論燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)的設計以及應用

1、<p>　　論燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)的設計以及應用</p><p>　　摘要：近幾年隨著國家大力發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)，對燃氣企業(yè)燃氣輸配管理信息化要求越來越高。逐步建立起燃氣數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、地理信息管理系統(tǒng)（GIS）、安防系統(tǒng)、車輛調(diào)度管理系統(tǒng)（GPS）、輔助決策系統(tǒng)（包括管網(wǎng)仿真、負荷預測系統(tǒng)）等多個燃氣調(diào)度輸配管理信息化管理子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的建立極大地提高了企業(yè)管理水平、經(jīng)濟效益和管網(wǎng)運行

2、的安全性。本文主要提出燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)建設的設計思路和方法。 </p><p>　　關鍵詞：輸配調(diào)度；SCADA；GIS；GPS </p><p>　　中圖分類號：TU996.6文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　1． 系統(tǒng)組成及功能 </p><p>　　燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)為燃氣企業(yè)對燃氣生產(chǎn)、產(chǎn)銷、管網(wǎng)運行狀態(tài)、設備資產(chǎn)

3、管理、用氣安全管理等提供現(xiàn)代化的管理手段。它對提高燃氣管網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔，實現(xiàn)燃氣輸配調(diào)度自動化與現(xiàn)代化。 </p><p>　　燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、輔助決策支持系統(tǒng)（管網(wǎng)仿真系統(tǒng)、負荷預測系統(tǒng)、泄露檢測定位）等子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)提高了燃氣企業(yè)生產(chǎn)管理、設備管理、安全管理、急搶修管理、輔助支持等五大部分管理手段和效率。 <

4、;/p><p>　　輸配調(diào)度各子系統(tǒng)具有以下功能： </p><p>　　1.1 SCADA系統(tǒng) </p><p>　　SCADA系統(tǒng)融合了先進的計算機技術、現(xiàn)場總線技術、網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)庫技術、HMI技術、控制技術等，實現(xiàn)對燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)的進氣、計量、輸配、調(diào)壓全過程的監(jiān)控、管理和調(diào)度，能實現(xiàn)生產(chǎn)信息、管網(wǎng)狀況的自動化收集、分類、傳送、整理、分析和存儲，為其他信息化系

5、統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。 </p><p>　　SCADA系統(tǒng)主要實時監(jiān)測管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、動態(tài)顯示管網(wǎng)運行流程圖、顯示采集的歷史/實時趨勢、下達調(diào)度和操作命令、報警和事件管理、網(wǎng)絡監(jiān)視和管理、生成各種數(shù)據(jù)報表等功能模塊組成。 </p><p>　　1.2 GIS系統(tǒng) </p><p>　　GIS系統(tǒng)為用戶提供一套管理燃氣輸配管網(wǎng)空間及屬性信息、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合查詢、統(tǒng)計及輸出、

6、可以有效進行緊急事故處理、并可與SCADA系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)集成使用的管理系統(tǒng)。 </p><p>　　GIS系統(tǒng)主要由圖形基本操作模塊、管網(wǎng)設施管理模塊（設備臺賬管理）、管網(wǎng)制圖系統(tǒng)、管網(wǎng)綜合查詢系統(tǒng)模塊、管網(wǎng)綜合統(tǒng)計模塊、搶修輔助決策系統(tǒng)模塊、系統(tǒng)維護管理模塊、WEB GIS子系統(tǒng)、移動GIS子系統(tǒng)（PDA）等組成。 </p><p>　　1．3應急搶修系統(tǒng) </p>&

7、lt;p>　　應急搶修系統(tǒng)利用GIS系統(tǒng)、客戶服務系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)及GPS系統(tǒng)分析事故原因，針對不同管網(wǎng)事故模式自動生成相應的科學、合理的應急預案，為搶修部門提供決策支持。應急搶修系統(tǒng)根據(jù)SCADA系統(tǒng)、客戶服務系統(tǒng)獲取事故報警信息，利用客戶服務系統(tǒng)提供的用戶信息，分析出影響到用戶數(shù)量及范圍，根據(jù)應急預案等級劃分標準，系統(tǒng)自動識別需要啟用哪級預案。通過GIS系統(tǒng)自動對搶修點進行定位、顯示相關閥門、調(diào)壓器、管線、用戶信息并提供最

