石油石化安全监测平台方案之欧阳生创编.docx
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石油石化安全监测平台方案之欧阳生创编
石油石化安全监测平台方案
时间：
2021.02.08
创作人：
欧阳生
辽宁达能电气股份有限公司
2015年10月
目录I
第1章绪论1
1.1平台概述1
1.2平台建设意义2
第2章平台建设关键技术3
2.1工业OPC技术3
2.2实时数据库技术（RTDB）4
2.3多种数据源转换技术5
第3章平台总体设计6
3.1平台框架设计6
3.1.1数据层6
3.1.2模型层7
3.1.3组件/中间件层7
3.1.4应用服务层7
3.1.5表示层7
3.1.6接口层8
3.2平台建设原则8
3.3参考规范及标准9
3.4平台设计方法9
3.5权限控制设计10
3.6平台设计要求11
第4章平台主要功能设计13
4.1预警状态13
4.1.1预警总图13
4.1.2温度14
4.1.3环境参数14
4.1.4设备寿命预警14
4.2线路监控14
4.2.1220kv线路监控14
4.2.2环网柜15
4.3报警管理15
4.3.1报警信息15
4.3.2报警审核15
4.3.3历史报警查询16
4.3.4当日报警汇总16
4.4统计分析16
4.4.1温度、水位、气体及其他统计16
4.4.2接头、本体状态分析16
4.4.3历史故障16
4.4.4历史报警次数16
4.4.5带电检测查询17
4.4.6每天最高温度统计17
4.4.7报警汇总17
4.4.8典型案例17
4.4.9典型案例审核17
4.5工作流管理模块18
4.5.1工作流设计18
4.5.1.1可视化工作流模型设计18
4.5.1.2定义流程状态数据19
4.5.1.3流程下的业务处理19
4.5.1.4标准工作流接口19
4.5.1.5流程监控19
4.5.2客户端管理19
4.5.3工作流管理模块功能20
4.5.3.1流程定义20
4.5.3.2流程运行20
4.5.3.3流程管理21
4.6GIS管理模块21
4.6.1二三维一体化GIS应用模块21
4.6.1.1电网GIS图形分层管理21
4.6.1.2二维GIS基础功能23
4.6.1.3三维GIS基础功能25
4.6.1.4二三地理信息系统切换30
4.6.2电缆信息二三维GIS管理模块30
4.6.2.1电缆图形编辑30
4.6.2.2沟道井图形编辑30
4.6.2.3电缆查询31
4.6.2.4电缆统计32
4.6.2.5沟管断面编辑32
4.6.2.6电缆台帐管理32
4.6.2.7电缆线路切改33
4.6.2.8运行监控33
4.6.2.9特殊情况报警34
4.7CAD图文档管理34
4.7.1图文档分类34
4.7.2图文档上传功能34
4.7.3自动编号和信息自动录入34
4.7.4图文档资料的远程浏览和下载35
4.7.5图文档信息的检索35
4.8应急指挥系统35
4.8.1远程指挥音视频35
4.8.2地理信息与GPS车辆跟踪35
4.8.3风险隐患监测防控36
4.8.4预测预警36
4.8.5应急准备及规划37
4.8.5.1应急准备37
4.8.5.2应急规划及推演38
4.8.6辅助决策38
4.8.7指挥调度39
4.8.8案例分析与过程记录39
第5章系统环境配置40
5.1系统硬件拓扑40
5.2系统硬件配置变更41
第6章项目管理实施方案43
6.1系统设计及开发周期43
6.2质量保证措施43
6.3变动控制44
6.3.1质量保证44
6.3.2风险管理45
6.3.3进度控制45
6.4项目实施过程45
6.5实施团队安排47
6.5.1领导小组组织47
6.5.2开发小组组织48
6.6项目开发过程管理规范49
6.6.1技术过程规范50
6.6.2管理过程规范51
第7章售后服务方案57
7.1技术支持、售后服务力量配备57
7.2服务与质量保证57
7.3修期内技术服务方案及标准57
