1、油氣集輸總廠調度中心系統可行性研究報告濟南廣域軟件有限公司2009.03第一章系統軟件設計目標11.1 工程背景11.2 設計目標11.3 設計理念21.4 總體架構2第二章系統設計原則42.1 安全性原則42.2 先進性原則42.3 實用性原則42.4 復用性與可擴展性原則52.5 標準性原則5第三章系統軟件開發方案63.1 系統軟件功能簡介63.2 系統軟件開發平臺73.3 數據安全性解決方案93.4 底層控制系統兼容性解決方案10 第四章系統詳細功能104.1 生產調度監測114.2 .GIS 管理 144.3 質量檢驗管理164.4 顯示系統管理204.9 系統管理21第五章系統軟件技

2、術實現245.1 系統軟件結構245.2 系統軟件數據流程和系統軟件部署245.3 系統軟件詳細實現方案263 / 385.4 系統軟件采用的關鍵技術285.5 技術指標29第六章系統軟件質量保證306.1 軟件質量彳證概述306.2 軟件質量保證實施辦法306.3 系統軟件開發過程采用的質量管理工具：32第七章系統軟件環境33第八章調控中心所需表格338.1 年報表338.2 月報表338.3 日報表33第九章系統名詞解釋33第一章系統軟件設計目標1.1工程背景油氣集輸總廠內部局域網已建成， 多少站庫？多少套系統？各個站庫均已實現 自動化，較為獨立。但由于各系統都是根據不同的業務需求來實施，

3、沒有形成系統 的平臺。生產數據在縱向上的應用也限制在本站庫內，沒有形成分級共享機制。目前在調度室內，仍不能實時看到現場生產數據，生產數據不能直接轉為管理層的決策提供支持的決策數據，主要問題如下：1 .視頻系統不能實時記錄現場參數，不便于調度指揮和考核；2 .無法通過網絡在客戶端查看視頻圖像，局限性較大；3 .現場監控設備后臺監控軟件各自獨立，監控系統一體化程度低；4 .調度室沒有統一的設備監控、生產管理、信息發布平臺。1.2設計目標為了滿足油氣集輸總廠生產調度信息化的需要，建設總廠調控中心監控系統（簡稱調控中心），按照“生產設備自動化、管理信息化”的要求，以油氣集輸總 廠的安全生產為前提，利用

4、先進的網絡技術、工業控制技術、網絡視頻技術等，將 工業控制技術及網絡技術應用于本系統，建成一個以工業以太網為基礎的集工業生 產集中監測、調度管理于一體的指揮平臺。總廠調度指揮監控系統，對總廠油氣生產過程和油氣站庫進行統一的管理、調 度和遠程監控，調度控制中心完成所有站場數據的采集、處理和存檔。大屏幕做為 輔助的顯示控制系統，提供一個信息準確、查詢便捷、管理高效、美觀實用的信息 管理平臺。調控中心系統軟件實現以下內容：1 .穩定、可靠、安全地對生產全過程實施監控，包括實時數據監控和實 時視頻監控；2 .建立總調度系統，在調度室通過電視墻、液晶屏顯示系統監控所有生 產數據和視頻，同時在用戶權限范圍

5、內通過網絡設置、修改和查看數據；3 .建立基于瀏覽器的生產管理信息化系統，監控所有生產數據和視頻； 實現生產業務管理數據和質量檢驗管理數據輸入、查詢和分析、輸出，輸出形式支持表格（Excel）和圖形（趨勢圖、直方圖、餅圖）輸出，實現無紙化辦 公；4 .建立具有向下兼容已有控制系統的軟件構架，便于實時監控已有控制 系統的數據，并為未來擴展預留軟件接口；1.3 設計理念1 .系統具有高可靠性、擴展性和可維護性2 .滿足總廠生產指揮需要，保證系統較高的性價比3 .調度管理科學化、智能化、數字化1.4 總體架構根據工程背景和設計目標，軟件系統按照以下架構建立，見圖 1-1。1 / 38油氣集輸總廠調度