8、優(yōu)關閥方案。利用GPS系統(tǒng)自動調(diào)度離事故現(xiàn)場最近的搶修車輛和人員到現(xiàn)場搶修，將事故影響限制在最小范圍內(nèi)。 </p><p>　　應急搶修系統(tǒng)由應急預案等級劃分模塊、應急過程管理模塊、應急信息發(fā)布模塊、道路封鎖管理模塊、風險評估系統(tǒng)模塊、短信群發(fā)功能模塊、與GPS系統(tǒng)集成、與GIS系統(tǒng)集成、與CIS系統(tǒng)集成、與SCADA系統(tǒng)集成模塊等組成。 </p><p>　　1.4 GPS系統(tǒng) <

9、/p><p>　　GPS系統(tǒng)是綜合GPS、GIS、GPRS（或CDMA1X并容合GSM）無線通信技術，為燃氣用戶提供各種運輸車輛的調(diào)度管理的系統(tǒng)軟件。提供了對公司車輛進行高效和科學化的管理手段。 </p><p>　　GPS系統(tǒng)主要功能有車輛實時定位、車輛監(jiān)視控制、車輛調(diào)度管理、車輛報警處置、短信語音通信等。 </p><p>　　1.5 輔助決策系統(tǒng) </p&g

10、t;<p>　　輔助決策系統(tǒng)用于解決和優(yōu)化城市燃氣復雜管網(wǎng)、多氣源燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)，建立管網(wǎng)實時運行模型，分析SCADA系統(tǒng)采集的管網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，對管網(wǎng)的異常運行工況進行分析，模擬分析計算用氣高峰期管線上的壓力分布，分析高峰期每日運行的管道系統(tǒng)的輸送和儲氣性能。 </p><p><b>　　2．系統(tǒng)設計原則 </b></p><p>　　燃氣輸配調(diào)度

11、管理系統(tǒng)需要調(diào)動企業(yè)各個部門的力量，將企業(yè)生產(chǎn)運營流程及管理模式運用現(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術、計算機、軟件及控制技術等建設成現(xiàn)代化信息管理平臺。通過對企業(yè)生產(chǎn)運營及安全管理流程進行優(yōu)化和業(yè)務創(chuàng)新，建立現(xiàn)代企業(yè)管理制度，提高燃氣企業(yè)經(jīng)濟效益和社會滿意度。 </p><p>　　燃氣輸配調(diào)度管理系統(tǒng)建設一般遵循總體規(guī)劃，分步分期建設，各項功能和規(guī)模伴隨著企業(yè)生產(chǎn)需求和企業(yè)發(fā)展而不斷完善和發(fā)展。系統(tǒng)設計原則如下： </p

12、><p>　　（1）總體規(guī)劃（2）制定標準（3）系統(tǒng)安全性（4）系統(tǒng)先進性（5）系統(tǒng)可擴展性和開放性（6）系統(tǒng)可靠作性和易用性（7）建立公用數(shù)據(jù)庫平臺（8）應采用性價比高的系統(tǒng)（9）建立統(tǒng)一管理平臺 </p><p>　　燃氣輸配調(diào)度系統(tǒng)設計的核心就是保證數(shù)據(jù)完整性和可靠性以及各個子系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。SCADA系統(tǒng)為整個輸配調(diào)度管理系統(tǒng)提供管網(wǎng)運行實時工藝數(shù)據(jù)，只有SCADA提供完整、準確和

13、穩(wěn)定的實時工藝數(shù)據(jù)，才能掌握輸配管網(wǎng)實際運行情況，確保管網(wǎng)運行安全。提高管網(wǎng)仿真和負荷預測結果精度，生成正確的輸配調(diào)度策略和緊急搶修預案。 </p><p>　　2.1 SCADA系統(tǒng)結構設計 </p><p>　　典型SCADA系統(tǒng)結構設計見圖1： </p><p>　　SCADA系統(tǒng)主要由調(diào)度監(jiān)控中心、網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)、本地監(jiān)控站及現(xiàn)場檢測儀表、傳感器、變送器、執(zhí)行

