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★北京亞控科技發展有限公司李澤浩

1　方案目標和概述

系統設計滿足先進性、開放性、可擴展性強、安全性、兼容性強、維護方便的要求。針對現有所有換熱站及熱源系統，具備全面監控、全網自動平衡、氣象參數、負荷預測、能耗分析、手機APP等功能，同時預留地理信息、室溫采集、客服系統、收費系統等擴展系統接口。達到全網熱量平衡，水力平衡，安全節能運行，優質高效服務和科學規范化的管理。實現多熱源聯網、供熱平衡調控、節能優化運行、安全運行、智能化運行管理的目標。

系統設計滿足供熱系統分別在冬季初末寒期、冬季高寒期、事故補水的不同階段的運行目標。擴展簡單、便捷。無需更改設計架構，至少保障平臺5~10年以上的擴展性和使用性。

本項目現場硬件儀器儀表、PLC、服務器、平臺軟件均采用國產序列產品；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，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；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。

2  方案介紹

2.1　方案架構

軟件平臺在設計上采用多層體系架構，分為現場設備層、站控層、平臺層。

其中在設備層采集現場國產PLC數據，站點數據采用通用驅動即可進行采集，熱源數據通過軟件平臺的OPC接口，實現采集和上傳，在熱網調度平臺上顯示。二級網及熱用戶可通過API接口對接的形式實現數據采集和上傳。

調度員通過登錄操作員站電腦上的調度系統客戶端，實現換熱站的遠程調度控制。同時調度監控層為執行終端，數據分析、控制指令下發通過調度監控層來下發給現場設備。現場采集到的數據存儲到工業數據庫平臺中。采用亞控科技提供的工業實時歷史數據庫軟件平臺KingHistorian，可進行數據壓縮，鏡像存儲，接口開放。供熱企業站點、面積、設備等基礎信息、用戶信息等存在關系數據庫中。

在該平臺上基于技術要求進行二次開發，實現所需功能。數據來源于站控層系統，實現企業的生產管理。多系統數據融合，應用大數據分析，實現能耗管理、設備管理、運行分析、供熱質量分析等功能。各級管理者通過CS客戶端進行展示，保證平臺系統安全。

2.2　業務需求

（1）系統：滿足雙機熱備；滿足三級網絡等保要求；滿足C/S、B/S、APP客戶端；

（2）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；

（3）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連鎖保護按鈕，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；

（4）設備報警：顯示實時報警及歷史報警信息，并在運行態配置報警參數；

（5）歷史查詢：滿足查詢指定變量在設定時間范圍內歷史數據，將計算結果分別輸出到歷史數據報表和趨勢曲線；

（6）GIS地圖：滿足展示管線線路，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。

2.3　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、營收系統等實現數據共享。

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，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的新的使用功能要求。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。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。

2.4　核心優勢

2.4.1組態式應用開發技術

使用組態開發技術，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，提供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IT人員負責或參與系統的運維，提高系統的可用性。

系統中提供基于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，支持界面組件的擴展和協議組件的擴展。

支持基于微服務的“松耦合”的應用開發和部署、管理。

2.4.2軟件安全技術

全連接系統軟件中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），有效提升安全環境適用性，在特定行業信息安全方面適用性更廣。

2.4.3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，訪問隨時隨地；

·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。

3　代表性及推廣價值

3.1　推廣價值

亞控智慧供熱生產管控平臺，適用于全國產化信創推廣場景，不依托任何國外技術，采用了分布式部署形式和模型化理念，保證了系統的安全性穩定性的同時，建立了標準的工藝流程，可快速復用到其他現場，可以在能源、交通、制造業、生態環境、農林牧漁、水利、平安安防、住房建筑、應急管理、煙草、國防科工等行業進行推廣。

3.2　示范意義

亞控科技助力大同熱力精準供暖供熱實現了采集監控的全棧國產替代。在現狀分析與需求調研方面，確定由產品、研發與交付的同事牽頭，梳理產品及行業所需替代的，如德國talvent、pvss等對標產品與技術特性。對如SCADA、MES等產品尋找國內替代廠商進行的調研與技術交流，確定可替代方案，后期擇機開展兼容適配。

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痛點需求、升級維護、管控融合等痛點問題進行不斷的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改進，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Historian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。

作者簡介：

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6月刊