6、中心軟件系統信息交互系統調度室監視系統底層軟件系統接口37 / 38圖中箭頭表示系統中各模塊之間數據的流動方向圖1-1調控中心系統軟件總體架構調控中心架構說明：調控中心系統軟件包括生產管理、調度與信息發布軟件系統，系統數據庫，信 息交互系統及底層系統軟件接口。1 .生產管理、調度與信息發布軟件系統包括功能模塊如下：生產調度監測系統；質量檢驗管理；系統管理；交互信息管理；2 .系統數據庫包括：實時數據庫，存儲生產調度監測系統的實時數據；歷史數據庫，存儲生產調度監測系統的實時數據和各項報表數據；3 .信息交互系統包括：調度室監視系統。WE副覽4 .底層硬件系統包括：工業視頻系統；第二章系統設計原則

7、建設調控中心監控系統是為了實現安全高效的生產管理，通過0PCi術對已有的各個子系統（子系統列表） 實施信號量采集，實現集中監視和統一調度，為領導 決策提供輔助信息。要實現上述功能，必須建立對全企業監測、分析和管理一體化 的基于工業以太網的大型開放式系統，提高企業整體生產水平和安全水平，實現企 業生產調度信息化的建設目標。調控中心軟件系統的設計主要基于以下設計原則：2.1 安全性原則系統對外發布通過硬件防火墻確保系統數據信息的安全；系統按照獨立事務原則設置權限，保證系統的可靠性和靈活性；用戶密碼采用MD腐法加密，該加密算法不可逆，如果用戶遺忘密碼，只 能由系統管理員重新設置；系統數據庫服務器采用

8、RAID-1磁盤陣列，實現數據雙通道備份，確保數據 的安全。2.2 先進性原則系統的軟件設計采用先進的 VS.NET+AJAX技術，能構建一個快速響應，數 據刷新時無閃爍的瀏覽器頁面，有針對性的解決了數據交互時，瀏覽器頁 面閃爍的問題，為信息發布及交互奠定了基礎；2.3 實用性原則系統充分考慮用戶的業務需求，按照用戶的運作模式，實現監測信息的收 集、處理、查詢、統計、分析等功能，提高調度管理信息化水平。各種生產設備運行的信息全部傳輸到信息化生產調度中心，便于生產調度人員對 全礦設備運行狀態的監視和調度；設計時力求提供先進且易于使用的圖形人機界面，使用戶完成操作感到輕松、簡單和舒適，最大限度地提

9、高熟練程度和運行效率。生產工藝流程圖來自各個站庫 已在使用的力控組態軟件，不再進行重新設計。2.4 復用性與可擴展性原則數據庫圖2-1軟件系統的三層結構用戶表示層包括人機界面的所有表單和組件；業務邏輯層包括所有業務規則和 邏輯；數據訪問層包括對數據庫的所有交互。系統軟件的分層模塊化結構，使各個功能模塊的耦合度降低，從而大大降低了 應用系統二次開發和維護的成本，例如：當業務邏輯需要改變時，用戶界面并不需 要改變，反之，當用戶界面根據用戶需要調整時，業務邏輯不需要做任何調整。2.5 標準性原則生產調度信息系統采用現行的國家標準，符合行業信息化建設總體規劃綱要。 在符合通用標準的前提下，提供各種層次

10、的盡可能多的符合國際標準的接口，實現 子系統最大限度的信息共享。系統應符合以下國家標準：信息技術軟件生存期過程GB 8566 1995計算機軟件產品開發文件編制指南GB 8567 88計算機軟件需求說明書編制指南GB 9385 88計算機軟件工程規范國家標準匯編1000Mbp趙太網標準IEEE802.3計算機軟件開發規范GB8566工業計算機系統安裝環境條件 ZBN18-001工業控制用軟件評定準則 GB/T13423-1992第三章系統軟件開發方案3.1 系統軟件功能簡介調控中心功能結構Web服務器地圖3-1調控中心功能結構圖系統客戶端采用瀏覽器形式，在瀏覽器地址欄輸入系統安裝的 址。系統實

