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案例頻道★劉杰，李澤浩北京亞控科技發展有限公司
關鍵詞：熱力；長輸管線；工業軟件；智慧城市；信創；SCADA
1 項目概況
1.1 項目背景
根據某熱力集團需求，項目需完善過程控制，建立標準化供熱工藝；根據現場實際情況，建立一套閉環的報警系統，可自由設定報警，并對發生的報警進行分析，方便管理人員及時確認故障點，同時根據報警等級，及時進行上報或反饋；結合現場設備監測點，以地理信息的形式實現從熱源首站到用戶末端全過程監控；對供熱運行參數進行展示和分析，實現城市供熱的數字化監管。
1.2 項目目標
（1）現場硬件儀器儀表、PLC、服務器、平臺軟件均采用國產序列產品；
（2）實現無人值守，通過供熱平臺以及遠傳設備相配合的方式，改變傳統中控24小時值班;
（3）多終端融合對全廠設備、數據進行綜合管理，數據記錄電子化、規范化；
（4）平臺提供豐富的接口，便于第三方軟件系統數據互聯互通，解決現場采集難、數據共享難的問題。打破信息孤島，建立共享、開放、互聯、互通的數據平臺，方便供熱企業維護、分析、評價和考核；
（5）完善設備控制，實現智能化、自動化控制，真正的實現按需供熱；
（6）對供熱運行參數進行展示和分析，實現城市供熱的數字化監管；實現從熱源、換熱站、用戶室溫三個層次數據分析對供熱單位進行監管、評價。
1.3 項目痛點
（1）工控軟件采集點、訪問用戶受限制，如計劃增加，需二次投入資金；
（2）設備控制大部分采取手動控制，自動控制存在缺陷；
（3）故障報警方式單一，沒有進行及時有效的提示（如聲光、短信等），也沒有匯報給相關負責人，存在嚴重安全隱患；
（4）服務器配置低，系統運行反應慢，操作延遲高，且無法滿足以后擴容需求；
（5）換熱站內儀表測量系統不夠完善，無法全面掌握站內運行狀況，無法為上位機提供分析數據。
2 平臺方案
2.1 平臺架構（如圖1所示）
圖1 平臺架構圖
（1）數據采集層：采集現場隔壓站PLC、井室轉發串口服務器、電廠DCS通訊卡。
（2）數據存儲：連續運行數據存儲至工業實時歷史數據庫。基礎信息，報警信息數據存儲于關系數據庫。
（3）調度監控層：基于亞控KingSuperSCADA組態軟件實現所有現場站點的實時運行數據的采集、存儲、上傳。調度控制指令下發，報警處理等。
2.2 平臺需求
（1）系統滿足雙機熱備；
（2）系統整體要求滿足三級網絡等保要求；
（3）系統需要滿足C/S、B/S、App客戶端；
（4）滿足隔壓站所有點數數據采集、滿足距離20公里以上長輸管網數據采集。
2.3 平臺功能
（1）工藝流程圖：界面滿足展示站內設備信息、關鍵參數信息，點擊板換、循環水泵、補水泵圖標，進入設備數據詳細展示界面，展示下位采集的關鍵數據。如圖2所示。
圖2 工藝流程圖
（2）設備控制：滿足有權限的管理員可以通過彈窗界面遠程控制循環水泵、補水泵的啟停、調速、設置頻率參數，繪制是否啟用補水泵聯鎖保護按鈕，選擇是則激活液位低限輸入框、點擊按鈕實現補水泵和循環水泵模式切換、泵組一鍵啟停、一鍵設定頻率。如圖3所示。
圖3 控制設備圖
（3）設備報警：顯示實時報警及歷史報警信息，并在運行狀態配置報警參數。如圖4所示。
圖4 設備報警圖
（4）歷史查詢：滿足查詢指定變量在設定時間范圍內的歷史數據，并可將計算結果分別輸出到歷史數據報表和趨勢曲線。如圖5所示。
圖5 歷史查詢圖
（5）GIS地圖：滿足展示管線線路和隔壓站、熱源廠、電廠數據，并且可以通過點擊井室及關鍵點圖標，進行數據自由選擇展示。如圖6所示。
圖6 GIS地圖
3 案例亮點
3.1 案例效果
亞控科技助力某熱力集團精準供熱，實現了采集監控的全棧國產化。在現狀分析與需求調研層面，由產品、研發與交付的同事牽頭，梳理產品及行業所需替代的對標產品，例如德國telvent、pvss。對如SCADA、MES等產品尋找國內替代廠商進行調研與技術交流，確定可替代方案，后期擇機開展兼容適配。
產品主要攻關點如下：
（1）全面國產，安全融合
加強產品上下游國產化生態領域的建設，包括與能源領域控制設備、國產CPU、國產操作系統、國產數據庫產品的適配融合，通過一系列融合適配、方案開發和行業應用，促進能源企業國產化落地，解決選型應用難題。
（2）業務深耕滿足用戶需求
加強產品創新性，針對能源行業中的系統監控、升級維護、管控融合等痛點問題不斷進行技術探索與試點應用。
（3）性能和易用性持續改進
不斷提升產品性能和易用性，提高產品在跨平臺、特別是不斷更新發展的信創平臺下的產品穩定性與易用性。
依托亞控KingHistorian數據庫的高性能及高兼容度，新的全棧體系化替代方案實現了高效遷移。方案將平臺效率提升了20%～40%，并降低了IT投資和運維成本，有效提高了整體運營效率，為支撐企業未來業務發展做出了重大貢獻。
4 平臺技術
4.1 技術特點
（1）可移植性：平臺提供豐富的接口，與第三方軟件系統實現數據互聯互通，如視頻監控系統、客服系統、營收系統等。
