1　背景

隨著全國能源消費回暖，其中天然氣消費量約為1140億立方米，同比增長約11.7%。城市燃氣、工業(yè)燃料、發(fā)電用氣均保持較快增長。為了推進天然氣應(yīng)用，多部委聯(lián)合發(fā)布了《加快推進天然氣利用的意見》，明確提出逐步將天然氣培育成為我國現(xiàn)代清潔能源體系的主體能源之一。在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比力爭達到10%左右，到2030年，力爭將天然氣在一次能源消費中的占比提高到15%左右。國家正在大力推進天然氣的利用，愈加凸顯計量管理問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國城市燃氣企業(yè)的供銷差率大約在3%~4%，也就意味著越多的天然氣銷量就有越多的天然氣損失。城市燃氣企業(yè)計量管理已經(jīng)接近最不利的狀態(tài)，開展有效的計量管理勢在必行。

亞控科技智慧燃氣綜合管理方案建設(shè)遵循技術(shù)先進實用、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、功能齊全、易于擴充、維護和操作簡便的總原則。為管網(wǎng)運行提供一個安全、可靠的解決方案，保證城市燃氣管網(wǎng)及場站設(shè)備的安全運行。自動抄表，提高數(shù)據(jù)準確性，節(jié)省人力；靈活的報警模型設(shè)置，自動調(diào)度執(zhí)行；設(shè)備臺賬管理，實現(xiàn)設(shè)備維護信息化；片區(qū)輸差整治，降低燃氣漏損。

某燃氣集團是一家天然氣運營服務(wù)商，主要從事投資、經(jīng)營、管理城市燃氣管道基礎(chǔ)設(shè)施，向居民和工業(yè)用戶輸送天然氣，建設(shè)及經(jīng)營加油站和加氣站，開發(fā)與應(yīng)用天然氣相關(guān)技術(shù)。集團逐步開始建設(shè)燃氣智能調(diào)度平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)體系各業(yè)務(wù)模塊的信息化整合，深化生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用，達到安全生產(chǎn)、智能調(diào)度、智能分析、智能決策，提高運行管理的智能化水平。

2　案例實施與應(yīng)用

本項目范圍涵蓋集團全國范圍內(nèi)9大區(qū)域70余家地方燃氣公司，3000余臺設(shè)備，其中大部分網(wǎng)關(guān)設(shè)備采用MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速度快、開銷小省流量，且擁有更低的功耗和硬件及帶寬要求，與助力設(shè)備高效上云完美契合。

本案例系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

本案例系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖

本案例應(yīng)用包括：綜合管理、生產(chǎn)經(jīng)營管理、閥井管理、GIS巡檢、系統(tǒng)管理、手機App等。

綜合管理主要包括駕駛艙、地理信息、數(shù)據(jù)總覽。駕駛艙展示集團關(guān)鍵信息，包含供氣占比統(tǒng)計、設(shè)備監(jiān)控統(tǒng)計、實時存儲比、分級報警統(tǒng)計、重點數(shù)據(jù)輪循，駕駛艙如圖3所示。在GIS地圖上顯示場站位置以及管網(wǎng)，鼠標滑動到場站圖標，可以實時查看該場站重點參數(shù)，點擊站點快速跳轉(zhuǎn)至工藝流程畫面。數(shù)據(jù)總覽查看所有場站的實時數(shù)據(jù)，產(chǎn)生報警時數(shù)據(jù)變紅標識提示，可點擊變量彈出對應(yīng)趨勢曲線。