11、現以下主要功能:能夠實時監控生產過程關鍵工藝及設備運行參數;對關鍵工藝參數具備故障診斷和實時報警;能夠監控生產操作現場（工業視頻）；實時分段運算輸油系統運行狀況，防盜及實施優化運行；實時進行輸氣系統優化運行；監控氣井的生產狀況；能夠實時監控車輛的運行狀況，并提供導航功能生成關鍵工藝參數的記錄；實時監控民用氣供氣狀況；生成能耗運行曲線和經濟運行曲線；生成生產任務及能耗日報表、月報表、年報表； 能夠實時監控各站庫電氣運行狀況。3.2 系統軟件開發平臺系統軟件的B/S結構采用VS.NET2008作為開發平臺。它是一種全新的可視化 開發環境，是基于 XML （可擴展標記性語言）和 SOAP （簡單對象

12、訪問協議）的 新型信息交換平臺，更是面向未來的企業級的開發平臺。 .NET框架圖見圖3-1。C+ C# J Sen pt其荻語青銅霜(Common Language Specification)ASP.NETio O99EO13QQ&T 1工需 T JT19OS堂曲庭果翅里;福牙，界法水站墓籟不務it tassei2 ;加 “卜森17 3T土瑞矍援雷-注注一札證T醬 MAIW.制2o-ii考 百薪2D注水片f啜制t記豪歲里學一觸由懵僚理既甌IT Z33EOT93Z演斷ITJT之手山工11 環 J4#閽崛M詞里WST注*.精機森，fW 5*SO?OWT*71箝17 ra|t兼滄E記于亡SOST瑞

13、雅吼甑TS- :11 TT泗博* 工的0641 噓5 17:3722ar-i, a k-It M里通悒糕5!軍瑟S迷鼻拈OTTI18 ffTWm2 !然87；-普 IT TM u飛殺的fXHtSI注梅苞斯。TA募3函9-C .刈酎：上若下中23注水陪至油號記標營戢航4；京U星通叵Ti加政翻的L，軸卜力17燈24注水Ji芨疝后記錄事制里皰名捆B注水站蒙蜃叵*31 142300k的崢“*26_T J, *任浮青衰曲記*康1FMECT國Kit.聚丁香2T 53lT9Srrt ；2UCB-I1-2S ir rrM-注水猛豪湎E飛粽ST下啟”4W耕摹距TA飛 iiwmss軸川卜森it r2T林瑞機燃期f

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16、終端只要有瀏覽器就可以通過網絡或者其它手段訪問服務器，進行業務應 用操作。這樣對工程實施的成本和周期的控制很有效用。企業用戶不需要 再對客戶終端一一維護，技術問題、版本更新、數據效驗等都只需要在服 務器端由系統管理員來統一維護，這樣用戶操作員可以集中精力放在核心 業務上；調控中心采用B/S模式，開發平臺采用VS.NET 2008,編程語言為C#。系 統的數據庫采用 Microsoft SQL Server 2005;5.2 數據流程和系統軟件部署1.根據企業用戶需求，系統軟件數據流程按照以下圖形實現，如圖 5-1所示：總廠調控中心監控系統現場設備監測數據A/ I質量檢驗報表輸出統計圖形輸出/I

17、生產計劃報表輸出現場設備監測數據生產調度監測系統圖5-1調控中心數據流程圖在系統軟件中，所有數據和信息的流轉都是通過數據庫服務器來完成。生產調度監測系統的數據通過 OPC后臺程序，數據存儲在系統數據庫，并 通過IE瀏覽器顯示給用戶；2.根據系統軟件開發平臺和軟件數據流程，調控中心軟件部署圖如圖5-2所示：系統軟件部署圖IE瀏覽器IE瀏覽器調控中心客戶端程序力控組態軟件生產監測系統 1OPC SERVERIE瀏覽器調控中心客戶端程序IE瀏覽器調控中心客戶端程序調控中心服務端程序IE瀏覽器調控中心客戶端程序Windows 2003 ServerSql Server 2005IISMS NetOPC

