油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告.doc

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1、油气集输总厂调度中心系统可行性报告 油气集输总厂调度中心系统油气集输总厂调度中心系统可行性研究报告可行性研究报告 济南广域软件有限公司油气集输总厂调度中心系统可行性报告 目目 录录第一章 系统软件设计目标.41.11.1 项目背景项目背景.41.21.2 设计目标设计目标.41.31.3 设计理念设计理念.21.41.4 总体架构总体架构.2第二章 系统设计原则.52.12.1 安全性原则安全性原则.52.22.2 先进性原则先进性原则.52.32.3 实用性原则实用性原则.52.42.4 复用性与可扩展性原则复用性与可扩展性原则.52.52.5 标准性原则标准性原则.6第三章系统软件开发方案

2、.73.13.1 系统软件功能简介系统软件功能简介.73.23.2 系统软件开发平台系统软件开发平台.83.33.3 数据安全性解决方案数据安全性解决方案.93.43.4 底层控制系统兼容性解决方案底层控制系统兼容性解决方案.11第四章系统详细功能.124.14.1 生产调度监测生产调度监测.124.2.GIS4.2.GIS 管理管理.154.34.3 质量检验管理质量检验管理.174.44.4 显示系统管理显示系统管理.214.94.9 系统管理系统管理.22第五章系统软件技术实现.265.15.1 系统软件结构系统软件结构.265.25.2 系统软件数据流程和系统软件部署系统软件数据流程和

3、系统软件部署.265.35.3 系统软件详细实现方案系统软件详细实现方案.27油气集输总厂调度中心系统可行性报告 5.45.4 系统软件采用的关键技术系统软件采用的关键技术.295.55.5 技术指标技术指标.30第六章系统软件质量保证.316.16.1 软件质量保证概述.316.26.2 软件质量保证实施办法.316.36.3 系统软件开发过程采用的质量管理工具：.33第七章系统软件环境.34第八章调控中心调控中心所需表格.348.18.1 年报表.348.28.2 月报表.348.38.3 日报表.34第九章系统名词解释.34油气集输总厂调度中心系统可行性报告 第一章 系统软件设计目标1.

4、11.1 项目背景项目背景油气集输总厂内部局域网已建成，多少站库？多少套系统？各个站库均已实现自动化，较为独立。但由于各系统都是根据不同的业务需求来实施，没有形成系统的平台。生产数据在纵向上的应用也限制在本站库内，没有形成分级共享机制。目前在调度室内，仍不能实时看到现场生产数据，生产数据不能直接转为管理层的决策提供支持的决策数据，主要问题如下：1.视频系统不能实时记录现场参数，不便于调度指挥和考核；2.无法通过网络在客户端查看视频图像，局限性较大； 3.现场监控设备后台监控软件各自独立，监控系统一体化程度低；4.调度室没有统一的设备监控、生产管理、信息发布平台。1.21.2 设计目标设计目标为

5、了满足油气集输总厂生产调度信息化的需要，建设总厂调控中心监控系统（简称调控中心） ，按照“生产设备自动化、管理信息化”的要求，以油气集输总厂的安全生产为前提，利用先进的网络技术、工业控制技术、网络视频技术等，将工业控制技术及网络技术应用于本系统，建成一个以工业以太网为基础的集工业生产集中监测、调度管理于一体的指挥平台。总厂调度指挥监控系统，对总厂油气生产过程和油气站库进行统一的管理、调度和远程监控，调度控制中心完成所有站场数据的采集、处理和存档。大屏幕做为辅助的显示控制系统，提供一个信息准确、查询便捷、管理高效、美观实用的信息管理平台。 调控中心系统软件实现以下内容：1. 稳定、可靠、安全地对

