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1  項(xiàng)目背景介紹

安徽省皖東北天然氣管道工程地處皖東、北地區(qū)，屬于長(zhǎng)江中下游平原。為實(shí)現(xiàn)構(gòu)建安徽省“三縱四橫一環(huán)”省級(jí)天然氣主干管網(wǎng)，增強(qiáng)天然氣資源的調(diào)配和應(yīng)急供氣保障能力，皖東北天然氣管道工程一期擬（干線和皖北支線）建設(shè)干線和皖北支線，鋪設(shè)管道共計(jì) 187.3km。該天然氣管道工程是由中石化天然氣分公司濟(jì)南調(diào)控中心進(jìn)行集中統(tǒng)一調(diào)控，在合肥新建監(jiān)視中心一座，在滁州管理處設(shè)置 1 套生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)監(jiān)視終端對(duì)皖東北管道進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和管理，沿線站場(chǎng)設(shè)置 4 套站控系統(tǒng)（SCS）和沿線閥室 設(shè)置7 套遠(yuǎn)程終端單元（RTU），以實(shí)現(xiàn)分散現(xiàn)場(chǎng)集中管控，提升工作效率。

其中：

干線：干線管道天長(zhǎng)段自蘇皖省界處秦欄閥室接出，管道沿線途經(jīng)滁州市轄天長(zhǎng)市、來(lái)安縣兩個(gè)縣市。終點(diǎn)在來(lái)安分輸清管站，沿線設(shè)置 2 座站場(chǎng)，即天長(zhǎng)分輸站、來(lái)安分輸清管站；4 座閥室，即秦欄閥室、汊澗閥室、半塔閥室，線路全長(zhǎng) 88.3km，設(shè)計(jì)壓力10MPa，管徑規(guī)格 D1016mm。

皖北支線：起點(diǎn)來(lái)安分輸清管站，終點(diǎn)鳳陽(yáng)末站，管道沿線途經(jīng)滁州市轄來(lái)安縣、南譙區(qū)、明光市、鳳陽(yáng)縣共 4 個(gè)縣區(qū)。沿線設(shè)置 2 座站場(chǎng)，即明光分輸站、鳳陽(yáng)末站；3 座閥室，即張八嶺閥室、管店閥室、小溪河閥室線路全長(zhǎng) 99km，設(shè)計(jì)壓力 10MPa，管徑規(guī)格 D711mm。

管線宏觀走向圖見(jiàn)圖1。

圖1

2  項(xiàng)目目標(biāo)與原則

（1）SCADA系統(tǒng)

皖東北天然氣管道工程是由中石化天然氣分公司濟(jì)南調(diào)控中心進(jìn)行集中統(tǒng)一調(diào)控。在合肥新建監(jiān)視中心一座，在滁州管理處設(shè)置 1 套生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)監(jiān)視終端對(duì)皖東北管道進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和管理，沿線站場(chǎng) 4 套站控系統(tǒng)（SCS）和沿線閥室 7 套遠(yuǎn)程終端單元（RTU）。

本現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），均是采用和利時(shí)國(guó)產(chǎn)自主可控產(chǎn)品，PLC控制系統(tǒng)由和利時(shí)公司的LK系列控制器及相關(guān)設(shè)備組成；ESD控制系統(tǒng)由和利時(shí)公司的LKS的控制器及相關(guān)設(shè)備組成。控制系統(tǒng)的HMI軟件使用和利時(shí)公司HiaPlantSCADA V3.2.0系統(tǒng)軟件。

上述系統(tǒng)均支持CPU冗余和通訊網(wǎng)絡(luò)冗余功能，采用先進(jìn)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用雙網(wǎng)段、雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)備冗余設(shè)計(jì)，同時(shí)服務(wù)器也采取冗余配置，完成站場(chǎng)及上下游閥室各工藝參數(shù)的檢測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和數(shù)據(jù)歸檔等功能，保障管線的安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行。 

（2）通訊系統(tǒng)