18、訪問程序圖5-2調控中心軟件部署 圖5.3 詳細實現方案5.3.1 生產調度監測系統實時數據、狀態顯示：業界通用的生產調度控制系統的實時數據、狀態顯示采用組態軟件實現，優點 是編程簡單、響應速度快，缺點是界面不友好、有授權限制，一般只能在安裝授權 的機器上運行，限制了用戶的使用范圍。現在有些組態軟件提供了B/S結構的監控系統，但是這種系統依然有用戶數量的限制。調控中心采用先進的OPC技術，通過OPC客戶端控件，讀取力控系統的實時數據、狀態值，并將讀取到的數據寫入數據 庫。客戶端使用IE瀏覽器訪問數據庫中的實時數據、狀態值，完全沒有用戶數量 的限制。用戶界面真實再現現場場景。客戶端 IE瀏覽器采

19、用AJAX CSS DOM支 術，實現實時數據、狀態異步更新，界面顯示數據和底層實時數據的延時小于3秒，為用戶提供了更好的視覺感覺。生產調度監測系統數據流程圖見圖生產調度監測系統數據流程圖組態監控軟件力控OPC .IE瀏覽器圖5-1生產調度監測系統數據流程圖5.3.4 生產業務管理、質量檢驗管理的各項報表的實現:系統根據用戶登錄時輸入的用戶名稱，自動將用戶定位到此用戶所管理的原始 數據輸入的界面。系統對用戶所輸入的數據進行合法性、準確性檢查，無誤后將輸 入數據保存到數據庫。系統可以根據用戶需求，提供用戶往日數據修改功能。當月結算日以后，系統根據用戶規則將原始數據生成當月報表，以EXCELS式提

20、交給用戶，如果當月中某天數據沒有輸入，數據項用“-”表示。同時系統根據用戶要求，將查詢、分析數據以各種圖表格式顯示（趨勢圖、直方圖、餅圖等），以方便 用戶直觀查詢。報表數據流程見圖 5-6。報表數據流程圖5-6報表數據流程圖5.4 系統采用的關鍵技術1 .系統軟件架構采用先進的三層結構技術，將用戶表示層、業務邏輯層、數據訪 問層分離，便于系統擴展和維護；2 .系統軟件通過OP服術訪問底層力控控制系統的實時數據；3 .系統軟件采用AJAX技術，在IE瀏覽器端無閃爍更新生產調度系統實時數據;4 .系統軟件對用戶密碼采用 MD環可逆加密方法，使系統更安全；5 .系統軟件采用原子功能權限方法，使各個用

21、戶的權限互相獨立；6 .所有報表均可導出到EXCEL實現無紙化辦公7 .5技術指標1）系統可用性系統年可用率99.98%;系統運行壽命 10年；2）信息處理指標遙信量、遙測量、遙調量和遙控量處理的正確率為100%3）系統實時性系統應對事件提供快速響應，必須滿足以下指標：系統實時數據掃描時間周期為110秒間可調；外部網絡通信的實時數據傳送和接收采集周期為210秒間可調；90%Z上實時監視畫面調出響應時間不大于 2秒；畫面實時數據更新周期110秒可調；4）系統負載率指標正常情況下主要節點CPUff1載030% （10秒平均值）；任何情況下，在任意 5分鐘內，系統主局域網的平均負荷率不超過20%正常