6、生产全过程实施监控，包括实时数据监控和实时视频监控；2. 建立总调度系统，在调度室通过电视墙、液晶屏显示系统监控所有生产数据和视频，同时在用户权限范围内通过网络设置、修改和查看数据；3. 建立基于浏览器的生产管理信息化系统，监控所有生产数据和视频；实现生产业务管理数据和质量检验管理数据输入、查询和分析、输出，输出形油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 2 页 式支持表格（Excel）和图形（趋势图、直方图、饼图）输出，实现无纸化办公；4. 建立具有向下兼容已有控制系统的软件构架，便于实时监控已有控制系统的数据，并为未来扩展预留软件接口；1.31.3 设计理念设计理念1. 系统具有高可靠性

7、、扩展性和可维护性2. 满足总厂生产指挥需要，保证系统较高的性价比3. 调度管理科学化、智能化、数字化 1.41.4 总体架构总体架构根据项目背景和设计目标，软件系统按照以下架构建立，见图 1-1。油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 3 页 历历史史数数据据库库实实时时数数据据库库油气集输总厂调度中心软件系统生生产产调调度度监监测测系系统统质质量量检检验验管管理理系系统统管管理理底层软件系统接口信息交互系统交交互互信信息息管管理理系统流量、压力动 态曲线输油综合能耗曲线输油成本曲线输油系统效率曲线报表孤永东输油管线孤罗东输油管线东辛线输油管线孤东辛输气管线相应站库（链接）用户管理权限管

8、理系统日志查询DLP显示系统系统数据库工工业业视视频频系系统统图图中中箭箭头头表表示示系系统统中中各各模模块块之之间间数数据据的的流流动动方方向向。DLP大屏显示系统电视墙显示系统调调度度室室监监视视系系统统视频显示系统数据备份与恢复巡线车辆动态轨迹OPC SERVER力控组态软件关键点（链接）报警图 1-1 调控中心系统软件总体架构调控中心架构说明：调控中心系统软件包括生产管理、调度与信息发布软件系统，系统数据库，信息交互系统及底层系统软件接口。1. 生产管理、调度与信息发布软件系统包括功能模块如下：生产调度监测系统；质量检验管理；系统管理；交互信息管理；油气集输总厂调度中心软件系统可行性报

9、告 第 4 页 2. 系统数据库包括：实时数据库，存储生产调度监测系统的实时数据；历史数据库，存储生产调度监测系统的实时数据和各项报表数据；3. 信息交互系统包括：调度室监视系统; WEB 浏览4. 底层硬件系统包括：工业视频系统；油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 5 页 第二章 系统设计原则建设调控中心监控系统是为了实现安全高效的生产管理，通过OPC技术对已有的各个子系统（子系统列表）实施信号量采集，实现集中监视和统一调度，为领导决策提供辅助信息。要实现上述功能，必须建立对全企业监测、分析和管理一体化的基于工业以太网的大型开放式系统，提高企业整体生产水平和安全水平，实现企业生产调度

10、信息化的建设目标。调控中心软件系统的设计主要基于以下设计原则： 2.12.1 安全性原则安全性原则系统对外发布通过硬件防火墙确保系统数据信息的安全；系统按照独立事务原则设置权限，保证系统的可靠性和灵活性；用户密码采用 MD5 算法加密，该加密算法不可逆，如果用户遗忘密码，只能由系统管理员重新设置；系统数据库服务器采用 RAID-1 磁盘阵列，实现数据双通道备份,确保数据的安全。2.22.2 先进性原则先进性原则系统的软件设计采用先进的 VS.NET+AJAX 技术，能构建一个快速响应，数据刷新时无闪烁的浏览器页面，有针对性的解决了数据交互时，浏览器页面闪烁的问题，为信息发布及交互奠定了基础；2

