天然氣長輸管道國產SCADA軟件發展現狀及展望

劉朋

(中石化石油工程設計有限公司，山東 東營 257026)

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天然氣長輸管道國產SCADA軟件發展現狀及展望

劉朋

(中石化石油工程設計有限公司，山東 東營 257026)

摘要：數據采集與監視控制(SCADA)系統軟件是天然氣長輸管道整個系統的核心組成部分。針對國外SCADA軟件使用過程中暴露出的問題，介紹了幾種國產SCADA軟件的基本特點和應用情況，對比國外SCADA軟件，分析了國產SCADA軟件的優缺點，并結合工程實踐，總結了選取國產SCADA軟件時的考慮因素，并對國產SCADA軟件的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：SCADA軟件國產化發展現狀考慮因素

近年來隨著國內天然氣使用量的大規模增長，國內天然氣長輸管線發展迅速，目前已建成有西氣東輸一、二線，陜京一、二、三線，川氣東送，榆林-濟南等大型輸氣管線，各地方管線如廣東大鵬LNG輸氣管道、浙江天然氣管網、遼寧大唐阜新煤制天然氣管道等[1]，目前新疆煤制氣輸氣管道、中俄輸氣管道等大型管道也在建設過程中。數據采集與監視控制SCADA(supervisory control and data acquisition)系統，作為天然氣長輸管網控制中心，肩負著全網數據采集監控、輸氣管理、生產調度、運行維護協調等重要的任務，同時SCADA系統還可以為上層應用系統提供基礎數據支持，在整個天然氣長輸管網中起著十分重要的作用[2-4]。一方面目前國內大中型天然氣輸氣管線均采用國外SCADA軟件，長期受制于人；另一方面國產SCADA軟件開始嶄露頭角，具備了應用基礎，因而天然氣長輸管道SCADA軟件國產化問題已經迫在眉睫。本文以國內某大型天然氣長輸管道SCADA軟件國產化調研為背景，對調研過程中涉及的國產SCADA軟件的現狀和應用情況做簡要介紹，并給出了選取國產SCADA軟件的考慮因素，以期進一步推動國產SCADA軟件的發展。

1SCADA軟件應用現狀

早期國內SCADA軟件技術水平落后，沒有形成自己的產品，各天然氣輸氣管網SCADA系統軟件均使用進口軟件，造成了當今天然氣長輸管道進口SCADA系統軟件壟斷的局面。目前常用的進口SCADA軟件包括Telvent OAsys， Cegelec Viewstar， Invense Intouch， Honeywell PKS， GE iFix等，尤其是Telvent OAsys， Cegelec Viewstar軟件牢牢占據著中石油、中石化各條大中型輸氣管道工程SCADA系統市場。各進口SCADA軟件經過多年的經驗積累和發展，在國內天然氣長輸領域得到了廣泛認可和應用。與此同時，近年來進口SCADA軟件在應用過程中也逐漸暴露出了一些問題，如價格昂貴，軟件技術服務支持不及時，維修周期長，對于用戶的要求響應慢，系統擴容、升級、維護費用過高等。經過國內SCADA軟件廠家的不斷研究、開發和技術積累，國內SCADA軟件形成了產品系列，在不斷的應用和完善中，逐步走向成熟，已具備了應用條件并得到了一定程度的應用[5-7]。隨著天然氣在國家能源結構中的角色越來越重要，天然氣長輸管道SCADA系統的穩定、可靠，自主可控變得越來越重要。在這種背景下，天然氣輸氣管道SCADA系統軟件國產化成為一項重要且具備條件的課題。

2國產SCADA軟件簡介

目前國內從事天然氣長輸管道SCADA系統研發工作的公司主要分為兩大類： 國內大型自動化系統研發和集成企業如浙江中控、和利時等；油氣長輸管道SCADA系統集成商，如中油龍慧、北京龍鼎源、東方中石等。兩類公司在SCADA軟件研發方面各具優勢。大型自動化系統研發集成企業往往具備大量的軟件研發人員、豐富的軟件開發經驗，在軟件開發、推廣、優化改進等方面存在巨大的技術優勢和力量，其開發的SCADA系統屬于大型綜合自動化軟件，可通用于各個行業，是推動國產SCADA軟件進步和成熟的核心力量；各油氣管道SCADA系統集成商一般具備豐富的SCADA系統集成及工程施工經驗，在使用進口SCADA系統過程中逐步吸收積累經驗，對系統需要和問題優化有更深的理解和認識，依靠自身研發力量或同高校、國外廠家合作也成功開發出一系列SCADA系統軟件，有力地推動了國產SCADA軟件的進一步發展。筆者就調研過程中涉及的幾個國產SCADA系統軟件技術特點及應用情況進行進一步介紹。

