城市燃气作为城市能源的一种，在我们的生活中起着必不可少的作用，城市燃气管网调度系统承担着用户输送燃气调度管理和应急处理的使命。本文主要介绍了PIMS在某城市燃气管网调度系统中的应用，着重描述了系统的软硬件结构和系统功能，并总结了系统应用情况。

随着计算机的普及和现代企业管理制度的建立，信息化系统的建设已成为城市燃气企业管理的重要组成部分。进行信息收集、传递、存储、加工、维护和使用信息管理系统，对城市燃气管网的安全管理十分重要。为加强企业的生产管理，提高效率，优化管理，增强燃气管网运行的安全性，建立城市燃气管网数据采集监控系统SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）及地理信息系统GIS（Geographic Information System）已经成为城市燃气企业现代化管理的必由之路。

为了提高燃气公司的安全管理水平，保证燃气输配系统的管理、调度和运行上的及时、可靠与准确。某城市燃气公司于2008年采用了中控的PIMS（Process Information Management System）系统，实现城市燃气管网的监控调度管理。

燃气公司具有分布式、集散式、网络化、全开放的企业特点，为了安全、稳定、可靠地管理好遍布全城的供气管网，一定要有一个满足其企业特点的、现代化的、先进的城市燃气管网调度管理系统。

硬件及网络设计

该市有3个燃气储配站及12个调压站及中低压测量站，其中一个储配站已进行了自控改造，应用浙江中控的WebField GCS-2控制系统，实现了燃气柜、压缩机和电气的数据采集，油泵站的自动控制等功能，并具有良好的开放性；其他储配站、调压站及中低压测量站采用了小型PLC进行数据采集。所有站点的控制系统或PLC均通过MODBUS协议进行数据通信。

通讯网络采用了CDMA（Code Division Multiple Access）码分多址技术，其原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。CDMA的平均速度约80K左右，最高可达150K左右，其稳定性高、拨号速度快、费用也相对较低。

底层的控制系统及PLC等数据采集设备配备了CDMA 1X DTU模块，它与数采设备通过RS-232/RS-485接口进行数据通信。电信可为每个CDMA 1X DTU模块分配一个IP地址并通过CDMA VPDN虚拟拨号专用网络将各采集终端的实时数据传送到生产调度中心。

生产调度中心是整个系统的中枢，设有一台PIMS服务器，为保障安全性，采用了两层以太网架构分别用于数据采集和WEB发布，配置2台千兆交换机分别实现采集网和WEB发布网络，相互不受影响。同时在发布网络上配置有硬件防火墙，可实现一些信息过滤并防止网络攻击，另外还有4台计算机运行PIMS客户端软件作为调度监控站使用。网络结构见图1。

软件设计

在软件设计上，要充分考虑到简单易用、稳定可靠等性能。系统既要实现数据采集监视系统（SCADA）的功能，同时还要实现部分管网地理信息系统（GIS）的功能，并且需要针对燃气管网调度应用需求特点制作开发相应的功能模块。考虑到今后系统的升级扩容，还要有较好的开放性和扩展性。根据PIMS本身具有的实时数据库、丰富的I/O设备驱动程序、强大的组态功能及良好的二次开发环境为实现上述功能提供了很好的基础。

应用界面

根据应用需求制作的界面，包括工艺流程图、地理信息图、趋势曲线图、生产调度与统计报表、数据与通信状态报警等显示内容及形式。

I\O驱动

I/O驱动程序负责PIMS与底层I/O设备的数据采集和通信，PIMS中的I/O驱动可识别CDMA DTU模块，并通过MODBUS RTU方式将底层设备寄存器中的数据读出后，通过CDMA 1X网络传送到PIMS的数据库，然后在运行系统的画面上动态显示。

数据库

包括实时数据库和关系数据库，PIMS软件包含实时数据库，主要用来共享和存储实时生产数据；关系数据库采用了微软的SQL Server 2000，主要为生产调度报表提供数据。其数据也是通过PIMS写入的。

