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★北京亞控科技發(fā)展有限公司李澤浩

1　方案目標和概述

系統(tǒng)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(xiàn)有所有換熱站及熱源系統(tǒng)，具備全面監(jiān)控、全網(wǎng)自動平衡、氣象參數(shù)、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(tǒng)、收費系統(tǒng)等擴展系統(tǒng)接口。達到全網(wǎng)熱量平衡，水力平衡，安全節(jié)能運行，優(yōu)質(zhì)高效服務和科學規(guī)范化的管理。實現(xiàn)多熱源聯(lián)網(wǎng)、供熱平衡調(diào)控、節(jié)能優(yōu)化運行、安全運行、智能化運行管理的目標。

系統(tǒng)設計滿足供熱系統(tǒng)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(xiàn)場硬件儀器儀表、PLC、服務器、平臺軟件均采用國產(chǎn)序列產(chǎn)品；實現(xiàn)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(tǒng)中控24小時值班，多終端融合對全廠設備、數(shù)據(jù)進行綜合管理，數(shù)據(jù)記錄電子化、規(guī)范化；平臺提供豐富的接口，便于第三方軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，解決現(xiàn)場采集難、數(shù)據(jù)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(xiàn)場設備層、站控層、平臺層。

其中在設備層采集現(xiàn)場國產(chǎn)PLC數(shù)據(jù)，站點數(shù)據(jù)采用通用驅(qū)動即可進行采集，熱源數(shù)據(jù)通過軟件平臺的OPC接口，實現(xiàn)采集和上傳，在熱網(wǎng)調(diào)度平臺上顯示。二級網(wǎng)及熱用戶可通過API接口對接的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和上傳。

調(diào)度員通過登錄操作員站電腦上的調(diào)度系統(tǒng)客戶端，實現(xiàn)換熱站的遠程調(diào)度控制。同時調(diào)度監(jiān)控層為執(zhí)行終端，數(shù)據(jù)分析、控制指令下發(fā)通過調(diào)度監(jiān)控層來下發(fā)給現(xiàn)場設備。現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)存儲到工業(yè)數(shù)據(jù)庫平臺中。采用亞控科技提供的工業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫軟件平臺KingHistorian，可進行數(shù)據(jù)壓縮，鏡像存儲，接口開放。供熱企業(yè)站點、面積、設備等基礎信息、用戶信息等存在關系數(shù)據(jù)庫中。

在該平臺上基于技術要求進行二次開發(fā)，實現(xiàn)所需功能。數(shù)據(jù)來源于站控層系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)管理。多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，應用大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)能耗管理、設備管理、運行分析、供熱質(zhì)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(tǒng)安全。

2.2　業(yè)務需求

（1）系統(tǒng)：滿足雙機熱備；滿足三級網(wǎng)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(nèi)設備信息、關鍵參數(shù)信息，點擊板換、循環(huán)水泵、補水泵圖標，進入設備數(shù)據(jù)詳細展示界面，展示下位采集的關鍵數(shù)據(jù)；

（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(huán)水泵、補水泵的啟停、調(diào)速、設置頻率參數(shù)，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(xiàn)補水泵和循環(huán)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(tài)配置報警參數(shù)；

（5）歷史查詢：滿足查詢指定變量在設定時間范圍內(nèi)歷史數(shù)據(jù)，將計算結(jié)果分別輸出到歷史數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，并且可以通過點擊井室及關鍵點圖標，進行數(shù)據(jù)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(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、客服系統(tǒng)、營收系統(tǒng)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)中的新加熱力站、報表結(jié)構設計、通訊設備添加、數(shù)據(jù)庫維護等功能，滿足甲方技術人員根據(jù)生產(chǎn)部門的要求自主在系統(tǒng)上增加的新的使用功能要求。采集I/O點數(shù)：滿足至少5萬點采集（以后可擴展至10萬點以上）。

整個系統(tǒng)很容易擴展，可以滿足一個數(shù)據(jù)中心，多個分中心的管理需求。實現(xiàn)信息的一點產(chǎn)生，多點應用。后期增加站點時，也很容易擴容。無需修改系統(tǒng)架構，不對原系統(tǒng)產(chǎn)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(fā)性。平臺的開放性設計還包括開放性網(wǎng)絡、支持多協(xié)議、具有良好的設備兼容性和互通互聯(lián)能力等幾個方面。目前所用到的底層控制系統(tǒng)種類繁多，該平臺提供多種數(shù)據(jù)訪問方式（如OPC、DDE等），保證系統(tǒng)的開放性，并能與第三方軟硬件兼容，實現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫連接。采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產(chǎn)品和開發(fā)技術，保證經(jīng)過該平臺分析處理的數(shù)據(jù)能夠被上層管理系統(tǒng)所用。

