足隔压站所有点数数据采集、满足距离20公里以上长输管网数据采集。

2.3　平台功能

（1）工艺流程图：界面满足展示站内设备信息、关键参数信息，点击板换、循环水泵、补水泵图标，进入设备数据详细展示界面，展示下位采集的关键数据。如图2所示。

图2 工艺流程图

（2）设备控制：满足有权限的管理员可以通过弹窗界面远程控制循环水泵、补水泵的启停、调速、设置频率参数，绘制是否启用补水泵联锁保护按钮，选择是则激活液位低限输入框、点击按钮实现补水泵和循环水泵模式切换、泵组一键启停、一键设定频率。如图3所示。

图3 控制设备图

（3）设备报警：显示实时报警及历史报警信息，并在运行状态配置报警参数。如图4所示。

图4 设备报警图

（4）历史查询：满足查询指定变量在设定时间范围内的历史数据，并可将计算结果分别输出到历史数据报表和趋势曲线。如图5所示。

图5 历史查询图

（5）GIS地图：满足展示管线线路和隔压站、热源厂、电厂数据，并且可以通过点击井室及关键点图标，进行数据自由选择展示。如图6所示。

图6 GIS地图

3　案例亮点

3.1　案例效果

亚控科技助力某热力集团精准供热，实现了采集监控的全栈国产化。在现状分析与需求调研层面，由产品、研发与交付的同事牵头，梳理产品及行业所需替代的对标产品，例如德国telvent、pvss。对如SCADA、MES等产品寻找国内替代厂商进行调研与技术交流，确定可替代方案，后期择机开展兼容适配。

产品主要攻关点如下：

（1）全面国产，安全融合

加强产品上下游国产化生态领域的建设，包括与能源领域控制设备、国产CPU、国产操作系统、国产数据库产品的适配融合，通过一系列融合适配、方案开发和行业应用，促进能源企业国产化落地，解决选型应用难题。

（2）业务深耕满足用户需求

加强产品创新性，针对能源行业中的系统监控、升级维护、管控融合等痛点问题不断进行技术探索与试点应用。

（3）性能和易用性持续改进

不断提升产品性能和易用性，提高产品在跨平台、特别是不断更新发展的信创平台下的产品稳定性与易用性。

依托亚控KingHistorian数据库的高性能及高兼容度，新的全栈体系化替代方案实现了高效迁移。方案将平台效率提升了20%～40%，并降低了IT投资和运维成本，有效提高了整体运营效率，为支撑企业未来业务发展做出了重大贡献。

4　平台技术

4.1　技术特点

（1）可移植性：平台提供丰富的接口，与第三方软件系统实现数据互联互通，如视频监控系统、客服系统、营收系统等。

平台具备良好的技术扩展性功能，无任何技术保密。例如软件系统中的新加热力站、报表结构设计、通讯设备添加、数据库维护等功能，可以满足甲方技术人员根据生产部门的要求自主在系统上增加新的使用功能的要求。采集I/O点数：满足至少5万点采集（以后可扩展至10万点以上）。

整个系统很容易扩展，可以满足一个数据中心、多个分中心的管理需求，实现了信息的一点产生、多点应用。后期增加站点时，也很容易扩容，无需修改系统架构，不对原系统产生影响。

（2）开放性：为适应公司每年新建热力站的扩展性要求，管理中心平台基本常用功能对甲方开放，具有二次开发性。平台的开放性设计还包括开放性网络、支持多协议、具有良好的设备兼容性和互通互联能力等几个方面。目前所用到的底层控制系统种类繁多，该平台提供多种数据访问方式（如OPC、DDE等），保证了系统的开放性，并能与第三方软硬件兼容，实现系统间的无缝连接。该平台采用成熟、通用、符合国际标准的软件产品和开发技术，保证经过该平台分析处理的数据能够被上层管理系统所用。

采用国内专业组态软件厂商（亚控科技）的通用软件平台KingSuperSCADA进行开发，平台接口丰富、开放，支持和第三方系统的无缝连接，能够消除信息孤岛，实现生产与经营管理数据的无缝连接。系统提供标准接口以便平台之外的应用系统访问平台的数据，这为不同系统之间的协作创造了条件，保护了用户的投资。

（3）安全性：保证平台的网络安全性、数据的一致性和完整性。系统结构扁平化，用户的管理权限和控制权限可以灵活设置。具备权限的用户才能操作，从硬件防火墙、服务器，各负其责，全方位的身份认证系统，保证了系统不间断的安全运行。

（4）实用性：在平台功能设计上，首先必须保证平台功能的实用性，满足当前需求，同时兼顾长远发展。系统设计完成后，也应该能够让企业以较低的维护投入而获得较大的效益回报。

（5）先进性：在满足当前平台功能需要的前提下，本着高定位、高起点的指导思想，采用先进的软件设计方法、软件实现技术，包括系统应用平台、数据库技术、开发管理工具等，能够满足统一设计、分期实施的要求。

（6）可维护性：系统具有完备的网络控制、诊断、测试功能和在线故障恢复能力，最终要使用户维护起来方便，维护成本低。系统可维护性强，基于模型化的理念搭建系统，后续增加站点无需修改界面，只需后台维护增加站点基础信息，关联实时数据即可。

4.2　核心优势

（1）组态式应用开发技术

项目基于通用组态平台KingSuperSCADA进行开发，能够大大降低应用开发工作量和开发难度。系统提供了可视化组态开发环境，包括可视化界面组件、计算组件、通讯协议组件等丰富的组件，使用者只需通过拖拉拽方式使用可视化配置界面，能够快速生成应用。与传统编程语言方式开发相比，项目实施周期平均缩短30%~70%，提高工作效率40%，IT维护成本能够降低45%，更加有利于熟悉业务的OT人员负责或参与系统的运维，提高了系统的可用性。

系统提供基于JavaScript的集成脚本开发环境，能够适应自定义的应用开发，能够支持C++、Python等库的调用、支持界面组件和协议组件的扩展，以及支持基于微服务的“松耦合”的应用开发和部署、管理。

（2）软件安全技术

全连接系统软件通过建立统一的访问机制、限制用户的访问权限和所能使用的计算资源和网络资源实现对云系统重要资源的访问控制和管理，防止非法访问。系统支持第三方安全相关软硬件系统，支持建立全方位的安全体系。

全连接系统服务支持跨系统部署，除支持Windows外，还支持Linux及国产操作系统（银河麒麟等）、国产CPU（龙芯等），有效提升了安全环境适用性。其在特定行业信息安全方面适用性更广。

（3）核心竞争力

·兼容国产操作系统，支持国产硬件、PLC设备；

·支持移动互联网方式的运行模式，随时随地访问；

·支持分布式部署方式，结构更加优化;

·支持超大型分布式解决方案的开发，性能更加稳定;

·支持集中维护和管理功能，维护更加方便。

5　推广价值

（1）全信创化的运行环境，不依托靠何国外技术；

（2）采用分布式部署形式，保证了系统的安全性和稳定性，同时使用更便捷、维护更简单；

（3）采用模型化理念建立标准的工艺流程，可快速复用到其他现场；

（4）数据传输采用加密的传输形式，保证数据的安全性。

作者简介

刘　杰（1993-），男，山西临汾人，学士，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事智慧城市解决方案方面的研究。

李泽浩（1999-），男，黑龙江大庆人，学士，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事工业软件、智能制造等方面的研究。

摘自《自动化博览》2024年1月刊