物联网关通讯管理机在天然气智能调度监控平台中的组网应用:城市门站、城市高压管网、高中压调压站站控系统SCADA监控中心、门站、储配站等PLC/RTU站控系统、无人值守RTU站、安防系统

作者:杭州领祺科技有限公司 日期:2022-10-18 阅读量:


  城市天然气系统由城市门站、城市高压管网、高——中压调压站、中压主干管网、中压次干管网及庭院管网组成。SCADA系统主要由调度控制中心站控系统数据传输通讯系统三大部分组成。站控系统主要是设备管道数据采集气体监测设备状态监测的数字化,通过通讯管理机传输到集中监控平台和调度控制中心,调度控制中心与控制气体路由的阀门的工控开关PLC设备通讯需要加装安全防护,隔断装置。数据传输系统主要指数据采集网关、数据通讯网关、安全网闸、隔断器、集中监控系统、调度数控系统之间的网络架构与安全通讯组网。


  天然气调度监控平台,能让决策层和管理层通过调度监控平台这个窗口掌握公司生产运营的运营状态,及时发现问题,为公司生产运营决策提供准确及时的统计分析信息。

燃气企业工控系统的核心是 SCADA 系统,目前多数燃气企业的主要工作是用于燃气管网调度数据的采集和分析,主要问题和风险如下:

  · 网络隔离不合理

  · 工控系统普遍存在漏洞

  · 缺乏审计监测机制

  · 非法接入问题严重

  · 缺乏完善的运维审计机制

  · 操作人员缺乏信息安全意识

  · 缺乏专业的安全人才



  1、边界防护

  在场站到调度中心部署工控防火墙,将调度中心、场站以及各工控子系统进行逻辑隔离,并设置严格的访问控制策略,通过基于 IP、端口、协议等的访问控制策略,杜绝控制系统的非法访问,隔离网络攻击和病毒(包含工业病毒)的跨区域的串扰,保护工业环网的安全运行。

  2、非法接入

  在调度中心部署网络准入控制系统,实现对非法设备的接入管理与非法外联。

  3、监测审计

  在各场站的工控系统分别部署监测审计引擎,监测审计引擎对工控流量进行监测分析,识别出工控协议,并对工控协议深度解析,同时将违规操作、非法操作和程序下载、IP 变更、组态变更、PLC启停等关键事件以及病毒、木马、黑客等攻击行为数据传送到部署在调度中心的工控安全监测审计管理系统中。

  4、终端安全

  在生产网各工控系统中的操作员站、工程师站以及服务器等工业主机上安装部署工控终端防护系统,在调度中心部署工控终端防护系统。管理系统对工控终端防护系统进行统一管理与监控、策略下发、异常报警等。

  5、安全运维

  在调度中心部署运维堡垒机,进行集中账号管理、集中登录认证、集中用户授权和集中操作审计。实现对运维人员的操作行为审计,违规操作、非法访问等行为的有效监督,为事后追溯提供依据。

