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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(biāo)和概述

系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足先進(jìn)性、開放性、可擴(kuò)展性強(qiáng)、安全性、兼容性強(qiáng)、維護(hù)方便的要求。針對(duì)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(dòng)平衡、氣象參數(shù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、能耗分析、手機(jī)APP等功能，同時(shí)預(yù)留地理信息、室溫采集、客服系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等擴(kuò)展系統(tǒng)接口。達(dá)到全網(wǎng)熱量平衡，水力平衡，安全節(jié)能運(yùn)行，優(yōu)質(zhì)高效服務(wù)和科學(xué)規(guī)范化的管理。實(shí)現(xiàn)多熱源聯(lián)網(wǎng)、供熱平衡調(diào)控、節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行、安全運(yùn)行、智能化運(yùn)行管理的目標(biāo)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足供熱系統(tǒng)分別在冬季初末寒期、冬季高寒期、事故補(bǔ)水的不同階段的運(yùn)行目標(biāo)。擴(kuò)展簡(jiǎn)單、便捷。無(wú)需更改設(shè)計(jì)架構(gòu)，至少保障平臺(tái)5~10年以上的擴(kuò)展性和使用性。

本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)硬件儀器儀表、PLC、服務(wù)器、平臺(tái)軟件均采用國(guó)產(chǎn)序列產(chǎn)品；實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，通過(guò)供熱平臺(tái)以及遠(yuǎn)傳設(shè)備相配合的方式，改變傳統(tǒng)中控24小時(shí)值班，多終端融合對(duì)全廠設(shè)備、數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，數(shù)據(jù)記錄電子化、規(guī)范化；平臺(tái)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(chǎng)采集難、數(shù)據(jù)共享難的問(wèn)題。

2  方案介紹

2.1　方案架構(gòu)

軟件平臺(tái)在設(shè)計(jì)上采用多層體系架構(gòu)，分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、站控層、平臺(tái)層。

其中在設(shè)備層采集現(xiàn)場(chǎng)國(guó)產(chǎn)PLC數(shù)據(jù)，站點(diǎn)數(shù)據(jù)采用通用驅(qū)動(dòng)即可進(jìn)行采集，熱源數(shù)據(jù)通過(guò)軟件平臺(tái)的OPC接口，實(shí)現(xiàn)采集和上傳，在熱網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)上顯示。二級(jí)網(wǎng)及熱用戶可通過(guò)API接口對(duì)接的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和上傳。

調(diào)度員通過(guò)登錄操作員站電腦上的調(diào)度系統(tǒng)客戶端，實(shí)現(xiàn)換熱站的遠(yuǎn)程調(diào)度控制。同時(shí)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(guò)調(diào)度監(jiān)控層來(lái)下發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)中。采用亞控科技提供的工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件平臺(tái)KingHistorian，可進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，鏡像存儲(chǔ)，接口開放。供熱企業(yè)站點(diǎn)、面積、設(shè)備等基礎(chǔ)信息、用戶信息等存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在該平臺(tái)上基于技術(shù)要求進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)所需功能。數(shù)據(jù)來(lái)源于站控層系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)管理。多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)能耗管理、設(shè)備管理、運(yùn)行分析、供熱質(zhì)量分析等功能。各級(jí)管理者通過(guò)CS客戶端進(jìn)行展示，保證平臺(tái)系統(tǒng)安全。

2.2　業(yè)務(wù)需求

（1）系統(tǒng)：滿足雙機(jī)熱備；滿足三級(jí)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備信息、關(guān)鍵參數(shù)信息，點(diǎn)擊板換、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵圖標(biāo)，進(jìn)入設(shè)備數(shù)據(jù)詳細(xì)展示界面，展示下位采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；

（3）設(shè)備控制：滿足有權(quán)限的管理員可以通過(guò)彈窗界面遠(yuǎn)程控制循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵的啟停、調(diào)速、設(shè)置頻率參數(shù)，繪制是否啟用補(bǔ)水泵連鎖保護(hù)按鈕，選擇是則激活液位低限輸入框、點(diǎn)擊按鈕實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵模式切換、泵組一鍵啟停、一鍵設(shè)定頻率；

（4）設(shè)備報(bào)警：顯示實(shí)時(shí)報(bào)警及歷史報(bào)警信息，并在運(yùn)行態(tài)配置報(bào)警參數(shù)；