7.4对用户故障响应的承诺58
7.5对用户故障排除的承诺59
第1章绪论
1.1平台概述
目前全国大多数电力公司一样，对电力隧道、沟道内主干电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。
从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。
随着国家电力基础设施投入的逐年增大，电力隧道的长度也正在迅速增加，由于运行维护人员的增长速度远远跟不上电力基础设施的增长速度，致使电力隧道运行工作面临着巨大压力，再者随着城市的加速发展，电力沟道和高压管线的迅速增长，电力负荷的急剧增加，电力公司对隧道的运行维护工作面临着巨大压力。
如何保证隧道内电缆不因过载、过热等情况突发大的运行安全事故，隧道内积水、可燃气体等不影响到供电系统的安全等新的要求，想解决当前面临的种种问题，仅靠大量增加运行人员数量来应对电力隧道的迅速增长和管理压力已经不现实，采用现代化的技术手段来提高电力隧道运行维护水平是当务之急。
电力隧道加装水位、气体探测装置，可有效监测到隧道内水位及气体情况，及时发现由于外部跑水至电力隧道内，外部可燃气体进入隧道内等情况。
通过水位、气体监测报警，及时发现隐患点所在位置及水位数值、气体成分含量等情况，为及时有效处置提供技术支撑，改善电力隧道运行环境，保证电力隧道及隧道内电力电缆的安全稳定运行有重要意义。
电缆是电缆网发生故障几率较大的设施，分别通过传感器耦合电缆接地线的信号、传感器对电缆接头的局部放电及分布式光纤测温系统对电缆进行监测数据采集，将其采集到的接地电流参量、局部放电参量及电缆温度参量传送到监测中心，对电缆的运行状态进行分析评估，实现电缆运行状态的时时监控，从而为电力部门有效的预防事故灾害的发生提供有力的的保障。
本系统是在电力改革的形势下，深入研究电缆管理的内容和特点，经过多年的努力和实践，以地下电缆管理为基础并在详细调研的基础之上，研制开发的较为完善的电缆运行综合管理及智能操作平台。
平台的开发和应用将整合多个子站监测数据，使工作人员无须切换平台就可以实现管理辖区的硬件设备。
本平台可对温度，水位，井盖等设备的实时监控以及管理功能，能够及时获得各个设备报警信息，以便工作人员做出及时的处理，同时提供了对历史记录的查询功能，各项数据支持图表转换数据列表、数据列表导出Excel以及打印的功能。
同时系统具有结构紧凑、界面美观、功能齐全的特点，是电缆最理想的生产管理工具，它的应用，一方面可以规范管理模式和提高管理水平，同时对加快电力企业标准化建设也起到积极的促进作用。
1.2平台建设意义
该系统的建成，可以为地下的科学管理提供有力的技术支撑，有利于培养现代化的电力企业运营管理人才，提高电网管理人员的综合素质，提高企业运营管理水平，提高电力企业资产利用率，降低资产损耗。
通过本系统，地下电缆管理人员可以及时、快速、简便地获取分析和决策所需的关键信息，缩短分析和决策所需的时间，减少人力资源消耗，实现高效率、低成本的电网管理。
同时从另一个侧面，更好的保证了电网安全经济运行、提高供电可靠性、减少了由于信息不畅造成的工作滞后，加快了电力企业为适应市场变化的改革步伐。
第2章平台建设关键技术
2.1工业OPC技术
OPC（OLEforProcessControl,用于过程控制的OLE）是一个工业标准，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员已超过220家。
遍布全球，包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。
基于微软的OLE（现在的ActiveX）、COM（部件对象模型）和DCOM（分布式部件对象模型）技术。
OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。
由于OPC技术的采用，使得可以以更简单的系统结构、更长的寿命、更低的价格解决工业控制成为可能。