光傳輸系統(tǒng)：在天長(zhǎng)分輸站、來(lái)安分輸清管站、明光分輸站、鳳陽(yáng)末站配置STM-64 光傳輸設(shè)備，與管道光纜組成光傳輸系統(tǒng)，為站場(chǎng)SCADA 數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控圖像、視頻會(huì)議、語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及 OA 辦公局域網(wǎng)等業(yè)務(wù)提供傳輸通道。

工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)：利用管道光纜構(gòu)建專(zhuān)用的光纖工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)，用于管道沿線各閥室的數(shù)據(jù)傳輸。站場(chǎng)和閥室的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備利用光纜中獨(dú)立的兩芯傳輸，分兩個(gè)方向傳到就近的站場(chǎng)。閥室的SCADA 數(shù)據(jù)、安防監(jiān)控、話音、陰保等四類(lèi)業(yè)務(wù)首先上傳到就近的站場(chǎng)落地，然后通過(guò)接入站場(chǎng)已有的 SDH 光傳輸系統(tǒng)，并通過(guò)管線通信傳輸專(zhuān)網(wǎng)上傳至濟(jì)南調(diào)控中心和合肥監(jiān)視中心。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：采用 1080P 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字高清系統(tǒng)，TCP/IP 組網(wǎng)方式，重點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)、人員出入及活動(dòng)狀況，預(yù)防意外闖入，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱情，確認(rèn)設(shè)備故障、非法入侵,做到事前預(yù)防，同時(shí)可保留影像資料，用于事后追溯。監(jiān)控前端采用 200 萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)，包含：智能半球機(jī)、智能高速球機(jī)、一體化云臺(tái)攝像機(jī)，防爆區(qū)選用防爆型監(jiān)控前端，主要設(shè)置在場(chǎng)區(qū)內(nèi)工藝裝置區(qū)、主要出入口、圍墻四周、機(jī)柜間和控制室內(nèi)。圖像采用 H.265 壓縮，1080P 存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間 90 天。 系統(tǒng)為三級(jí)結(jié)構(gòu)：站場(chǎng)級(jí)監(jiān)視、合肥監(jiān)視中心和管理處監(jiān)視、濟(jì)南調(diào)控中心級(jí)監(jiān)視。

3       項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

（1）SCADA系統(tǒng)分站原則

（2）SCADA系統(tǒng)軟件特點(diǎn)

①核心技術(shù)自主研發(fā)，杜絕卡脖子現(xiàn)象。

②基于QT的C++進(jìn)行研發(fā)，提供開(kāi)放性接口以及定制化需求，與其他系統(tǒng)融合度高。

③具有高安全性設(shè)計(jì)，軟件提供基于數(shù)據(jù)的安全機(jī)制和設(shè)計(jì)完整的數(shù)據(jù)安全訪問(wèn)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全機(jī)制。

④系統(tǒng)采用OT+IT總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，OT總線負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)到實(shí)時(shí)庫(kù)/歷史庫(kù)的傳輸、以及基礎(chǔ)服務(wù)、組態(tài)工具和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通訊；IT服務(wù)總線負(fù)責(zé)服務(wù)實(shí)現(xiàn)框架和管理機(jī)制，使各個(gè)應(yīng)用組件的交互。

⑤支持十幾種主流工業(yè)通訊協(xié)議的采集和轉(zhuǎn)發(fā)。

⑥支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)。

⑦支持模塊化組態(tài)，并提供快捷工具提高組態(tài)效率。

⑧支持流程圖、趨勢(shì)、報(bào)警、日志、報(bào)表、權(quán)限管理、用戶(hù)管理等功能模塊。

⑨同時(shí)支持C/S、B/S、M/S架構(gòu)，可提供客戶(hù)端、WEB、APP展現(xiàn)方式。

⑩提供了WebService、WebAPI、API等多種形式的、豐富的對(duì)外接口，便于與第三方系統(tǒng)進(jìn)行定制化信息交互。

（3）項(xiàng)目總體實(shí)施情況

①項(xiàng)目準(zhǔn)備：召開(kāi)項(xiàng)目溝通會(huì)，交流確定項(xiàng)目調(diào)試安排、進(jìn)度要求，功能要求、流程圖組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)、以及通訊方式等；