（5）歷史查詢：滿足查詢指定變量在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)歷史數(shù)據(jù)，將計(jì)算結(jié)果分別輸出到歷史數(shù)據(jù)報(bào)表和趨勢(shì)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(guò)點(diǎn)擊井室及關(guān)鍵點(diǎn)圖標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)自由選擇展示。

2.3　技術(shù)特點(diǎn)

（1）可移植性

平臺(tái)提供豐富的接口，與第三方軟件系統(tǒng)實(shí)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(yíng)收系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

平臺(tái)具備良好的技術(shù)擴(kuò)展性功能，無(wú)任何技術(shù)保密。例如軟件系統(tǒng)中的新加熱力站、報(bào)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通訊設(shè)備添加、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等功能，滿足甲方技術(shù)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(diǎn)數(shù)：滿足至少5萬(wàn)點(diǎn)采集（以后可擴(kuò)展至10萬(wàn)點(diǎn)以上）。

整個(gè)系統(tǒng)很容易擴(kuò)展，可以滿足一個(gè)數(shù)據(jù)中心，多個(gè)分中心的管理需求。實(shí)現(xiàn)信息的一點(diǎn)產(chǎn)生，多點(diǎn)應(yīng)用。后期增加站點(diǎn)時(shí)，也很容易擴(kuò)容。無(wú)需修改系統(tǒng)架構(gòu)，不對(duì)原系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

（2）開放性

為適應(yīng)公司每年新建熱力站的擴(kuò)展性要求，管理中心平臺(tái)基本常用功能對(duì)甲方開放，具有二次開發(fā)性。平臺(tái)的開放性設(shè)計(jì)還包括開放性網(wǎng)絡(luò)、支持多協(xié)議、具有良好的設(shè)備兼容性和互通互聯(lián)能力等幾個(gè)方面。目前所用到的底層控制系統(tǒng)種類繁多，該平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無(wú)縫連接。采用成熟、通用、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的軟件產(chǎn)品和開發(fā)技術(shù)，保證經(jīng)過(guò)該平臺(tái)分析處理的數(shù)據(jù)能夠被上層管理系統(tǒng)所用。

采用國(guó)內(nèi)專業(yè)組態(tài)軟件廠商（亞控科技）的通用軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，平臺(tái)接口豐富、開放。支持和第三方系統(tǒng)的無(wú)縫連接，能夠消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口以便平臺(tái)之外的應(yīng)用系統(tǒng)訪問(wèn)平臺(tái)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(hù)用戶的投資。

（3）安全性

保證平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)安全性、數(shù)據(jù)的一致性和完整性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)扁平化，用戶的管理權(quán)限和控制權(quán)限可以靈活設(shè)置。具備權(quán)限的用戶才能操作。從硬件防火墻、服務(wù)器，各負(fù)其責(zé)，全方位的身份認(rèn)證系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)不間斷的安全運(yùn)行。

（4）實(shí)用性

在平臺(tái)功能設(shè)計(jì)上，首先必須保證平臺(tái)功能的實(shí)用性，滿足當(dāng)前需求，同時(shí)兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，也應(yīng)該能夠讓企業(yè)以較低的維護(hù)投入而獲得較大的效益回報(bào)。

（5）先進(jìn)性

在滿足當(dāng)前平臺(tái)功能需要的前提下，本著高定位、高起點(diǎn)的指導(dǎo)思想，采用先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法、軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、開發(fā)管理工具等。能夠滿足統(tǒng)一設(shè)計(jì)，分期實(shí)施的要求。

（6）可維護(hù)性

系統(tǒng)具有完備的網(wǎng)絡(luò)控制、診斷、測(cè)試功能和在線故障恢復(fù)能力，最終要使用戶維護(hù)起來(lái)方便，維護(hù)成本低。系統(tǒng)可維護(hù)性強(qiáng)，基于模型化的理念搭建系統(tǒng)，后續(xù)增加站點(diǎn)，無(wú)需修改界面，只需后臺(tái)維護(hù)增加站點(diǎn)基礎(chǔ)信息，關(guān)聯(lián)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即可。

2.4　核心優(yōu)勢(shì)

2.4.1組態(tài)式應(yīng)用開發(fā)技術(shù)