平臺具備良好的技術擴展性功能，無任何技術保密。例如軟件系統中的新加熱力站、報表結構設計、通訊設備添加、數據庫維護等功能，可以滿足甲方技術人員根據生產部門的要求自主在系統上增加新的使用功能的要求。采集I/O點數：滿足至少5萬點采集（以后可擴展至10萬點以上）。
整個系統很容易擴展，可以滿足一個數據中心、多個分中心的管理需求，實現了信息的一點產生、多點應用。后期增加站點時，也很容易擴容，無需修改系統架構，不對原系統產生影響。
（2）開放性：為適應公司每年新建熱力站的擴展性要求，管理中心平臺基本常用功能對甲方開放，具有二次開發性。平臺的開放性設計還包括開放性網絡、支持多協議、具有良好的設備兼容性和互通互聯能力等幾個方面。目前所用到的底層控制系統種類繁多，該平臺提供多種數據訪問方式（如OPC、DDE等），保證了系統的開放性，并能與第三方軟硬件兼容，實現系統間的無縫連接。該平臺采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產品和開發技術，保證經過該平臺分析處理的數據能夠被上層管理系統所用。
采用國內專業組態軟件廠商（亞控科技）的通用軟件平臺KingSuperSCADA進行開發，平臺接口豐富、開放，支持和第三方系統的無縫連接，能夠消除信息孤島，實現生產與經營管理數據的無縫連接。系統提供標準接口以便平臺之外的應用系統訪問平臺的數據，這為不同系統之間的協作創造了條件，保護了用戶的投資。
（3）安全性：保證平臺的網絡安全性、數據的一致性和完整性。系統結構扁平化，用戶的管理權限和控制權限可以靈活設置。具備權限的用戶才能操作，從硬件防火墻、服務器，各負其責，全方位的身份認證系統，保證了系統不間斷的安全運行。
（4）實用性：在平臺功能設計上，首先必須保證平臺功能的實用性，滿足當前需求，同時兼顧長遠發展。系統設計完成后，也應該能夠讓企業以較低的維護投入而獲得較大的效益回報。
（5）先進性：在滿足當前平臺功能需要的前提下，本著高定位、高起點的指導思想，采用先進的軟件設計方法、軟件實現技術，包括系統應用平臺、數據庫技術、開發管理工具等，能夠滿足統一設計、分期實施的要求。
（6）可維護性：系統具有完備的網絡控制、診斷、測試功能和在線故障恢復能力，最終要使用戶維護起來方便，維護成本低。系統可維護性強，基于模型化的理念搭建系統，后續增加站點無需修改界面，只需后臺維護增加站點基礎信息，關聯實時數據即可。
4.2 核心優勢
（1）組態式應用開發技術
項目基于通用組態平臺KingSuperSCADA進行開發，能夠大大降低應用開發工作量和開發難度。系統提供了可視化組態開發環境，包括可視化界面組件、計算組件、通訊協議組件等豐富的組件，使用者只需通過拖拉拽方式使用可視化配置界面，能夠快速生成應用。與傳統編程語言方式開發相比，項目實施周期平均縮短30%~70%，提高工作效率40%，IT維護成本能夠降低45%，更加有利于熟悉業務的OT人員負責或參與系統的運維，提高了系統的可用性。
系統提供基于JavaScript的集成腳本開發環境，能夠適應自定義的應用開發，能夠支持C++、Python等庫的調用、支持界面組件和協議組件的擴展，以及支持基于微服務的“松耦合”的應用開發和部署、管理。
（2）軟件安全技術
全連接系統軟件通過建立統一的訪問機制、限制用戶的訪問權限和所能使用的計算資源和網絡資源實現對云系統重要資源的訪問控制和管理，防止非法訪問。系統支持第三方安全相關軟硬件系統，支持建立全方位的安全體系。
全連接系統服務支持跨系統部署，除支持Windows外，還支持Linux及國產操作系統（銀河麒麟等）、國產CPU（龍芯等），有效提升了安全環境適用性。其在特定行業信息安全方面適用性更廣。
（3）核心競爭力
·兼容國產操作系統，支持國產硬件、PLC設備；
·支持移動互聯網方式的運行模式，隨時隨地訪問；
·支持分布式部署方式，結構更加優化;
·支持超大型分布式解決方案的開發，性能更加穩定;
·支持集中維護和管理功能，維護更加方便。
5 推廣價值
（1）全信創化的運行環境，不依托靠何國外技術；
（2）采用分布式部署形式，保證了系統的安全性和穩定性，同時使用更便捷、維護更簡單；
（3）采用模型化理念建立標準的工藝流程，可快速復用到其他現場；
（4）數據傳輸采用加密的傳輸形式，保證數據的安全性。
作者簡介
劉 杰（1993-），男，山西臨汾人，學士，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事智慧城市解決方案方面的研究。
李澤浩（1999-），男，黑龍江大慶人，學士，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事工業軟件、智能制造等方面的研究。
摘自《自動化博覽》2024年1月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號