Web服务器

PIMS内置的Web Server可将所有应用界面发布到企业局域网或Internet上，用户通过IE浏览器即可查看实时生产信息。

PIMS客户端

PIMS客户端也包含实时数据库、组态及二次开发等功能，PIMS数据库之间可通过TCP/IP远程数据源的方式进行数据交互，实现数据库的分布式应用。PIMS客户端主要用于操作员的监控。

系统功能

根据应用需求及特点，燃气管网调度管理系统主要实现了以下几项功能：

生产数据与状态监视

工艺流程图可反映出各储配站实时运行状况，实时数据、设备状态、事件报警等信息在流程图上均可看到。数据一览可以集中显示各储配站及调压站的信息便于比较。除了常规的工艺流程图和数据一览表，还专门制作了城市地理图，并将燃气输送管道及各燃气储配站和调压站绘制在地理图中，实现GIS的简单功能。调度中心与各燃气储配站及调压站的通讯状态也可在图中显示。通过实时地对燃气储配站气柜高度和容量的监视，便于直观、及时地了解当前的储气量，通过各调压站的压力监控可了解当前城市的燃气供应情况，通过对各燃气储配站及调压站的通讯状态监视便于及时发现故障，使生产调度人员及时的调度和处理突发事件，保障安全供气。

历史数据查看及存储

PIMS软件中包含了历史趋势、历史报表等组件，通过在组态中应用这些组件，可实现对实时和历史数据进行查看并分析，并可通过放大缩小、上下移动、指定时间段等操作方式来显示历史趋势；历史报表除显示历史数据外还可统计指定时间段的最大、最小、平均值等。通过历史数据的查询和统计分析，自动形成生产日报表及月报表等。便于调度人员了解到过去时间燃气储气及用气情况。同时，PIMS还通过自有的ODBC接口将数据存储到关系数据库SQL Server中，为企业其他系统（如ERP、OA）等查询提取生产数据提供了方便。而PIMS实时数据库可连续压缩存储大量的历史数据，为历史数据查询及分析提供了有效依据。

安全管理

为保证系统的安全性和稳定性，硬件上在PIMS服务器上采用了双网卡，使得数据采集和Web发布使用各自的网络段，互不影响。并配置了硬件防火墙在PIMS服务器与企业局域网之间进行了隔离；软件上采用了用户分级分区的精细化权限管理模式，不同用户具有不同的权限，如数据操作、画面组态、退出系统等只有具有权限的人员才可执行。不同级别或分区用户的浏览权限也有所区别，PIMS中任意一副画面甚至是同一画面中的任何一个元素（包括数据点和图形或按钮等）都可进行权限的设置，因此，即使同一画面不同用户看到的内容也不相同。这样可防止数据外泄，使系统更可靠安全。

事件记录

系统既可记录系统进程的启动、停止的时间、系统状态的变化以及操作人员的活动记录等信息，同时也能够记录报警事件。并可输出到记事本中。可通过PIMS的事件和报警组件进行查询。发生事故时，调度人员可以通过事件及时查询到记录以便进行事故分析。

Web浏览

PIMS软件中自带的Web服务器，可将所有画面内容包括工艺流程图、地理信息图、历史趋势、报表画面全部进行发布，用户根据权限通过IE进行查看，且看到的效果同在调度中心中完全相同。当管理人员出差外地时，也可通过Internet及时了解燃气供应情况。

结语

系统运行后，产生了良好的效果。对相关部门加强管网运行监控、提高工作效率和工作质量、保障安全生产、辅助生产运行和抢险决策起到了积极的促进作用，大大降低了生产运行成本，取得了显著的经济效益和社会效益。系统具有的开放性和可扩展性也为今后燃气综合信息管理平台及全省的燃气管网调度的建立打下了坚实的基础。这种类型的应用同样也适用于城市供水、供电、供热等其他公用工程的领域，具有较高的推广价值和市场前景。

参考文献：

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