2.1浙江中控VxSCADA系統

浙江中控針對SCADA系統特點、技術發展趨勢以及行業用戶的特殊要求，逐步發展為以分布式監控軟件VxSCADA為核心，涵蓋大型實時/歷史數據庫VxHistorian和網絡發布瀏覽軟件WebSight的工業軟件應用平臺，集高效、安全、通用和易用性于一身。VxSCADA系統支持Windows/Unix操作系統平臺，自主開發的實時/歷史數據庫VxHistorian作為SCADA系統的數據中心平臺，數據庫點按對象進行組織，每個對象由1個或多個基礎數據類型組成，數據庫最大容量可達100萬點，同時也支持PI， Oracle以及SQL Server等第三方關系型數據庫作為歷史數據庫。該軟件平臺具備完善的報警、曲線、報表等功能，畫面組態功能豐富。VxSCADA系統在常規的分布式生產信息采集、監視功能基礎上，利用對象概念，使傳統的以工程為單位的組態開發面向系統化、模塊化發展。它易于應用，穩定可靠，能夠提高操作效率。

VxSCADA支持Unix， Linux和Windows操作系統平臺，SCADA服務器支持分布式、客戶端/服務器網絡架構，支持1∶1雙機熱備冗余。集成多種通信協議，支持主流PLC，DCS，RTU產品，提供對象化工程組態和多工程管理功能。內置高性能實時、歷史數據庫，并支持分布式部署。

VxSCADA軟件屬于大型綜合自動化軟件，在天然氣長輸管道領域，目前該軟件已在貴州燃氣管網調控中心、中海石油氣電集團天津LNG等項目上得到了一定程度的應用和推廣，積累了一定的長輸管道SCADA系統建設經驗。

2.2和利時HOLLiSCADA 系統

HOLLiSCADA為和利時自主研發的通用、大型SCADA軟件平臺，主要由SCADA 軟件的基本功能組件及高級應用功能構成。包括HMI組件、實時組件、報警組件、日志組件、趨勢組件、報表組件、IO組件、實時數據庫組件、報警數據庫組件、日志數據庫組件和歷史數據庫組件以及其他高級應用功能，如GIS、工業電視、大屏幕管理、算法組態/運行、人員/車輛定位、安全監控、通信調度等組件。歷史數據庫采用第三方數據庫如Oracle， SQL Server， MySQL作為歷史數據庫，數據庫單機最大容量可達100萬點。軟件平臺具備完善的報警、曲線、報表等功能，畫面組態功能豐富。

HOLLiSCADA支持Unix， Linux和Windows操作系統平臺，SCADA服務器支持分布式、客戶端/服務器網絡架構，支持1∶1雙機熱備冗余。集成多種通信協議，支持主流PLC， DCS， RTU產品，提供對象化工程組態和多工程管理功能。

HOLLiSCADA軟件屬于大型綜合自動化軟件，目前主要應用于城市軌道交通和數字化礦山領域，在天然氣長輸管道SCADA系統中的應用較少。

2.3北京龍鼎源DRESS21C系統

DRESS21C軟件主要由組態軟件及運行軟件構成，組態軟件主要負責對數據點、顯示畫面、趨勢、報警、事件、報表等進行組態，運行軟件主要負責系統運行及顯示、操作等。實時數據庫、歷史數據庫采用了霍尼韋爾PKS系統數據平臺，數據庫系統穩定度較高，數據庫單機最大容量可達55萬點。軟件平臺具備完善的報警、曲線、報表等功能，畫面組態功能豐富，針對天然氣長輸管道項目的圖庫和模型比較豐富。

