油气管网数据采集与监控系统国产化之路

2024-04-29 13:16:18 | 来源：GG之家

小字号

▓APT扑克赛事技巧▓GGPoker[—ggn178.com—]为亚洲最具备实力的一间国际扑克竞技赛事平台,提供一个正规安全有保障的扑克游戏环境,加入立即玩与GGPoker全球玩家一起同乐中国海军潜艇学院举行开放活动

本文转自：中新网

广交会“中国制造”展现新气象依靠创新收获全球订单

　　为“能源动脉”打造“神经中枢”

　　油气管网数据采集与监控系统国产化之路

　　【创新故事】

　　◎本报记者刘园园

　　入冬前*#@*，与管网联通的18座储气库实现注气153亿立方米@@@，完成率达107%；采暖季*%@，累计输气量突破1100亿立方米@%*##，同比增长8%以上；寒潮期@@#@%，日最高输气量10.2亿立方米#*#，较历史极值高17%……

　　3月底#@%，国家石油天然气管网集团有限公司(以下简称“国家管网”)圆满完成去冬今春4个多月的天然气保供工作@#%。

　　“保障人民群众温暖过冬@*@@，靠的是发挥‘全国一张网’统一调控运行优势*#。这背后#%@##，我们自主研发的油气管网数据采集与监控系统(SCADA系统)起到重要支撑作用@@%%。”近日###，国家管网生产部副总经理、油气调控中心主任祁国成告诉科技日报记者**#%。

　　经过多年努力#*#*#，国家管网研发团队先后破解程序热备热启、数据采集扩容、设备远程操控等核心技术@%*，成功研制出软硬件完全国产化的油气管网SCADA系统%%%##。

　　冲击“极致靠谱”

　　如果将我国超10万公里的油气管道干线比作“能源动脉”#*，那么SCADA系统就是控制“动脉”的“神经中枢”#**#。曾几何时#@，这一系统被国外垄断%*@，能源保供与安全存在受制于人的风险@@***。

　　“管网人一直有个梦想打造自己的‘神经中枢’！”祁国成说@%*，早在10年前***#*，油气调控中心就启动了国产SCADA系统的研发工作%%@#。

　　那时#@#，国内油气行业在核心工业控制系统领域底子很�*%**#。蟹⑵鸩浇锥蚊媪僦疃嗬�*%*。

　　系统可靠性是首当其冲的难点%%##*。油气调控中心自动化与通信部经理李亚锋向记者解释：“油气管网需要7×24小时不间断运行%%@%*，对SCADA系统可靠性要求极高*@#。只有‘极致靠谱’@@@*，才能满足实际应用需求##%%%。”

　　“这一点连国外SCADA系统也难以做到*#%。”研发骨干黄河介绍@#，比如*#，某个控制程序出现故障后#%#，国外系统需将主机上运行的所有程序都切换到备机上#*@%。这一过程虽仅有几秒**%，但容易造成整个系统短时失效#**。

　　国产SCADA系统如何规避这一问题？

　　“我们几乎每天都在争论%%%。”黄河告诉记者#@#，在讨论研发方案时%##%*，大家经常争得面红耳赤@#*%#。

　　经历无数次“吵架”#*，思路逐渐清晰起来%**@@。“能不能做到单个程序热备热启@%##，尽可能降低失效时长？”团队研究重点越来越聚焦%*@#%。

　　“一旦主机上某个程序出现故障%%#@*，系统只需要把该程序切换到备机上运行%%%，而不是将整个系统都切换过去@%#@。”黄河说*%*，“这样既能有效降低主机宕机概率%@%，又能显著减少系统失效几率%%%%。”

　　最终#%#，研发团队在国内油气领域%*#，首创了基于应用的分布式冗余系统架构@###。

　　使用这种架构后@@#，程序可实现在主备机之间实时切换、热启动@%##，系统可靠性得到有效保障@@#。

　　“在主机和备机‘1+1’分布式冗余架构的基础上*#，团队又进一步提出‘1+N’分布式冗余架构%#%%。”李亚锋介绍@%@，“原先的运行负荷都在主机上#*@，现在可以把运行负荷自动分配给N台备机**，备机之间又互为备机@@。”

　　经过不断更新迭代%@，如今#%%%，国产SCADA系统实际可用率已高达99.96%%#。

　　完成“百万扩容”

　　破解系统可靠性难题只是迈过了第一关**。团队马上遇到另一大难关如何实现数据多点采集与实时更新*%*。

　　“数据采集点越多、更新越及时@%%%%，系统才能越了解管网实时状况*%***。”祁国成说*##@%，以前油气站场使用国外SCADA系统时%*@#，有一个令人头疼的问题外方从技术上对系统的数据容量进行了限制%*%，每扩容一批采集点*@%，只能由外方提供服务@#%%，且需要支付高额费用#*。