11、.32.3 实用性原则实用性原则 系统充分考虑用户的业务需求，按照用户的运作模式，实现监测信息的收集、处理、查询、统计、分析等功能，提高调度管理信息化水平。各种生产设备运行的信息全部传输到信息化生产调度中心，便于生产调度人员对全矿设备运行状态的监视和调度；设计时力求提供先进且易于使用的图形人机界面,使用户完成操作感到轻松、简单和舒适，最大限度地提高熟练程度和运行效率。生产工艺流程图来自各个站库已在使用的力控组态软件，不再进行重新设计。2.42.4 复用性与可扩展性原则复用性与可扩展性原则 系统软件设计（包括 B/S 和 C/S 结构）采用三层结构，分层用户表示层、业务逻辑层、数据访问层，见图

12、2-1。油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 6 页 用户表示层业务逻辑层数据访问层数据库图 2-1 软件系统的三层结构用户表示层包括人机界面的所有表单和组件；业务逻辑层包括所有业务规则和逻辑；数据访问层包括对数据库的所有交互。系统软件的分层模块化结构，使各个功能模块的耦合度降低，从而大大降低了应用系统二次开发和维护的成本，例如：当业务逻辑需要改变时，用户界面并不需要改变，反之，当用户界面根据用户需要调整时，业务逻辑不需要做任何调整。2.52.5 标准性原则标准性原则 生产调度信息系统采用现行的国家标准，符合行业信息化建设总体规划纲要。在符合通用标准的前提下，提供各种层次的尽可能多的符合

13、国际标准的接口，实现子系统最大限度的信息共享。系统应符合以下国家标准：信息技术软件生存期过程 GB 85661995计算机软件产品开发文件编制指南 GB 856788计算机软件需求说明书编制指南 GB 938588计算机软件工程规范 国家标准汇编1000Mbps以太网标准 IEEE802.3计算机软件开发规范 GB8566工业计算机系统安装环境条件 ZBN18-001工业控制用软件评定准则 GB/T13423-1992油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 7 页 第三章系统软件开发方案3.13.1 系统软件功能简介系统软件功能简介生产调度监测孤永东输油管线孤罗东输油管线关键点（链接）东辛

14、线输油管线孤东辛输气管线相应站库（链接）巡线车辆动态轨迹质量检验管理系统流量、压力动态 曲线输油综合能耗曲线输油成本曲线输油系统效率曲线报表首页：新闻、规章制度等调控中心功能结构系统管理新闻、规章制度管理用户管理系统日志查询信息交互管理数据备份与恢复视频监控报警图 3-1 调控中心功能结构图系统客户端采用浏览器形式，在浏览器地址栏输入系统安装的 Web 服务器地址。系统实现以下主要功能：能够实时监控生产过程关键工艺及设备运行参数；对关键工艺参数具备故障诊断和实时报警；能够监控生产操作现场（工业视频） ；实时分段运算输油系统运行状况，防盗及实施优化运行；实时进行输气系统优化运行；监控气井的生产状

15、况；能够实时监控车辆的运行状况，并提供导航功能生成关键工艺参数的记录；实时监控民用气供气状况；生成能耗运行曲线和经济运行曲线；油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 8 页 生成生产任务及能耗日报表、月报表、年报表；能够实时监控各站库电气运行状况。3.23.2 系统软件开发平台系统软件开发平台系统软件的 B/S 结构采用 VS.NET 2008 作为开发平台。它是一种全新的可视化开发环境，是基于 XML（可扩展标记性语言）和 SOAP（简单对象访问协议）的新型信息交换平台，更是面向未来的企业级的开发平台。.NET 框架图见图 3-1。图 3-2 .NET 技术实现框架图如上图所示，由顶至下

16、各层分别描述如下：编程语言：Visual Studio .NET 提供了四个与公共语言运行时（CLR）兼容的语言： Visual Basic .NET、Visual C+ .NET、Visual C# .NET 和 Visual J# .NET。这四种编程语言全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。针对调控中心系统采用 C#编程语言。公共语言规范：CLS 定义为一组规则，所有.NET 语言都应该遵循此规则才能创建与其他语言可互操作的应用程序，但要注意的是为了使各语言可以互操作，只能使用 CLS 所列出的功能对象，这些功能统称为与 CLS 兼容