采用國內(nèi)專業(yè)組態(tài)軟件廠商（亞控科技）的通用軟件平臺進行開發(fā)，平臺接口豐富、開放。支持和第三方系統(tǒng)的無縫連接，能夠消除信息孤島，實現(xiàn)生產(chǎn)與經(jīng)營管理數(shù)據(jù)的無縫連接。系統(tǒng)提供標準接口以便平臺之外的應用系統(tǒng)訪問平臺的數(shù)據(jù)，這為不同系統(tǒng)之間的協(xié)作創(chuàng)造了條件，保護用戶的投資。

（3）安全性

保證平臺的網(wǎng)絡安全性、數(shù)據(jù)的一致性和完整性。系統(tǒng)結(jié)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(tǒng)，保證了系統(tǒng)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(fā)展。系統(tǒng)設計完成后，也應該能夠讓企業(yè)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(xiàn)技術，包括系統(tǒng)應用平臺、數(shù)據(jù)庫技術、開發(fā)管理工具等。能夠滿足統(tǒng)一設計，分期實施的要求。

（6）可維護性

系統(tǒng)具有完備的網(wǎng)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(tǒng)可維護性強，基于模型化的理念搭建系統(tǒng)，后續(xù)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(lián)實時數(shù)據(jù)即可。

2.4　核心優(yōu)勢

2.4.1組態(tài)式應用開發(fā)技術

使用組態(tài)開發(fā)技術，能夠大大降低應用開發(fā)工作量和開發(fā)難度。系統(tǒng)提供了可視化組態(tài)開發(fā)環(huán)境，提供可視化界面組件計算組件、通訊協(xié)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(tǒng)編程語言方式開發(fā)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(yè)務的IT人員負責或參與系統(tǒng)的運維，提高系統(tǒng)的可用性。

系統(tǒng)中提供基于JavaScript的集成腳本開發(fā)環(huán)境，能夠適應自定義的應用開發(fā)。能夠支持C++、Python等庫的調(diào)用，支持界面組件的擴展和協(xié)議組件的擴展。

支持基于微服務的“松耦合”的應用開發(fā)和部署、管理。

2.4.2軟件安全技術

全連接系統(tǒng)軟件中通過建立統(tǒng)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(wǎng)絡資源實現(xiàn)對云系統(tǒng)重要資源的訪問控制和管理，防止非法訪問。系統(tǒng)支持第三方安全相關軟硬件系統(tǒng)，支持建立全方位的安全體系。

全連接系統(tǒng)服務支持跨系統(tǒng)部署，除支持Windows外，還支持Linux及國產(chǎn)操作系統(tǒng)（銀河麒麟等）、國產(chǎn)CPU（龍芯等），有效提升安全環(huán)境適用性，在特定行業(yè)信息安全方面適用性更廣。

2.4.3核心競爭力

·兼容國產(chǎn)操作系統(tǒng)，支持國產(chǎn)硬件、PLC設備；

·支持移動互聯(lián)網(wǎng)方式的運行模式，訪問隨時隨地；

·支持分布式部署方式，結(jié)構更加優(yōu)化；

·支持超大型分布式解決方案的開發(fā)，性能更加穩(wěn)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(chǎn)管控平臺，適用于全國產(chǎn)化信創(chuàng)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(tǒng)的安全性穩(wěn)定性的同時，建立了標準的工藝流程，可快速復用到其他現(xiàn)場，可以在能源、交通、制造業(yè)、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)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(yè)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(xiàn)了采集監(jiān)控的全棧國產(chǎn)替代。在現(xiàn)狀分析與需求調(diào)研方面，確定由產(chǎn)品、研發(fā)與交付的同事牽頭，梳理產(chǎn)品及行業(yè)所需替代的，如德國talvent、pvss等對標產(chǎn)品與技術特性。對如SCADA、MES等產(chǎn)品尋找國內(nèi)替代廠商進行的調(diào)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(chǎn)，安全融合

加強產(chǎn)品上下游國產(chǎn)化生態(tài)領域的建設，包括與能源領域控制設備、國產(chǎn)CPU、國產(chǎn)操作系統(tǒng)、國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的適配融合，通過一系列融合適配、方案開發(fā)和行業(yè)應用，促進能源企業(yè)國產(chǎn)化落地，解決選型應用難題。

（2）業(yè)務深耕滿足用戶需求

加強產(chǎn)品創(chuàng)新性，針對能源行業(yè)中的系統(tǒng)監(jiān)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(xù)改進

不斷提升產(chǎn)品性能和易用性改進，提高產(chǎn)品在跨平臺、特別是不斷更新發(fā)展的信創(chuàng)平臺下的產(chǎn)品穩(wěn)定性與易用性。

依托亞控Historian數(shù)據(jù)庫的高性能及高兼容度，新的全棧體系化替代方案實現(xiàn)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(yè)未來業(yè)務發(fā)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(xiàn)就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司，主要從事工業(yè)軟件、智能制造等方面的研究。

摘自《自動化博覽》2024年6月刊