同时现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。
因此OPC技术在国内的工业控制领域得到了广泛的应用，主要应用领域如下：
（1）数据采集技术
OPC技术通常在数据采集软件中广泛应用。
现在众多硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口，OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写，可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务。
（2）历史数据访问
OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法。
（3）报警和事件处理
OPC提供了OPC服务器发生异常时，以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送通知的一种机制，通过使用OPC技术，能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理。
（4）数据冗余技术
工控软件开发中，冗余技术是一项最为重要的技术，它是系统长期稳定工作的保障。
OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余，而且具有较好的开放性和可互操作性。
（5）远程数据访问
借助Microsoft的DCOM（分散式组件对象模型）技术，OPC实现了高性能的远程数据访问能力，从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
2.2实时数据库技术（RTDB）
实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物。
概括地讲，实时数据库（RealTimeDatabase，RTDB）就是其数据和事务都有显式定时限制的数据库，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。
1、实时数据库系统的主要技术
实时数据库系统与传统的数据库系统有着根本性的不同。
要实现一个实时数据库系统，除了一般数据库的问题外，还要研究一系列关键理论与技术问题。
（1）实时数据模型及其语言
到目前为止，研究实时数据库的文献鲜有专门讨论数据建模问题的，大多数文献，尤其是关于实时事务处理的都假定其具有有变化颗粒的数据项的数据模型。
但这种方法有局限性，因为它没有使用一般的及时间的语义知识，而这对系统满足事务截止时间是很有用的。
一般RTDB都使用传统的数据模型，还没有引入时间维，而即使是引入了时间维的“时态数据模型”与“时态查询语言”也没有提供事务定时限制的说明机制。
系统应该给用户提供事务定时限制说明语句，其格式可以为：
——＜事务事件＞IS＜时间说明＞
＜事务事件＞为事务的“开始”、“提交”、“天折”等。
＜时间说明＞指定一个绝对、相对或周期时间。
（2）实时事务的模型与特性
前面己说过，传统的原子事务模型已不适用，必须使用复杂事务模型，即嵌套、分裂/合并、合作、通信等事务模型。
因此，实时事务的结构复杂，事务之间有多种交互行动和同步，存在结构、数据、行为、时间上的相关性以及在执行方面的依赖性，其具体表现特性有：
定时性、语义相关性等。
2、实时数据库的体系结构和系统结构
从系统的体系结构来看，实时数据库与传统数据库的区别并不大。
同样可以把数据库分成3个级别：
内部级、概念级和外部级。
这3个级别组成了数据库系统的数据体系机构。
外部级最接近用户，这里所说的用户可以是图形界面系统、第三方应用程序等。
概念级涉及所有用户的数据定义。
内部级最接近于物理设备（如内存或磁盘），涉及到实际数据存储方式。
实时数据库是一个复杂的系统，它是采用了实时数据库技术的计算机系统。