17、的功能。用户界面：ASP.NET 和 Windows Forms 以E 浏览器页面和标准indows 界面向用户提供 UI 操作接口。数据访问 ADO.NET 和 XML：ADO.NET 被设计成为遵循一般的更没有面向数据库缺陷的数据库访问准则，ADO.NET 搜集了所有的和数据访问有关的类，这些类由一油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 9 页 些数据容器对象组成，这项对象具有一般的数据处理能力。基类库：Base Class Library 为.NET 开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可扩展的类库集 (API)。目前，C+ 开发人员使用 Microsoft 基础类，而 Jav

18、a 开发人员使用 Windows 基础类。框架统一了这些完全不同的模型并且为 Visual Basic 和 JScript 程序员同样提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共 API 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从 JScript 到 C+ 的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选择它们要使用的语言。公共语言运行时:CLR 提供一个公共上下文来执行所有的.NET 组件，而不考虑具体的编写语言。CLR 管理代码运行时的方方面面，包括提供内存管理，安全的运行环境，以及访问底层操作系统服务。因为 CLR 管理着代码行为的这些方面，所以针对 CLR

19、的代码被称为托管代码。CLR 提供了足够强的语言互操作能力，允许组件在开发和运行时高度交互。这是因为 CLR 基于一个严格的类型系统，.NET 所有的语言都必须遵守该类型系统每个.NET 语言的所有构造（如类、接口、结构和基本类型）都必须编译成 CLR 兼容类型操作系统支撑：Windows 和 Com+ Services 为整个.NET 环境提供各种系统硬件和软将的支持。.NET 具有以下新特性：一致的编程模式；简化的编程模式；运行于多个平台；支持多语言的综合 ；自动资源管理； 一致的出错处理方式；安全性；XML 和 SOAP 的引入；全新的编程语言 C#；3.33.3 数据安全性解决方案数据

20、安全性解决方案数据流程包括输入、传输、存储、输出 4 个阶段。在每一个阶段都必须保证数据的安全，数据安全性解决方案流程图如下：油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 10 页 底层控制系统数据录入数据查询数据安全性解决方案Sqlserver2005 数据库用户权限检查 数据合法性、有效 性检查用户权限检查数据库加密 设置安全默认值 增强密码政策 缜密的许可控制 增强型的安全模式硬盘定期备份数据删除事件日志表光纤图 3-3 数据安全性解决方案流程图数据输入阶段，系统软件采用用户权限认证、数据合法性、有效性检查的方法，确保数据输入的安全，用户权限检查流程如下图：用户权限检查用户登录与数据库保存

21、的经 MD5 加密的密码比对密码输入密码经MD5加密取得用户权限值成功将不符合用户权限 的功能块禁用退出系统不成功图 3-4 用户权限检查流程 数据传输阶段，系统采用光纤介质，避免强工业环境下的信号干扰。 数据存储阶段，系统软件数据库采用安全性极高的 MS sqlserver2005 数据库系统，其安全功能包括数据库加密、设置安全默认值、增强密码政策、缜密的许可控制、以及增强型的安全模式等。对系统数据库，系统软件采用定期备份的方式，增加数据的安全性。 数据输出阶段，系统软件采用用户权限认证的方式，确保非授权用户无法查看、修改、删除数据，同时任何对数据删除的事件保存到事件日油气集输总厂调度中心软

22、件系统可行性报告 第 11 页 志表。3.43.4 底层控制系统兼容性解决方案底层控制系统兼容性解决方案 系统软件在构建时，已经考虑到即将实施的生产调度监测系统对以前控制系统的兼容和对未来控制系统的开放。系统软件采用 OPC(OLE for Process Control)技术，读取生产调度监测系统的实时数据。OPC 是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，为工业自动化软件面向对象的开发提供一项统一的标准。采用这项标准后，针对硬件的驱动程序不再由软件开发商开发，而是由硬件开发商根据硬件的特征提供统一的 OPC 接口程序。由于硬件开发商对自己的硬件特征了如指掌，从而能够最大限度地挖掘