　　“每采集一处数据@**@@，就算一个数据点#@@。” 李亚锋回忆道*%@，“因为费用高昂#@%*%，我们都不敢轻易增加数据采集点@%。”

　　管网里程数持续增加、管网设备量不断增多#*，而国外系统只授权十几万个采集点数%*#*，二者之间的矛盾越来越凸显%%%。祁国成说：“我们下定决心要在自研系统内解决这一难题*#%#*。”

　　“扩容的关键是将采集数据实时传回系统%**@，尤其是采集点数量过百万后%#，必须解决系统读取的堵点*@%。”李亚锋介绍***##。

　　此时#@，研发团队已从“吵架”中摸索出一套更有效的“头脑风暴”机制以推动研发方案落地为导向%%#@，不同任务环节的研发人员从各自角度出发%*@%，互相提意见、挑毛�#@*。佣舴⒑屯乜硌蟹⑺悸�#*@。

　　通过“头脑风暴”##%，研发团队碰撞出为国产SCADA系统扩容的具体方案@%#%。

　　“我们尝试采用共享内存技术%*，它可以把系统磁盘上部分存储空间映射为共享内存%@##。”李亚锋说%%#，这相当于为系统新增了大量虚拟内存*@%*，使其能够快速读写数据%*#。

　　与此同时*%，研发团队还创建了高性能服务总线%#，将数据访问方式由原先基于服务器客户机架构的网络访问%*#@，改为基于高性能服务总线的内存读取@#%%。

　　“这就好比把‘绿皮火车’升级为‘高铁’%@#，使数据流在系统间的交互速度大大提升@%%@，实现了每秒24万个数据点实时数据更新@*。”研发人员咸玉龙打比方说##*。

　　通过这些技术的应用*@#*，国产SCADA系统拥有了超百万个数据点的高效处理能力@%%@，数据量是原先采用国外SCADA系统时的十几倍@*。

　　实现“无人操控”

　　系统扩容后#%，油气管网的海量数据采集与更新不再是问题#%#@。但这些数据按照什么逻辑去组织@#，系统又如何根据这些数据去下达控制指令？

　　要想让国产SCADA系统真正运行起来*#%#@，这是必须跨越的第三道难关%@。

　　“油气管网涉及设备众多%%@@，不同设备之间交互控制逻辑复杂##%。只有研制出面向生产的数据管理与设备操控技术#%#**，系统才能实现对各种设备的远程控制@*。”黄河说%@%#%。

　　此前#*，国内油气领域在这方面的经验基本为零**%%。

　　研发团队一方面集思广益%*@@，一方面下足“笨功夫”#*#*。设备的每一项控制流程都要反复研讨、修改几十遍*@%#。咸玉龙举例说：“为了精准控制管道内的油气流量@#*%*，我们根据监测数据再三校正系统的控制参数@@*#*，最终形成控制标准%#*#。”

　　随着时间的推移#@%%，研发团队创建出面向油气管网设备的模型和图形描述方法*#%@@，先后定义了15类油气管网工艺设备控制标准%%@#，并研发出油气管网设备控制面板模块化技术*##。

　　“这一过程工作量很大#%%，仅各种设计文档%@@，打印出来就有一二百本@@@%。”黄河说#*#@，“项目评审时**#@@，厚厚的文档摆在桌子上@#@*@，把专家的视线都挡住了#@。”

　　有了控制标准与控制面板后@%#@，调控中心的调度人员只需要在系统界面上进行操作**，就能实现远在千里之外的油气管网设备“无人操控”###。

　　2018年@%#@，油气管网国产“神经中枢”研制成功%*#@#，并被命名为PCS 1.0系统##@*。2019年@#，中俄东线天然气管道北段(黑河长岭)作为示范工程%*%#，首次实现油气管道全线采用国产SCADA系统……

　　“截至2023年底@#*%%，油气管网国产SCADA系统已在国家管网28套中控级系统、354套站控级系统成功应用***%。”黄河说%*@*，目前@%%@，国产SCADA系统正在一边推广应用##%#*，一边优化升级###*@。升级后的PCS 2.0系统将更加安全、可靠、智能@%%@。

　　“2月29日##@，习近平总书记在中共中央政治局第十二次集体学习时强调*%*#，能源安全事关经济社会发展全局%@#。”祁国成自豪地说**#**，“油气管网国产SCADA系统彻底打破了该领域核心工业控制系统受制于人的局面%*#。未来*%#，我们将强化关键核心技术攻关#%*，持续夯实国家能源安全底座！”(科技日报)

【编辑:曹子健】

分享让更多人看到

油气管网数据采集与监控系统国产化之路

热门排行