22、運行狀態下系統負載率的測試條件為采集和處理廠站的正常數據及各種正常的系統操作。5）系統存儲容量指標歷史數據存儲時間不少于3年；對其它存儲設備，具存儲容量除滿足系統運行要求的容量外，至少必須保留200%勺備用容量；當存儲容量余額低于系統運行要求容量的 80%寸發出告警信息。第六章質量保證6.1 軟件質量保證概述軟件質量保證（SQA是建立一套有計劃，有系統的方法，確保管理層擬定出 的標準、步驟、實踐和方法能夠正確地被所有工程采用。軟件質量保證的目的是使 軟件過程可視化，便于管理人員更好的監控。它通過對軟件產品和活動進行評審和 審計從而驗證軟件是否符合標準。軟件質量保證貫穿于工程實施的全過程，確保軟

23、 件產品按質按時交付。實施軟件質量保證可達到如下目標：客觀地驗證軟件工程產品和工作是否遵循恰當的標準、步驟和需求。將軟件質量保證工作及結果通知給相關部門和個人。6.2 軟件質量保證實施辦法軟件質量保證包含規范開發流程，測試管理，配置管理三個方面：6.2.1 規范開發流程包括：收集和識別客戶要求客戶要求的評審需求分析工程立項概要設計詳細設計編碼階段集中測試產品設計結果的鑒定現場實施6.2.2 測試管理：隨著軟件開發規模的增大、復雜程度的增加，以尋找軟件中的錯誤為目的的 測試工作就顯得更加困難。然而，為了盡可能多地找出程序中的錯誤，生產出高品 質的軟件產品，加強對測試工作的組織和管理就顯得尤為重要

24、。從軟件的生存周期看，測試往往指對程序的測試，這樣做的優點是被測對象 明確，測試的可操作性相對較強。但是，由于測試的依據是規格說明書、設計文檔 和使用說明書，如果設計存在錯誤，測試的質量就難以保證。即使測試后發現是設 計的錯誤，這時，修改的代價是相當昂貴的。因此，較理想的做法應該是對軟件的 開發過程，按軟件工程各階段形成的結果，分別進行嚴格的審查。一般測試過程如 下：單元測試單元測試集中在檢查軟件設計的最小單位模塊上，通過測試發現實現該模塊的 實際功能與定義該模塊的功能說明不符合的情況，以及編碼的錯誤。集成測試集成測試是將模塊按照設計要求組裝起來同時進行測試，主要目標是發現與接 口有關的問題。

25、如數據穿過接口時可能丟失；兩模塊之間可能有由于疏忽的問題而 造成有害影響；把子功能組合起來可能不產生預期的主功能；個別看起來是可以接 受的誤差可能積累到不能接受的程度；全程數據結構可能有錯誤等。確認測試確認測試的目的是向未來的用戶表明系統能夠按照預定要求工作。經集成測試 后，已經按照設計把所有的模塊組裝成一個完整的軟件系統，接口錯誤也已經基本 排除，接著就應該進一步驗證軟件的有效性，這就是確認測試的任務，即軟件的功 能和性能能夠滿足用戶需求。系統測試軟件開發完成以后，最終還要與系統中其他部分配套運行，進行系統聯調。包 括恢復測試、安全測試、強度測試和性能測試等。通過上述的測試過程，軟件基本滿足

26、開發的要求，測試宣告結束，經驗收并提 交用戶。6.2.3 配置管理：配置管理是通過技術或行政手段對軟件產品及其開發過程和生命周期進行控制、規范的一系列措施。配置管理的目標是記錄軟件產品的演化過程，確保軟件開 發者在軟件生命周期中各個階段都能得到精確的產品配置。配置管理過程是對處于不斷演化、完善過程中的軟件產品的管理過程。其最 終目標是實現軟件產品的完整性、一致性、可控性，使產品極大程度地與用戶需求 相吻合。它通過控制、記錄、追蹤對軟件的修改和每個修改生成的軟件組成部件來 實現對軟件產品的管理功能。主要內容：并行開發支持：因開發和維護的原因，要求能夠實現開發人員同時在同一個 軟件模塊上工作，同時