23、硬件的潜力，提高驱动程序的性能。采用 OPC 标准后，由硬件开发商提供统一的 OPC 接口程序，从而避免了开发重复性，使开发费用大大降低。简而言之，OPC 位于数据源和数据使用者之间，是不同制造商的产品之间进行对话的通行证。OPC 是针对过程控制领域的基于 OLE 技术的规范，采用 OPC 技术，可以实现不同硬件产品和软件产品之间的互操作，真正做到完全开放、兼容。油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 12 页 第四章系统详细功能调控中心监控系统包括生产调度监测系统、质量检验管理、系统管理、交互信息管理系统四个方面。调度指挥中心功能画面图 4-1 调控中心主界面示意图调控中心详细实现功能如

24、下：4.14.1 生产调度监测生产调度监测原有子系统底层采用力控力控 PLC 实现自动监控，调控中心不直接访问各个子系统的设备，通过 OPC SERVER 实现从力控组态软件读取数据，并定时保存到数据库，用户可以通过 IE 浏览器查看实时数据。IE 浏览器的数据刷新时间小于 3 秒。如下图所示Comment U1: 子系统数目不确定油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 13 页 子系统OPC SERVER厂域网调控中心用户生产调度监测系统运行示意图如图 4-2 所示：图 4-2 生产调度监测系统示意图生产调度监测系统包括以下子系统：4.1.1 输油系统监测：包括下以内容：系统动态流程图各

25、站动态流程图油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 14 页 系统流量、压力动态曲线输油耗电动态曲线输油耗水动态曲线巡线车辆动态轨迹图输油运行日报表输油系统能耗动态表输油系统消防应急预案系统优化曲线图输油系统供电系统图4.1.2 天然气系统监测：包括以下内容：天然气系统监控图天然气运行动态曲线天然气产销平衡表天然气系统耗电动态曲线轻烃生产任务完成情况动态曲线气井生产动态表及生产曲线轻烃生产耗水动态曲线各气井防盗箱监控表天然气系统运行日报表轻烃能耗动态曲线（表）输气系统消防应急预案设备监控图输气系统供电系统图4.1.3 民用气系统监测：包括以下内容：天然气收量动态曲线天然气外销动态曲线各小区

26、运行压力动态曲线油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 15 页 系统流程动态图汽车加气动态曲线（表）收供输差动态曲线各配气站流程动态图流量计运行动态表民用气营销日报表4.1.4 商业用气系统监测：包括以下内容：商业用气流程图商业用气动态曲线商业用气日报表 4.2.GIS4.2.GIS管理管理为便生产调度系统及时了解基于集输地理信息,系统设计了导航系统，提供车辆准确定位、监控调度、信息服务和危机处理等服务；包括车辆查询、轨迹查询、智能导航等。如下图所示：导航子系统主要完成了以下几个功能：1) 在地理分布图中标记了各站、气井、管线等。2) 显示了站的重要参数。如大罐液位、站流量、站干压，污水

27、站还增加了进量和出量的数据显示。油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 16 页 3) 提供了进入各站的“窗口”：点击各站，将进入站内功能的浏览和查询，如站流程，站报表和站曲线等。4) 显示了各站调度的电话号码：方便及时和各站调度取得联系，准确核实各站情况。5) 描绘了站间的管线以及传输介质的流动：导航中包含了污水管线和注水管线。同时管线的流动动画也形象地描绘了站间的介质输送方向。6) 及时的停站和通讯故障提示：“黄色”闪烁代表该站停泵。“红色”代表该站通讯故障。7) 提供车辆的实时地理位置监控，并可提供智能导航功能。8) 通过实际因素的综合分析，对车辆线路进行优化，形成最佳路线，保证企业