圖3 系統(tǒng)駕駛艙

生產(chǎn)運營管理主要包括工藝監(jiān)控、報警管理、生產(chǎn)報表、趨勢分析、設(shè)備管理、用氣申報、事件管理。工藝監(jiān)控展示各場站的工藝流程圖，展示關(guān)鍵設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，同時可查看該場站的歷史曲線、歷史報表、設(shè)備信息、環(huán)比統(tǒng)計。用戶可查看其權(quán)限下的場站實時報警數(shù)據(jù)與歷史報警數(shù)據(jù)，實時報警可人工確認填寫處理方案與處理人員，所有采集點的報警均可自由配置，調(diào)整報警使能以及高低限值。趨勢曲線與環(huán)比統(tǒng)計以曲線形式直觀展示采集點的狀態(tài)以及對比分析。設(shè)備信息可查看現(xiàn)場管理的各類設(shè)備信息，以及后期的維護與保養(yǎng)。計量日報與站點報表直觀展示各參數(shù)運行狀態(tài)與計量數(shù)據(jù)。用戶可進行燃氣申請量、批復(fù)量的信息錄入。管理員可查看各用戶的各類操作事件，包含登錄、報警配置、用氣申報、設(shè)備維護等操作。

閥井管理主要包括信息管理、實時監(jiān)控、歷史分析、報警監(jiān)控。對閥門井RTU設(shè)備的基礎(chǔ)信息進行維護，包括位置、歸屬、經(jīng)緯度等，實時監(jiān)控快速查看各設(shè)備的狀態(tài)以及實時數(shù)據(jù)，歷史分析查看各設(shè)備的歷史狀態(tài)，以及各采集點的報警數(shù)據(jù)展示。

GIS巡檢主要包括GIS數(shù)據(jù)瀏覽、專題圖展示、數(shù)據(jù)編輯、巡檢區(qū)域劃分、任務(wù)計劃、人員管理、軌跡回放、巡檢考核、隱患管理等功能。通過區(qū)域范圍編輯對人員劃分巡檢管線。統(tǒng)計巡檢軌跡事件和里程，分析巡查人員的任務(wù)完成情況，可以對巡檢任務(wù)和巡檢軌跡進行空間分析，計算巡檢完成率，查看考核計算結(jié)果。可上報第三方施工信息，可上報照片和施工狀態(tài)，監(jiān)控第三方施工。

系統(tǒng)管理主要包括組織結(jié)構(gòu)、角色權(quán)限、用戶管理、場站管理、采集配置、管線繪制、站點配置。靈活維護組織結(jié)構(gòu)，為角色分配操作權(quán)限以及各頁面的查看權(quán)限，對公司員工基礎(chǔ)信息、歸屬角色進行自由維護。管理員可維護站點屬性與所屬組織，同時配置站點歸屬變量的展示權(quán)限。用戶可配置場站的地理位置以及繪制現(xiàn)場管線。

手機App主要包括實時監(jiān)控、歷史分析、生產(chǎn)報表、設(shè)備管理、領(lǐng)導(dǎo)視圖、報警推送、個人信息。實時數(shù)據(jù)列表可快速切換場站，同步更新設(shè)備數(shù)據(jù)，并查看各采集點的歷史數(shù)據(jù)。可快速查看各場站的設(shè)備臺賬，以及維護保養(yǎng)信息。統(tǒng)計各公司計量數(shù)據(jù)供領(lǐng)導(dǎo)快速查看整體情況，現(xiàn)場發(fā)生報警同步推送至手機端，同時可進行人工報警確認。用戶可在手機端維護個人的基礎(chǔ)信息。

3　項目特點

（1）先進性

采用的軟件產(chǎn)品層面，KingFusion是一款面向廣泛的，通過全組態(tài)方式可快速構(gòu)建定制化業(yè)務(wù)工程應(yīng)用的平臺，全組態(tài)方式大大降低工程開發(fā)與運維門檻，使開發(fā)者輕松實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲和展示。開發(fā)人員采用拖拉拽的形式，調(diào)用封裝的各類函數(shù)減少了純代碼的開發(fā)量，與第三方系統(tǒng)對接可調(diào)用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)源接口，降低了項目實施與產(chǎn)品定制開發(fā)的人力成本。