DRESS21C軟件目前支持Windows系統，SCADA服務器支持分布式、客戶端/服務器網絡架構，支持1∶1雙機熱備冗余。

DRESS21C軟件屬于專門針對天然氣輸氣管道項目的軟件，目前應用的項目包括塔里木油田南疆天然氣利民工程及新疆昌吉州東三縣天然氣管道工程調控中心。

2.4東方中石PIPELINK系統

PIPELINK分為開發系統和運行系統。PIPELINK控制系統由實時數據庫系統、通信系統、報警系統、命令處理系統、人機用戶界面、趨勢系統、報表系統和歷史數據系統八大部分組成。PIPELINK開發系統由工程管理器、超級數據庫組態工具、HMI變量管理工具、HMI圖形編輯器、報警編輯器、報表編輯器、用戶管理等組成。

PIPELINK支持Unix操作系統，實時數據庫為自主研發，歷史數據庫基于Oracle 11研發，調控中心數據庫單機最大容量可達20萬點；集成多種通信協議，但目前對AB系列PLC產品支持性較好；軟件平臺具備較為完善的報警、曲線、報表等功能。

PIPELINK軟件屬于專門針對成品油管道項目開發的軟件，目前該軟件在華東成品油、華中成品油管道有較多應用，應用效果較好。

2.5中油龍慧EpipeView系統

中油龍慧EpipeView為國家科技支撐計劃：“西氣東輸二線管道工程關鍵技術研究”項目，“天然氣長輸管道自動控制軟件開發”課題支持下開發的軟件產品。產品融合了SCADA軟件和實時數據庫軟件的技術特點和優勢，在提供SCADA軟件監控功能的同時，采用了先進的數據壓縮和數據存儲技術。

EpipeView支持Unix， Linux和Windows操作系統平臺，SCADA服務器支持分布式架構，支持1∶1雙機熱備冗余。實時數據庫自主開發，歷史數據庫可采用基于Oralce， SQLServer， MySQL等關系數據庫開發，數據庫單機最大容量可達100萬點；該軟件平臺具備較為完善的報警、曲線、報表等功能，集成多種通信協議，支持主流PLC， RTU產品。

EpipeView是中油龍慧為天然氣長輸管道開發的專用SCADA軟件，目前已在山西煤層氣、貴州管網、坦桑尼亞天然氣管道項目等多個天然氣管道工程中進行應用。

2.6其他系統

除以上介紹的系統外，國內還有多個廠家有自己獨立的SCADA產品，如北京三維力控的eForceCon、亞控科技的KingSCADA，在油氣田地面工程、市政工程方面都有一定的應用，因調研過程中未涉及，在此不做敘述。

3優勢及不足

1) 優勢。國產SCADA系統近年來取得了長足進步，具備了一定的應用基礎，與國外SCADA軟件相比，國產SCADA軟件有如下優勢：

a) 開發界面友好。全中文界面，更適合國內工程人員進行組態、開發和應用。

b) 技術服務支持快速、方便，軟件模塊和功能可根據用戶要求定制。國內SCADA廠家在國內的技術支持力量穩固充足，在系統出現問題時能快速到達現場處理問題。同時，國內SCADA軟件廠家更注重用戶的建議和需求，能夠根據用戶的需要進行開發和定制，這是國外SCADA系統軟件廠家做不到的。

c) 價格較低，性價比高。相對于進口SCADA軟件，無論是新工程的建設還是后期的擴容升級，國產SCADA軟件在價格上具備較大優勢。同時，國產SCADA系統廠家參與工程競標也進一步拉低了進口SCADA軟件的價格。

d) 提高安全性。伊朗“震網”病毒事件充分說明自主可控軟件的重要性，具備完全自主知識產權的國產SCADA系統掌握核心程序源代碼，可以有效減少軟件漏洞及源代碼“后門”產生的安全問題，符合控制系統安全化發展的要求[8-10]。

2) 不足。國產SCADA軟件由于開發和應用時間尚短，存在著以下不足：

a) 應用業績較少，需接受進一步工程實踐的檢驗。國產SCADA軟件鮮有在天然氣長輸管道，尤其是在大中型長輸管道中應用案例，主要天然氣管道應用案例大多集中在支線工程、城市燃氣管網等項目中，其余應用案例為軌道交通、成品油管道等項目類型，在應用到長輸管道項目中時，存在工藝流程和控制邏輯不熟悉，圖庫、模型需重新開發等問題，仍需接受大中型工程的檢驗。

b) 缺乏與第三方軟件的集成經驗。國產SCADA軟件各廠商由于受應用案例少及應用項目類型的制約，缺少同第三方軟件如模擬仿真、氣體管理軟件等的集成經驗，需要在工程實踐中進一步探索與積累經驗。

c) 軟件水平參差不齊，部分功能尚需優化。目前各國產SCADA系統的水平及國產化程度均存在較大差距，部分國產SCADA系統的報警方式、數據庫組態方式、曲線調用等功能尚需優化，以提高軟件的可操作性和效率。