  6、安全管理

  在调度中心部署安全管理平台,实现对工控防火墙、工控安全监测审计管理系统、工控终端防护系统、堡垒机等安全产品以及交换机的统一管理与监控。

智能天然气中台

  智能天然气中台要整合天然气企业内的调度系统:SCADA 系统、站控系统、GIS系统、GPS 系统、CNG 加气站系统, 达到对公司生产管理监督、监测的作用。


燃气SCADA系统

  燃气SCADA系统包括调度监控中心、门站、储配站等PLC/RTU站控系统、无人值守RTU站、安防系统等。系统投产后,操作人员在调度控制中心通过SCADA系统可完成对全市燃气输配系统的监控和运行管理。系统的基本功能如下:
  1、运行工况实现"四遥"
  在调度监控中心可观察到全市管网的运行工况,为管网运行调度提供依据,并根据调度方案向各重要节点发出调整、控制指令到执行机构。调整、控制后的新工况参数又实时地传送到调度监控中心,从而对管网实现遥测、遥控、遥调、遥信功能。
  2、能方便地与公司计算机管理网络联网
  本系统为标准的以太网,能方便地与公司计算机管理网络联网运行。公司有关负责人和相关部门可根据其权限(由SCADA限定),对管网运行状况和相关数据进行查询、调用。
  3、安全报警系统
  在输配管网的调压站、门站等子站,当压力超高限或超底限发出报警信号。通过PLC/RTU进入SCADA系统,对事故的及时处理提供决策和调度依据。
  4、系统可维护性
  设备出现故障时,只需简单地插入模块/部件替换故障部件,即可排除故障。系统硬件和软件尽可能多地使用开放系统,增强系统的可维护性,并确保将来的可扩充性。
  5、系统的可扩充性
  系统留有足够的扩展区。当需要增加RTU或监测点时,只需进行系统组态更改,而不需要编程人员重新设计程序。系统数据库具有开放的结构,对各种平台再开发具有透明性。
  6、实时事故预测及报警
  通过对检测数据分析处理,并与正常工况进行比较,可及时发现异常现象及事故,并结合GIS、CIS系统确定发生的地点以及现场管道、设备情况,在调度监控中心显示屏上显示出来,同时发出报警信号。在管网发生事故时,由计算机给出发生地局部区域管网布置的详细情况,准确判断出事故波及影响的范围及相关的阀门,结合GPS系统指挥抢修人员迅速处理,将事故影响控制在最小范围。
  7、系统具备自诊断和设备管理功能,对于可能发生事故的隐患,也可以作出一定程度的分析判断,提醒值班人员作相应处理,做到将事故隐患消灭在萌芽状态,防患于未然。

调度监控中心功能:


  调度监控中心实时采集本地监测站的运行参数,实现对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计,为管网平衡、安全运行提供必要的辅助决策信息。

  调度监控中心的主要任务是通过各站点的RTU/PLC对管网和场站的工艺参数进行数据采集和监控。调度监控中心的操作人员通过计算机系统的操作员工作站所提供的管网和场站工艺过程的压力、温度、流量、设备运行状态等信息,完成对燃气输配管网的运行监控和管理。操作人员还可以通过调度管理计算机完成数据的发布、传输等调度管理工作。
PLC/RTU站控系统功能

  门站、储配站等各重要站场的站控系统作为管道SCADA系统的现场控制单元,除完成对所处站场的监控任务外,同时负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令。主要为①对现场的工艺变量进行数据采集和处理;②经通信接口与第三方的监控系统或智能设备交换信息;③监控各种工艺设备的运行状态;④对供电设备及其相关变量的监控;⑤站场可燃气体的监视和报警;⑥消防系统的监控;⑦周界报警系统的监控;显示动态工艺流程;提供人机对话的窗口;显示各种工艺参数和其它有关参数;显示报警一览表;⑧数据存储及处理;显示实时趋势曲线和历史曲线;⑨数据计算;逻辑控制;联锁保护;紧急停车(ESD);⑩打印报警和事件报告;打印生产报表;数据通信管理;与主控及紧急备份中心通讯,为调度控制中心提供有关数据;接受并执行调度控制中心下达的命令等;
无人值守站功能
  系统在小型调压站等无人值守站点处配置RTU,完成对现场的工艺参数进行数据采集和



处理;①监控管网安全切断阀门和电动阀门;②供电系统的监控;③可燃气体的监测和报警;④数据存储及处理;逻辑控制;紧急停车(ESD);⑤与主控中心通讯,为调度控制中心提供有关数据;接受并执行调度控制中心下达的命令。


 调度控制中心:根据SCADA系统规模大小,可以设置总调度控制中心、备用调度控制中心或区域调度控制中心,完成对城市高中压燃气管网各重要站场、远控截断阀室的监控,同时完成对中压管网监测点的监视,实现管网运行优化、制定输送计划、计量管理等一系列任务;