②項(xiàng)目實(shí)施：成立項(xiàng)目執(zhí)行小組，建立項(xiàng)目溝通群，所有問(wèn)題群內(nèi)實(shí)時(shí)溝通，項(xiàng)目經(jīng)理全程掌控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況；

③梳理設(shè)計(jì)文件，確定軟件的功能要求，無(wú)法滿足的及時(shí)反饋，定制開(kāi)發(fā)計(jì)劃；

④搜集用戶(hù)資料，整理資料，討論軟件的架構(gòu)，組態(tài)內(nèi)容；

⑤根據(jù)PLC廠家提供的資料，組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立油氣行業(yè)專(zhuān)用符號(hào)庫(kù)和算法功能塊，創(chuàng)建流程圖模板，搭建軟件基本框架，完成功能測(cè)試；

現(xiàn)場(chǎng)搭建軟件框架，完成現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)，在用戶(hù)見(jiàn)證下完成現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試及軟件的功能檢驗(yàn)；

4   效益分析

（1）通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施編寫(xiě)發(fā)布了《工軟公司油氣行業(yè)HMI設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》、《皖東北天然氣管道工程一期（干線和皖北支線）SCADA系統(tǒng)報(bào)警分析報(bào)告》、《皖東北天然氣管道工程SCADA系統(tǒng)操作手冊(cè)》等技術(shù)文檔，完成了油氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)庫(kù)的建設(shè)，為后續(xù)同類(lèi)項(xiàng)目提供標(biāo)準(zhǔn)模板和指導(dǎo)依據(jù)。

（2）該項(xiàng)目憑借良好的服務(wù)態(tài)度及過(guò)硬的技術(shù)手段，贏得了業(yè)主的一致好評(píng)，對(duì)和利時(shí)自主研發(fā)的HiaPlantSCADA系統(tǒng)軟件品質(zhì)給予了極大的肯定，客戶(hù)贈(zèng)予錦旗與表?yè)P(yáng)信，同時(shí)，繼此項(xiàng)目以來(lái)中石化皖東北二期三期項(xiàng)目，中石化辛集-贊皇長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目都已成功中標(biāo)，達(dá)到了市場(chǎng)宣傳效應(yīng)。

（3）本次涉及自控系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)兩部分，項(xiàng)目范圍包含LK、LKS、SCADA、信息安全、通訊系統(tǒng)等多個(gè)產(chǎn)品線，在行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)示范性，對(duì)公司具有重大意義。同時(shí)引入2.5D技術(shù)，算法，符號(hào)庫(kù)等功能，項(xiàng)目可參觀性強(qiáng)。

（4）和利時(shí)自主研發(fā)的LK PLC和HiaPlantSCADA在此項(xiàng)目上得到成功應(yīng)用，是自主工業(yè)領(lǐng)域芯片、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、工業(yè)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與油氣長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目的完美耦合，擺脫了國(guó)內(nèi)工控系統(tǒng)核心技術(shù)對(duì)國(guó)外的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)的全面國(guó)產(chǎn)化，不僅推動(dòng)了天然氣管道行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還提升了行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

（5）從經(jīng)濟(jì)上，SCADA系統(tǒng)的引入顯著提升了管道的自動(dòng)化監(jiān)控和管理水平，確保了管道的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，優(yōu)化了整體運(yùn)營(yíng)效率，大量減少人工操作和監(jiān)控，從而降低人力成本，從一定程度上有效預(yù)防或減少因故障導(dǎo)致的停輸，管道泄露等帶來(lái)的損失。

和利時(shí)自主研發(fā)的LK PLC和HiaPlantSCADA軟件在此項(xiàng)目上得到成功應(yīng)用，是自主工業(yè)領(lǐng)域芯片、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、工業(yè)軟件、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與油氣長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目的完美耦合，擺脫了國(guó)內(nèi)工控系統(tǒng)核心技術(shù)對(duì)國(guó)外的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)的全面國(guó)產(chǎn)化，不僅推動(dòng)了天然氣管道行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還提升了行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。