4國產化應用考慮因素

天然氣長輸管道SCADA系統國產化是一種發展趨勢，目前國內SCADA軟件水平參差不齊，尤其在一些大型管道中，如何選擇國產SCADA軟件，保證工程實施質量，是一項十分重要的工作。在選用國產SCADA軟件時，用戶、設計院以及主管部門應重點從以下幾個方面對其進行考察：

1) 軟件廠商綜合實力。SCADA軟件廠商的研發能力直接決定著軟件的質量，其售后技術支持與服務能力又與工程實施密切相關。中大型管道國產SCADA軟件廠商應選擇企業規模較大，軟件研發實力強，具備較高的軟件能力和售后服務能力的企業。

2) 軟件的成熟度。任何軟件由開發到成熟都需要經歷若干年的應用完善，從應用中總結軟件自身的不足和漏洞，不斷地加以完善，最終才能形成成熟、可靠、用戶信賴的軟件。通常情況下剛開發出來的軟件未經過工程驗證，不推薦在大中型管道上應用。推薦的國產SCADA軟件應至少經過不少于數個版本的升級完善，并經過多年的實際應用。

3) 相同或相似行業的應用業績。目前國內大型的SCADA軟件一般是通用軟件，可應用于各個行業，但每個行業又具備自身的特點，區別較大。具備相似或相同應用業績的SCADA軟件，已經開發出適用于該行業的對象、功能模塊，對于該行業的控制模式、控制流程、系統功能要求都有較好的了解，能夠快速融入新建項目中。基于以上原因，推薦具有相同或相似行業應用的SCADA軟件。

4) 第三方的測評。對于軟件的功能、性能等參數，應經過權威第三方的評測，權威第三方應為中國軟件評測中心、國家信息中心軟件評測中心等部門；此外油氣管道SCADA軟件屬于能源行業控制系統，其包含完整的安全防護體系，除對軟件功能、性能測試外，推薦對整個系統進行安全防護體系評測，以驗證其抗病毒、抗攻擊能力。SCADA軟件的選擇應將具體的評測結果作為依據。

5結束語

經過近幾年的發展，國產SCADA軟件形成了一系列擁有自主知識產權的軟件產品，并在天然氣長輸管道中得到了逐步推廣和應用，成功打破了進口SCADA軟件對國內天然氣長輸管道SCADA系統的壟斷局面。目前國產SCADA軟件也存在著應用業績少、工程經驗尚不足等缺點。天然氣輸氣管道SCADA軟件國產化是實現國內天然氣長輸管道SCADA系統軟件本質安全、自主可控的必由之路，其進步和發展離不開國內油氣管道行業的大力支持，應給予適當的機會，促進其發展完善，以便更好地為油氣管道服務。隨著國產SCADA軟件的進一步發展和完善，其必將在天然氣長輸管道領域成功取代進口SCADA軟件。

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Development Situation and Prospect of Domestic SCADA Software in Long-distance Gas Transportation Pipeline

Liu Peng

(Sinopec Petroleum Engineering Corporation, Dongying, 257026, China)

Abstract:Supervisory control and data acquisition(SCADA) software is the core component of whole system in long distance gas transportation pipeline. Aiming at problems during oversea SCADA software application, the basic characteristics and application of several domestic SCADA software are introduced. Compared with foreign software, advantages and disadvantages of domestic SCADA software are reviewed. Combing with engineering application, considerations of domestic SCADA software selection are summarized. The development trend of domestic SCADA software is also prospected.

Key words:SCADA software; domestication; development situation; considerations

作者簡介：劉朋(1984—)，男，山東鄒城人，畢業于中國石油大學(華東)控制理論與控制工程專業，獲工學碩士學位，現就職于中石化石油工程設計有限公司，從事石油化工自動化設計工作，任工程師。

中圖分類號：TP273

文獻標志碼：A

文章編號：1007-7324(2016)02-0007-04

稿件收到日期： 2015-11-08。