使用組態(tài)開發(fā)技術(shù)，能夠大大降低應(yīng)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(jì)算組件、通訊協(xié)議組件等豐富的組件，使用者只需通過(guò)拖拉拽方式、使用可視化配置界面，能夠快速生成應(yīng)用。與傳統(tǒng)編程語(yǔ)言方式開發(fā)相比，項(xiàng)目實(shí)施周期平均縮短30%~70%，提高工作效率40%，IT維護(hù)成本能夠降低45%。更加有利于熟悉業(yè)務(wù)的IT人員負(fù)責(zé)或參與系統(tǒng)的運(yùn)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(yīng)自定義的應(yīng)用開發(fā)。能夠支持C++、Python等庫(kù)的調(diào)用，支持界面組件的擴(kuò)展和協(xié)議組件的擴(kuò)展。

支持基于微服務(wù)的“松耦合”的應(yīng)用開發(fā)和部署、管理。

2.4.2軟件安全技術(shù)

全連接系統(tǒng)軟件中通過(guò)建立統(tǒng)一的訪問(wèn)機(jī)制，限制用戶的訪問(wèn)權(quán)限和所能使用的計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)對(duì)云系統(tǒng)重要資源的訪問(wèn)控制和管理，防止非法訪問(wèn)。系統(tǒng)支持第三方安全相關(guān)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(wù)支持跨系統(tǒng)部署，除支持Windows外，還支持Linux及國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)（銀河麒麟等）、國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力

·兼容國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)，支持國(guó)產(chǎn)硬件、PLC設(shè)備；

·支持移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方式的運(yùn)行模式，訪問(wèn)隨時(shí)隨地；

·支持分布式部署方式，結(jié)構(gòu)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(hù)和管理功能，維護(hù)更加方便。

3　代表性及推廣價(jià)值

3.1　推廣價(jià)值

亞控智慧供熱生產(chǎn)管控平臺(tái)，適用于全國(guó)產(chǎn)化信創(chuàng)推廣場(chǎng)景，不依托任何國(guó)外技術(shù)，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(shí)，建立了標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程，可快速?gòu)?fù)用到其他現(xiàn)場(chǎng)，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(yīng)急管理、煙草、國(guó)防科工等行業(yè)進(jìn)行推廣。

3.2　示范意義

亞控科技助力大同熱力精準(zhǔn)供暖供熱實(shí)現(xiàn)了采集監(jiān)控的全棧國(guó)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?tīng)款^，梳理產(chǎn)品及行業(yè)所需替代的，如德國(guó)talvent、pvss等對(duì)標(biāo)產(chǎn)品與技術(shù)特性。對(duì)如SCADA、MES等產(chǎn)品尋找國(guó)內(nèi)替代廠商進(jìn)行的調(diào)研與技術(shù)交流，確定可替代方案，后期擇機(jī)開展兼容適配。

主要攻關(guān)點(diǎn)如下：

（1）全面國(guó)產(chǎn)，安全融合

加強(qiáng)產(chǎn)品上下游國(guó)產(chǎn)化生態(tài)領(lǐng)域的建設(shè)，包括與能源領(lǐng)域控制設(shè)備、國(guó)產(chǎn)CPU、國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的適配融合，通過(guò)一系列融合適配、方案開發(fā)和行業(yè)應(yīng)用，促進(jìn)能源企業(yè)國(guó)產(chǎn)化落地，解決選型應(yīng)用難題。

（2）業(yè)務(wù)深耕滿足用戶需求

加強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新性，針對(duì)能源行業(yè)中的系統(tǒng)監(jiān)控痛點(diǎn)需求、升級(jí)維護(hù)、管控融合等痛點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行不斷的技術(shù)探索與試點(diǎn)應(yīng)用。

（3）性能和易用性持續(xù)改進(jìn)

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

依托亞控Historian數(shù)據(jù)庫(kù)的高性能及高兼容度，新的全棧體系化替代方案實(shí)現(xiàn)了高效遷移。方案將平臺(tái)效率提升了20%~40%，并降低了IT投資和運(yùn)維成本，有效提高了整體運(yùn)營(yíng)效率，為支撐企業(yè)未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：

李澤浩（1999-），男，黑龍江大慶人，學(xué)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(dòng)化博覽》2024年6月刊