數(shù)據(jù)存儲平臺KingHistorian是一款實時歷史數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，將分散的海量過程數(shù)據(jù)采集并存儲下來，解決了關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用難題，還為企業(yè)將“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息”提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支持平臺。產(chǎn)品引入國際領(lǐng)先的緩存池、線程池、旋轉(zhuǎn)門、帶尖峰死區(qū)壓縮、變化壓縮、整點壓縮等有損壓縮以及高性能的無損壓縮算法、數(shù)據(jù)趨勢、步進、線性、計算等查詢算法、嚴密的故障恢復(fù)算法等技術(shù)。

項目采用先進科學(xué)的理念技術(shù)和方法，滿足行業(yè)的發(fā)展需求，保障系統(tǒng)有較長生命力，設(shè)計方案選擇較高的起點，不僅實現(xiàn)所需的功能，而且保持技術(shù)的前瞻性，提高系統(tǒng)的生存周期。

（2）標準性

項目建設(shè)初期制定建設(shè)標準，對建設(shè)涉及到的設(shè)備、平臺軟件、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)功能、各子系統(tǒng)接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫、軟件編碼等制定一系列標準。

（3）安全性

符合國家等保安全和保密要求，保證系統(tǒng)安全，建立完善、可靠的系統(tǒng)訪問權(quán)限。在系統(tǒng)運行管理上嚴格按照安全規(guī)范進行，防止不當操作或惡意行為意外損失。用戶訪問時通過身份鑒別、訪問控制、資源控制實現(xiàn)身份認證，并構(gòu)建“角色-權(quán)限-用戶”三層權(quán)限分配自定義用戶、自定義角色以及權(quán)限，在標準用戶認證協(xié)議（OAuth2.0）下實現(xiàn)。數(shù)據(jù)安全支持SSL傳輸加密訪問，支持關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密。安全事件自處理，記錄異常操作行為以及關(guān)鍵操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源、關(guān)鍵操作的查詢與追蹤。

（4）開放性

系統(tǒng)高度開放，支持國際、國內(nèi)和行業(yè)標準協(xié)議和其他系統(tǒng)軟件接口，保證數(shù)據(jù)資源和其他子系統(tǒng)的共享，方便系統(tǒng)擴展，便于開發(fā)、維護、管理和系統(tǒng)升級，滿足與相關(guān)系統(tǒng)相連接的不同需求，實現(xiàn)協(xié)同、規(guī)模化發(fā)展。

（5）易用性

充分考慮面向最終用戶，使系統(tǒng)在設(shè)置、使用操作、維護管理等方面簡單易用，符合各類使用者和維護人員的操作習(xí)慣，減輕其日常工作量，提供友好的用戶界面及在線幫助。

4　項目意義

該項目為物聯(lián)網(wǎng)云平臺項目，是燃氣企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的助力者，對某燃氣集團的管理平臺進行規(guī)范化，形成統(tǒng)一的標準，滿足了其多層級架構(gòu)的實現(xiàn)，靈活建立多層組織、分配權(quán)限及角色。為全公司各個場站運行提供統(tǒng)一集中的監(jiān)控平臺，調(diào)度人員能夠通過該平臺對實時生產(chǎn)、輸配進行實時監(jiān)控。

通過加強天然氣計量管理，充分發(fā)揮其在輸氣生產(chǎn)、經(jīng)營管理中的作用，保證了生產(chǎn)安全平穩(wěn)、保質(zhì)保量、降低能源消耗和提高經(jīng)濟效益。通過輸差控制等方式在天然氣供應(yīng)過程中對損耗量進行控制，提高輸送效率，降低天然氣損耗，對控制生產(chǎn)成本等起到關(guān)鍵作用。通過場站監(jiān)控分析及調(diào)整、應(yīng)急指揮，使整個系統(tǒng)保持平穩(wěn)狀態(tài)，為用戶提供高質(zhì)量的供氣服務(wù)，保障輸配系統(tǒng)安全運行。

與企業(yè)內(nèi)其他系統(tǒng)之間建立接口并實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的整合，包括現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、智能巡檢系統(tǒng)及其它今后可能應(yīng)用的系統(tǒng)等，具備靈活性和可擴展性，應(yīng)對未來新的整合、集成需求，推進燃氣企業(yè)智能調(diào)度生態(tài)形成。