它的含义已经不仅仅是一组对数据进行处理的软件，也不只是一个数据。
一个实时数据库系统是一个实际可运行的，按照数据方式存储、维护和向应用程序提供数据或信息支持的系统。
它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体，由数据库、硬件、软件三部分组成。
在设计实时数据库中应考虑监控软件要实现的目标及其自身对数据实时性的要求。
PC工作站或服务器作为整个系统的硬件基础为第一层，第三、四、五层描了实时数据库的基本功能，应用层位于最高层是人机交流和与其他计算机系统交换数据的窗口。
2.3多种数据源转换技术
系统数据源转引擎作为系统最为核心的功能，采用了先进的技术理念，借鉴了ETL（BI/DW的核心和灵魂）设计理论，其工作原理是：
1、引擎将数据通过各种方式（WEB浏览器、关系型数据库、非结构化数据库、标准接入接口）从各种原始的业务系统中获取出来，这是所有工作的前提；
2、按照预先设计好的规则将抽取得数据进行转换、适配，对于一些冗余、歧义的数据进行处理，使本来异构的数据格式能统一起来；
3、引擎将移动化转换完的数据按标准协议传输到客户端，形成相应的功能界面呈现给手机用户。
第3章平台总体设计
3.1平台框架设计
平台由三大体系组成：
技术体系、功能体系和保障体系。
技术体系包括数据层、模型层、组件/中间件层和应用服务层；功能体系包括表示层和接口层，表示层即最终用户可使用的功能最大集合；保障体系指确保系统安全、稳定、可靠、高效运行的体系，包括技术的和管理的保障两大方面，技术保障体系包括：
系统安全体系、系统维护机制和日常管理措施等。
3.1.1数据层
数据层是管理信息系统的核心层，其它所有层都直接或间接地受该层制约。
数据层主要实现数据的管理和提供各种数据访问服务，数据层管理的数据包括：
测温数据、井盖门禁监控数据、水位有害气体监控数据、GIS矢量图形数据、影像数据、CAD文件数据及现场实景图片等。
3.1.2模型层
这是一个抽象层，是系统的抽象展现。
模型设计是现代软件设计的重要组成部分，是软件开发技术经过30余年发展的结果，模型驱动的软件开发是现代软件工程的最新理念。
模型层包括：
设备编码模型、设备对象模型、电网模型、数据交换模型、电网分析模型、电网拓扑模型等，需要说明的是，这些模型并不是相互孤立的，模型之间只是相对独立但又相互联系。
所有这些模型的集合就是系统的整体模型，系统的实现建立在该模型上。
3.1.3组件/中间件层
组件层是系统开发的基础，各功能模块均直接或间接地通过组件实现。
本系统使用到的组件包括：
开发组件、地理信息平台组件的、接口组件等。
中间件层是系统后台服务的组成部分。
3.1.4应用服务层
应用服务层是系统实际业务逻辑的处理层，是前端用户实际使用到的功能的后台实现。
3.1.5表示层
表示层是系统和用户间的交互层，或者说是人机交互界面层。
该层是系统具体功能的实际展现，也就是用户能够使用的具体功能。
根据实际业务逻辑构成，我们将系统划分为：
电缆GIS管理系统、预警状态、线路监控、报警管理、统计分析、CAD图文档管理、应急指挥以及和外部系统的接口。
3.1.6接口层
接口层是实现各系统间的数据交换层。
电力企业信息系统由一系列不同的子系统构成，各子系统的开发商、开发平台和运行环境各异。
因此，系统都处于一个非常复杂的环境当中，要实现这些子系统间的横向集成，必须借助与专用软件实现这些系统间的数据交换，并在此基础上实现各系统的功能集成。
3.2平台建设原则
先进性：
系统充分利用现今国内外各种成熟的先进技术和设备，使系统站在一个较高的起点，具有较长的生命期。
实用性：
系统具有良好的实用性是，确实能为应用管理提供有效手段，亦能提供丰富的信息资源，辅助出警方案和决策。
协作性：
以支持各组成单元（如员工、工作小组、部门、分发支机构等）的交流（Communication）、协调（Coordination）、合作（Collaboration）和信息共享（InformationSharing）为网络信息系统建设的根本目标，在提高员工个人的工作效率的同时，提高整体的工作效率和管理水平。