27、對同一個代碼部分作不同的修改，即 使是跨地域分布的開發團隊也能互不干擾，協同工作，而又 不失去控制；修訂版管理：跟蹤每一個變更的創造者、時間和原因，從而加快問題和缺 陷的確定；版本控制：能夠簡單、明確地重現軟件系統的任何一個歷史版本；產品發布管理：管理、計劃軟件的變更，與軟件的發布計劃、預先定制好的 生命周期或相關的質量過程保持一致；工程經理能夠隨時消 晰地了解工程的狀態；建立管理：基于軟件存儲庫的版本控制功能，實現建立過程自動化；過程控制：貫徹實施開發規范，包括訪問權限控制、開發規則實施等； 變更請求管理：跟蹤、管理開發過程中出現的缺陷、功能增強請求或任務，加強溝通和協作，能夠隨時了解變更的

28、狀態 ；代碼共享：提供良好的存儲和訪問機制，開發人員可共享各自的開發資 源。6.3 開發過程采用的質量管理工具：序號名稱功能介紹1MS Project2003能夠有效組織管理工程計劃。它能利用有效的方式 ，跟 蹤記錄所有的工程信息，監控工程狀況。2Visual SourceSafe管理產品的配置，能過全面記載系統的開發過程。3Visual unit單元測試工具，完成軟件代碼的黑盒測試和白盒測試。4Empirix e-ManagerEnterprise B/S模式軟件整體測試工具，包括需求測試，缺陷管理。5LoadRunner：工業級標準性能測試負裁測試工具。通過以模擬上千 萬用戶實施并發負裁及

29、實時性能監測的方式來確認和 查找問題。第七章系統環境調控中心軟件 B/S編程環境采用 VS.NET 2008(C#)+MS SQL Server 2005數據 庫；數據服務器端操作系統采用 Windows 2003 Server ；數據服務器端網站發布采用IIS6.0 ;客戶端操作系統采用 Windows 2000/Windows XP/Windows Vista ；客戶端瀏覽器采用IE6或以上；第八章調控中心所需表格8.1 年報表按年生成表格8.2 月報表該表格由總調負責錄入8.3 日報表按日生成表格查詢第九章系統名詞解釋1. C/S: Client/Server ,客戶機/服務器模式。服務

30、器通常采用高性能的PC工作站或小型機，并采用大型數據庫系統，如 Oracle、Sybase、Informix 或SQL Server。客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。2. B/S： B/S是Brower/Server ,瀏覽器/服務器模式。客戶機上只要安裝一個 瀏覽器(Browser),如微軟的Internet Explorer ,服務器安裝 Oracle、 Sybase Informix 或SQL Server等數據庫。瀏覽器通過 Web Server同數 據庫進行數據交互。3. ASP.NET是一個 Web開發平臺，提供了構建企業級應用所需的服務、編程 模型和軟件基礎結構。雖然ASP.NE

31、T的語法基本上與其前輩 ASP(ActiveServerPage)兼容，但是ASP.NET是一個全新的編程框架，旨在用于快速 開發WetS用程序。作為Microsoft.NET平臺的一部分，ASP.NET!供了一 種基于組件的、可擴展的且易于使用的方法，用以構建、部署和運行供所 有在瀏覽器或移動設備中使用的 Wetg用。4. C#:微軟公司為了能夠完全利用.net平臺優勢而開發的一種新型編程語言。C#言從C和C+道變而來，它是給那些愿意犧牲 C+一點底層功能， 以獲得更方便和更產品化的企業開發人員而創造的。C#W代、簡單、面向對象和類型安全。盡管它借鑒了 C和C+勺許多東西，但是在一些諸如名字 空間、類、方法和異常處理等特定領域，它們之間還存在著巨大的差異。5. Intranet :采用Internet 技術建立的企業內部專用網絡。它以 TCP/IP協 議作為基礎，以Wet核心應用，構成統一和便利的信息交換平臺。6. PLC Programmable Logic Controller ,可編程邏輯控制器。7. WINCC Windows