精彩對話

北京亞控科技發(fā)展有限公司解決方案經(jīng)理張國富

自動化博覽：您感受到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域自動化市場正在發(fā)生著哪些變化，呈現(xiàn)出哪些特點？

張國富：隨著5G政策的傾斜以及與“云管端”一體化的解決方案相關(guān)的各項技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，對行業(yè)有利、對行業(yè)運營方有價值的標準呼之欲出，燃氣行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)化經(jīng)歷了前期探索階段后，也要走向標準確定、全面發(fā)展的階段。從行業(yè)積累的經(jīng)驗來看，針對實際的垂直領(lǐng)域，“安全”與“規(guī)模化運營”兩個關(guān)鍵維度已經(jīng)成為了燃氣行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是否能長期穩(wěn)定發(fā)展的制約因素。

自動化博覽：物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域覆蓋范圍廣泛，亞控科技著力于哪些領(lǐng)域的發(fā)展？取得了哪些業(yè)績？

張國富：亞控科技在燃氣領(lǐng)域大力推廣智慧燃氣生產(chǎn)管理平臺，實現(xiàn)了燃氣集團化統(tǒng)一化部署與多級管理模式，達成燃氣調(diào)度的精準感控、高效運營、多能融合、開放互聯(lián)，協(xié)助構(gòu)建城市能源系統(tǒng)運營安全體系。

近年來在20余個項目得到了應(yīng)用，如中燃集團燃氣綜合云平臺項目、重慶燃氣集團綜合管理系統(tǒng)、云南省天然氣長輸調(diào)度系統(tǒng)、銅陵港華SCADA系統(tǒng)、孝義安達燃氣調(diào)度平臺、蘇州港華加氣站監(jiān)控系統(tǒng)、惠州燃氣SCADA系統(tǒng)、山西朔州燃氣系統(tǒng)、重慶焜田燃氣系統(tǒng)、寧夏深中燃氣SCADA系統(tǒng)等。與中國燃氣集團、重慶燃氣集團、港華燃氣、成都燃氣集團等達成了市場合作。

自動化博覽：亞控科技為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供的產(chǎn)品或者解決方案具有怎樣的特色？核心優(yōu)勢是什么？

張國富：目前市場上同類型平臺還缺少成熟的模塊、產(chǎn)品，相關(guān)的系統(tǒng)大部分都是SCADA系統(tǒng)上的簡單延伸，或者是單一的管理模塊：如設(shè)備管理系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、收費系統(tǒng)等，缺少跟SCADA系統(tǒng)的無縫連接。亞控科技智慧燃氣生產(chǎn)管理平臺以完整體系的管理系統(tǒng)將生產(chǎn)過程監(jiān)控和業(yè)務(wù)管理有效結(jié)合起來，而且對于用戶可自行維護，項目移植簡單，長期維護成大幅降低，對于缺少自控方面經(jīng)驗的開發(fā)者，直接提供了整體方案。

優(yōu)勢包括支持國產(chǎn)主流PLC、國產(chǎn)服務(wù)器、國產(chǎn)操作系統(tǒng)、國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫；支持一套工程跨平臺導(dǎo)入導(dǎo)出；支持自適應(yīng)多終端訪問；內(nèi)置采集組件，支持直接采集設(shè)備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，支持數(shù)千種驅(qū)動協(xié)議，支持上百萬大點數(shù)接入，高效穩(wěn)定；支持復(fù)雜業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理；具備專門的報警組件，支持實時數(shù)據(jù)報警、業(yè)務(wù)報警；支持Restful、Webservice接口數(shù)據(jù)集成能力以及橫向擴展能力；支持中間庫表數(shù)據(jù)對接，接口服務(wù)；支持用戶集成，單點登錄；支持畫面集成，網(wǎng)頁容器無縫融合；部署環(huán)境彈性延展，支持一體式、分布式部署。

摘自《自動化博覽》2022年6月刊