开放性：
系统是开放的，支持多种工业标准、容纳多厂商软硬件平台，拥有广泛的选择范围，才能选择到性价比高的产品，来自不同厂家的不同型号或版本的计算机设备、系统软件、应用软件等，应能够协调一致地有效地运行。
产品遵循公共的、行业的、流行的标准，以保证今后添加的设备和软件能够很好地融合成一体，保护前期投资。
同时，从计算机技术和网络技术的发展来看，标准化无疑是技术突飞猛进的重要因素，只有采用标准化的技术与协议，才能为以后更多的网络做好。
分布性：
整个网络信息系统不仅在体系结构上，而且在软件结构技术分布计算机的特性，从而提高整个网络系统的运行效率。
易用性：
友好的人机交互界面，输入查询等操作直观方便，全面支持鼠标操作，尽量减少人工数据录入；提示信息简单明确，引导用户完成系统的各项功能。
联机帮助功能完整齐全，方便非计算机专业人员的学习和使用。
易维护性：
网络信息系统越来越庞大，涉及众多的部门，管理困难，因此对整个系统进行协调、高效的管理，显得格外重要。
扩充性：
系统应是可成长的，应能适应业务的增长和扩充。
同时，将按一定的比例预留冗余节点，以保证系统的扩充及容错，冗余和容错也是保证系统稳定性与可靠性的重要措施。
兼容性：
系统应具体良好的数据兼容性，可方便地接入现有系统中的数据，同时系统本身监测到的数据也可以方便的向第三方软件进行传输。
3.3参考规范及标准
●IEC61970公共信息模型（CIM）
●GB8566-88中华人民共和国《计算机软件开发规范》
●GB/T11457-89中华人民共和国《软件工程术语》
●GB8567-88中华人民共和国《计算机软件产品开发文件编制指南》
3.4平台设计方法
目前，最为常用的系统设计方法主要有结构化系统分析方法、原型法和面向对象的分析与设计。
系统的设计方法采用面向对象的技术。
面向对象分析与设计技术在二十世纪七十年代就已出现，经历了三十年的发展，已成为一种十分成熟的技术。
它强调直接以现实世界中的事物为中心来思考问题、认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象地表示为系统中的对象，作为系统的基本构成组件，可以使系统直接地映射问题域，保持问题域中事物及其相互关系的本来面貌。
它既继承了结构化开发中的合理部分，又克服了其在软件开发中造成的弊病。
实践已充分证明面向对象技术是当今开发大规模软件应用系统最先进的技术，采用面向对象分析与设计技术，能够带来很多的好处：
●贯穿软件生命周期全过程的一致性；
●加强了对问题域和系统责任的理解；
●改进最终用户与分析等有关各类人员之间的交互；
●有利于用户参与；
●实用性；
●对需求的变化具有较强的适应性；
●支持软件复用。
与结构化分析设计技术比较，面向对象技术则更加强调运用人类在日常的逻辑思维中经常采用的思想方法与原则，例如抽象、分类、继承、聚合、封装等等。
这使得软件开发者能更有效地思考问题，并以其他人也能看得懂的方式把自己的认识表达出来。
3.5权限控制设计
系统采用与组织机构管理相结合的安全管理功能，采用了基于用户名/密码的身份认证方式和基于角色的访问控制机制来解决广域网内部的安全管理问题。
其基本的安全管理原则是：
以责定岗、以岗定人。
在安全管理模块中引入了以下一些概念：
业务功能：
系统的业务操作，包括子菜单、按钮等，业务功能由业务子功能
机构：
系统的行政组织结构，如电缆工区、生技部等
角色：
角色包含两步分，一部分为功能权限、一部分为数据权限，功能权限为能操作哪些业务（子系统、菜单、按钮），数据权限为改功能权限操作的数据的范围。
组：
组为相同功能权限的角色的集合，如设备管理员组。
业务功能授权：
业务功能授权给组，组享有的业务功能组内的角色具有相同的功能权限，角色对应的用户不再这里设置，只设置组功能权限，以及组内包含的角色。
具体权限管理模型如下：
3.6平台设计要求
1、平台输入输出要求