14、機構等部分組成。邏輯上可以將三SCADA系統(tǒng)劃分為中心調(diào)度層、網(wǎng)絡通信層和本地監(jiān)控層： </p><p>　　第一層：中心調(diào)度層 </p><p>　　主要SCADA服務系統(tǒng)、通信服務系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等構成。 </p><p>　　第二層：網(wǎng)絡通信層 </p><p>　　系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信包括局域網(wǎng)通信、廣域網(wǎng)通信兩部分。 </p>

15、<p>　　第三層：本地監(jiān)控層 </p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性解決方案 </p><p>　　根據(jù)SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡結構設計，為了解決SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性，需要分別從三個組成部分分別考慮予以設計。 </p><p>　　2.2.1選擇可靠的性價比高硬件設備，包括現(xiàn)場檢測儀表、執(zhí)行機構、控制系統(tǒng)設備和中心服務器、網(wǎng)絡設備

16、和工作站等硬件設備；只有選用可靠的硬件設備是保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎。 </p><p>　　2.2.2施工要規(guī)范：燃氣是易燃易爆物品，因此在施工過程中一定要嚴格按照國家相關防爆危險區(qū)域施工標準進行施工，燃氣SCADA系統(tǒng)施工一定要有專業(yè)的有施工資質(zhì)廠家進行施工，布線接線及設備安裝要規(guī)范可靠。 </p><p>　　2.2.3防雷設計：燃氣場站及管網(wǎng)都在室外，因此在設計燃氣SCADA系統(tǒng)時，要進

17、行防雷設計，雷電尤其是感應雷會對儀控設備造成損壞，影響到系統(tǒng)的運行安全和穩(wěn)定。 </p><p>　　2.3各子系統(tǒng)安全設計 </p><p>　　2.3.1防病毒系統(tǒng)和網(wǎng)絡隔離系統(tǒng) </p><p>　　系統(tǒng)要建立安全策略和運行管理機制、安全規(guī)章制度建設的意見，以身份鑒別、訪問控制、網(wǎng)絡隔離、數(shù)據(jù)加密等安全技術為基礎的實用、高效、高度可靠的信息化整體安全體系結構實

18、施方案，建立完整防病毒管理體系。 </p><p>　　2.3.2數(shù)據(jù)備份/恢復 </p><p>　　當由于服務器硬件故障/其他相關軟件故障和誤操作影響系統(tǒng)軟件或應用軟件系統(tǒng)時，使用磁盤陣列或光盤備份軟件或備份策略將系統(tǒng)進行恢復，保證系統(tǒng)恢復正常運行。 </p><p>　　2.3.3對重要服務器和軟件采用冗余配置 </p><p>　　對

19、于重要服務器系統(tǒng)和軟件采用冗余配置，當主服務器發(fā)生故障時，備用服務器能即時啟用保證系統(tǒng)正常運行，提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。 </p><p>　　2.3.4建立容災中心 </p><p>　　對于大的燃氣輸配調(diào)度系統(tǒng)，為了提高整個系統(tǒng)安全性，可以考慮建立容災中心，當主調(diào)度中心發(fā)生重大災難性破壞時系統(tǒng)將實時自動切換至備用調(diào)度中心；由設在備用調(diào)度中心系統(tǒng)承擔起燃氣輸配調(diào)度管理任務。在主控中心恢復

20、后，在網(wǎng)絡層上自動從備用控制中心切換至主控制中心。 </p><p><b>　　3．結束語 </b></p><p>　　城市燃氣是現(xiàn)代化城市能源建設中的一個重要組成部分，也是必不可少的能源基礎設施。如此龐大的燃氣網(wǎng)絡。需要與之相適應的先進燃氣輸配調(diào)度系統(tǒng)和管理水平。因此，加強燃氣調(diào)度管理是我們的當務之急。 </p><p><b>