  站控系统(SCS):根据管网站场分布,在门站、调压站、远控截断阀室、管网监测点等设置不同规模的站控系统(SCS)。SCS与是SCADA系统的远程监控站,它们执行主调度控制中心指令,实现站内数据采集及处理、联锁保护、连续控制及对工艺设备运行状态的监视,并向主调度控制中心上传所采集的各种数据与信息;


  数据传输通讯系统:完成站控系统与调度控制中心的数据通信任务,支持有线通讯(VPN专线、光纤通讯、桢中继、PSTN拨号等),无线通讯(电台通讯、GPRS、CDMA等),可结合成本和当地资源选择最佳通讯方式。


调度中心



  调度控制中心的主要任务是通过各站控系统(SCS)对天然气管网进行数据采集及监控,同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务。调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个管网的操作和管理。其主要功能如下:


  • 工艺流程的动态显示

  • 报警显示、管理以及事件的查询、打印

  • 实时数据的采集、归档、管理以及趋势图显示

  • 历史数据的归档、管理以及趋势图显示

  • 生产统计报表的生成和打印

  • 管网输配管理、流量计算

  • 大型工业用户信息管理

  • 下达调度和操作命令,发出ESD命令

  • 安全保护,控制权限的设置

  • 对全系统进行时钟同步

  • 标准组态应用软件和用户应用软件的执行

  • 模拟培训

  • SCADA系统诊断

  • 数据通信信道故障时主备信道的切换

  • 为MIS系统提供数据

  • 与企业信息管理系统平台连接、进行数据交换

  • 与上级计算机系统通信

  • 场站视频监控
    城市门站站控系统
    设在长距离输气管线与城市燃气输配系统交接处的燃气调压计量设施,简称城市门站。门站的自控系统称为站控系统(SCS),主要由监控计算机、可编程控制器(PLC)、仪表与变送器、通讯设备组成。站控系统的PLC采用LK大型PLC,支持双机热备、电源冗余、以太网冗余及总线冗余,门站PLC与站内第三方设备(如流量计算机、发电机组等)通讯一般采用标准MODBUS通讯。门站与调度中心通讯一般采用光纤,有时除了有线通讯,还采用无线通讯做备份。
    门站是城市天然气供气系统的起点和关键场站,根据工艺参数,主要集成以下功能,并分别完成就地和远程监控。

  • 主调度控制中心直接和门站PLC通讯

  • 对现场数据采集存储

  • 天然气流量计算

  • 数据处理(工程单位换算、算术与逻辑运算、流量积算)



PLC监控现场的各种工艺设备:


  • 视频监控

  • 提供人机对话接口

  • 数据上传主调度控制中心

  • 接收主调度控制中心发来的参数设定和控制命令

  • 可远程或现场设定、修改参数

  • 与第三方智能仪表设备通讯(通常采用串口通讯,标准MODBUS协议)


调压站、工业用户及阀室站控系统


  调压站是城市燃气输配系统中自动调节并稳定管网中压力的设施。燃气调压站按进出口管道压力可分为高中压调压站、中中压调压站、中低压调压站等;按服务对象又分为供应一定范围的区域调压站和为单独建筑物或工业企业服务的用户调压站。


  阀室是高压线路中可对输气进行紧急关断的设施。

  调压站、工业用户及阀室站控系统(SCS)主要设备包括PLC、触摸屏、仪表与变送器、通讯设备组成。PLC与站内第三方设备通讯(一般采用标准MODBUS通讯),如领祺通讯管理机智能物联网关等。


  本子系统主要监视本地区中低压管网的配送状况,实时合理调配。对采集的数据进行统计、分析、存储,以图形和报表形式反映给调度人员,同时向调度中心发送相应监控数据,与调度中心通讯一般采用光纤,有时除了有线通讯,还采用无线通讯做备份。



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