◆输入操作简单，功能灵活。
◆对输入数据要有校验功能。
◆对特殊的输入，具有启发式、交互式操作过程。
◆软件表格或图形输出既要满足当前工作需要，又要满足系统的发展需要。
◆可利用音响和闪烁或特殊颜色表示报警信息，提醒用户注意。
◆传输或交换数据的双方应遵守共同制定的数据和文件格式定义。
◆上报的报表，必须按规定的标准数据格式传输。
2、程序设计要求
◆根据数据处理流程图及输入、输出等资料设计出程序流程图及程序框图。
◆程序结构要合理、精练、逻辑性强，每一程序都应该建立一套检查控制方法，特别是在每个输入点上必须设置严格的控制环节。
◆程序输入格式要准确、简便、清楚，堵塞一切可能造成误解的漏洞，输入格式要确保向信息系统提供正确的信息，并具有检测手段，对所有录入数据进行校验。
◆程序输出的格式应能够按一定的标准格式提供给用户。
◆按规定需进行保密的程序应有安全保密措施，如设置身份鉴别、操作权限、口令变更等控制环节。
◆应用软件应有在线帮助。
◆程序易于维护。
3、系统界面设计要求
◆人、机界面友好，采用Web窗口的对话方式，入口、出口要简单、清楚、准确。
◆屏幕显示画面要清晰、数据编排要合理。
◆屏幕颜色不要刺眼，不要滥用颜色或过多使用鲜艳颜色。
◆充分利用屏幕空间，重点突出图形区域；文本区域尽量缩小至一个合理的尺寸大小；
◆相同功能的模块在不同子系统中以同一菜单出现；
◆界面风格统一，计有以下几种形式，取其中一种作为子系统的界面设计基础：
4、系统出错处理设计要求
◆当前运行状态出现错误或误操作出错时，屏幕应出现提示信息及处理方法。
◆系统应具有自动检测运行状态的功能。
◆对于任何操作都不应引起全系统崩溃。
第4章平台主要功能设计
系统建设的主要目的是通过对
4.1预警状态
预警状态中共包括四大功能模块：
预警总图、温度、环境参数、设备寿命预警。
预警状态为本系统一期建设中较为重要的功能模块之一，主要起到预警提示的作用。
运行本模块可以使用户第一时间获取各项参数的最新数据以及各种设备的运行状态，以便及时发现异常情况，保证电缆工区各项设备的正常运行。
4.1.1预警总图
预警总图为本平台中的核心功能，主要实现对所管辖隧道中所有线路以及重要设备的实时监控。
以便用户及时掌握隧道中各个设备的最新数据和状态。
主要显示隧道中所有测温线路的温度情况：
1、柱状图显示的为隧道中8大测温线路的温度最高值，每个柱状体代表一条线路，上面显示的数据代表本线路的当前时刻的最高温度，默认状态下按照温度由高到低升顺序排列，用户也可自定义排列顺序。
2、曲线图所显示的是某一条线路上所有温度测点的温度数据，线路通过用户点击柱状图进行选择，系统默认显示温度最高线路上所有测温度的温度数据。
鼠标悬停显示测温点的具体信息，同时可根据x轴坐标判断本测温点的大致位置，若选择的线路为测温光纤，曲线图中会标识出最高温度出现的点，点击具体本体接头页面跳转到所点击本体或接头的温度数据分析曲线图。
3、三维图所显示的为某线路的温度信息的三维图，线路的选择也是通过用户点击线路柱状图来实现的。
默认显示温度最高线路的三维图。
4、显示的为24小时内隧道中再个设备的报警信息。
并可查看具体报警数据显示本类别报警信息的详细记录。
5、显示隧道所有线路的温度最新数据列表．列表中显示出线路的最高温度所出现的节点名称以及这个节点的最高，最低，平均温度以及温度数据的采集时间。
4.1.2温度
本功能主要显示隧道中各个线路的具体节点24小时之内的温度数据的曲线图。
张官变隧道中显示线路中具体节点的分区温度、环境温度、温差、分区温升、环境温升的曲线图。
鼠标悬停显示此点温度数值以及数据获取时间，点击具体某点显示本分区本时刻的所有温度数据。
太原变隧道、顺城变隧道显示线路具体测点24小时之内的温度、温升曲线。
4.1.3环境参数
显示张官变隧道下水位的曲线信息。
按照隧道下面所属水位分条显示，点击水位，显示出
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