28、成本及效率指标最佳。9) 监控调度能强调监控人员对车辆的监督是监控调度系统的基本功能，也是最重要的功能。包括：定位追踪实时调度信息服务 远程设置远程控制区域监控监听录音轨迹回放业务处理里程统计到达自动提示10)GIS 功能 车辆回传的数据在 GIS 的配合下才能够实现定位。 它针对监控、导航系统的实时性高的特点做了特殊优化，操作速度在同类产品中首屈一指。这些特性给油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 17 页 监控带来极大的便利。地图显示 :流动路名、动态注记、自动切换地图、显示比例尺、显示地图经纬度标尺。地图操作 :地图的快速无级缩放、高速自动漫游、放大镜功能、图层控制。地物查询。最佳

29、路径计算 。鹰眼 。地理测量 路线优化功能。优化的目标以最快的速度完成路线计算，结果应能打破现有的行政区划，提高到达速度，降低成本，使路线趋于合理化。高效率的算法结果使得资源使用最合理，即路径、时间最短。本系统根据中心的数据要求生成出车单，然后根据车辆的装载量、分布情况、交通线路情况、最短路径等因素进行线路优化，形成最佳路线，保证最低的成本及最高的效率，同时管理人员可对生成的路线进行人工干预调整，使其更符合实际情况。在计算过程中可以考虑交通禁则的限制（如道路通行能力段，十字路口，单双日通行，单行路，左右转禁止控制等等） 、管理人员的思维习惯等等问题。线路优化：优化线路的可视化显示、点间经济距离

30、的测算、优化线路的手工调整、车辆及线路安排、基于道路信息的线路优化。4.34.3 质量检验管理质量检验管理主要根据采集到的各种生产数据，产生相应的曲线，方便管理层进行策、分析;并可使用系统提供的报表设计器，产生用户自定义报表。油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 18 页 三、调度指挥系统方案效果4-2-14-2-14-2-14-2-1、系统流量、压力动态曲线系统流量、压力动态曲线系统流量、压力动态曲线系统流量、压力动态曲线出站流量（m3/h）出站温度 （）出站压力（MPa）时间（h）0孤岛原油库永安输油站东营原油库进站流量（m3/h）出站温度 （）出站压力（MPa）进站流量（m3/h）

31、进站温度 （）进站压力（MPa）进站温度 （）进站压力（MPa）出站流量（m3/h）作用:随时监控输油线参数变化,直观的显示参数变化趋势。（以孤永东为例 ）三、调度指挥系统方案效果4-2-24-2-24-2-24-2-2、输油综合能耗曲线输油综合能耗曲线输油综合能耗曲线输油综合能耗曲线曲线作用：可随时监控输油综合能耗情况，指导生产优化运行。优化方法：综合能耗曲线宏观上代表了输油生产系统的管理和运行的实际工况，在管道和其它参数不变的条件下，是油耗和电耗在无序组合状态下的具体反映，曲线的波动是由运行设备和系统各个关键工艺参数（如流量、泵出入口压力、原油温度等）以及所采取的管理方案所决定的。在曲线上

32、，最低点的各个工艺参数和所采取的管理手段，是系统最优的工艺参数和管理方案，优化系统的运行。时间（小时）0燃油能耗（标准煤/吨千米）电量能耗（标准煤/吨千米）综合能耗（标准煤/吨千米）孤永东输油线-孤岛至永安段1度电=0.36千克标准煤说明：1千克原油=1.4286千克标准煤油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 19 页 4-2-34-2-34-2-34-2-3、输油成本曲线输油成本曲线输油成本曲线输油成本曲线时间（h）0孤永东输油线-孤岛至永安段电量单耗（千瓦时/吨）燃油单耗（千克/吨）电费燃油费综合费用谷平峰平尖峰峰作用:可随时显示输油综合费用情况，结合输油能耗曲线，指导生产优化运行。(元/ 吨)三、调度指挥系统方案效果油气集输总厂调度中心软件系统可行性报告 第 20 页 4-2-44-