摘要：結合國內石油集輸行業的特點，對長輸管道（站庫）的SCADA系統進行了探討，首先對SCADA/OPS系統進行簡要分析，包括控制器的硬件構成、常規的通信方式和其特點比較等。然后對系統功能的中心站功能、現場站功能和系統輔助功能等進行了闡述。最后在系統安全上，主要對INTERNET和INTRANET接入進行了重點分析包括和風險評估等。
關鍵詞：SCADA/OPS,構架，硬件，軟件，安全
The Study of the Crude Oil-pipeline SCADA/ OPS System Frame
Abstract: According to the domestic petroleum gather-transport characteristics, discusses the preparatory frame of the oil-pipeline-station SCADA system. Mainly includes SCADA/OPS is systematic and the brief analysis, including by PLC/RTU/LED and so on for controller hardware constitution and frame composition, conventional mailing address and its characteristic comparison; The system function mainly includes the control center function, the local controls the system function, the system assistance function, as well as present domestic system basic function application situation; In the systematic security, mainly turned on to INTERNET and INTRANET has carried on the key analysis including with the risk assessment and so on.
Keyword: SCADA/OPS，Frame，Hardware，Software，Safety.
前言
       SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據采集與監督控制系統。該系統是以計算機技術、網絡技術和現代控制理論為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。系統通過對現場運行設備和工況的監督和控制，以實現數據采集、設備控制、狀態檢測、參數調節以及各類信號報警、歷史數據查詢等多項功能。

1、原油長輸管道的特點
       長距離輸油管道通常是指距離長、管徑大、輸量高的原油管道，輸送壓力高、流量和溫度相對平穩，主要是由輸油站（Oil-Stations）和管路(Oil-Pipeline)兩部分組成。輸油站分為首站、若干中間加壓站、若干中間加熱站及末站，其任務是供給原油一定的動能和熱能，將原油安全、經濟地輸送支目的地；管路上每隔一定距離設有為減少事故危害、便于搶修，可緊急關閉的若干截斷閥室以及陰極保護站等。在地理位置上，跨度較大、站庫及管道分散;在功能上，設備操作相對簡單，站庫間具有相似性，調節時間要求低;在安全性上，可靠性較高，要求有故障檢測功能等。

2、構架SCADA/OPS系統及分析
         SCADA/OPS(Supervisory Control And Data Acquisition for Oil Pipeline and Stations)原油長輸管道的數據采集與監督控制系統，該系統由設在控制中心的主機/服務器、設在各站的遠程控制終端（RTU）或智能控制設備（LED）或可編程邏輯控制（PLC）和高性能的通信系統構成分布式控制系統。控制中心的計算機通過數據傳輸系統對各泵站、計量站、加熱站或遠控閥室的RTU/LED/ PLC設備定期進行查詢，連續采集各站的操作數據和狀態信息，并向這些設備發出操作或調整設定值的指令，從而實現對整條長輸管道的統一監視、控制和調度管理。各站控系統的RTU/LED/ PLC等控制器與現場傳感器、變送器和執行器或泵機組、加熱爐的操作站直接連接，具有掃描、信息預處理及監控等功能，并能在與中心計算機通信一旦中斷時獨立工作。
通過構架SCADA/OPS系統不只是簡單地完成流程切換、安全參數監視，更重要是將長輸管道視為有機整體來進行管理、監督和調度，從而可以開發出系統優化運行程序、GIS系統、泄漏檢測系統、管道模型、安全風險動態評估等一系列系統應用軟件，以保證原油管道的經濟、可靠、安全運行。
2.1硬件
       管道工業所采用的現代SCADA系統的配置形式如圖1所示。它一般由遠程終端裝置RTU和PLC、控制中心計算機系統、數據傳輸及網絡系統、應用軟件等組成[1]。

圖1 SCADA/OPS構架圖示
       SCADA/OPS系統控制中心的服務器按冗余（雙機）方式配置，互為熱備用。主機可以與控制中心的操作站和各站場的RTU/LED/PLC進行通信。控制中心的操作人員能夠在控制臺通過顯示終端及輸入終端，向現場控制器發出操作指令，實現對原油站庫（管道）設備的遙控。該系統的外圍設備，如磁盤、打印機、通信控制器等均采用熱備用方式，一旦在線主機（服務器）發生故障時，備用主機在安全策略的管理下自動地切換到運行狀態，而將故障主機或設備設置為備用或故障狀態。
        該系統還設立多臺以微處理機為核心的調度監視終端、瀏覽終端、工程師終端和安全管理終端等，用來進行程序編制、修改系統功能和不同層次的管理要求。中心站服務器可以與現場站上近百臺RTU/LED/PLC控制器進行通信并對其進行控制。
       根據目前SCADA系統的應用和經驗總結，長輸管道的控制層次通常分為三級：控制中心級、站控級和設備控制級，該結構充分體現了集中管理、分散控制的現代系統控制原則，特別適用于原油長輸管道這種分散性大、跨地域廣、功能相似系統的運行管理和控制。控制中心站通過服務器對全線進行集中參數據采集、監視、控制和調度管理，站控級通過本站的RTU/LED/PLC控制器來實現對輸油站進行控制與監視，設備控制級是對泵機組、加熱爐、閥門等工藝設備進行本地控制。 
         在SCADA/OPS系統選型上，硬件設備選型上概括起來有四種形式：PC+板卡、PLC、DCS、RTU及IED設備。從功能上來說，這四種模式都有完成數據采集與控制的能力，但它們各有不同的適用范圍。在目前應用的系統中，幾乎沒有單純的控制設備構成SCADA/OPS系統，而是多類型的設備的不同現場具體要求的組合。就PLC和RTU設備而言，在同一系統中，還有可能采用不同的產品的設備。這主要是由于電子技術的不斷深入發展，控制設備的專業性越來越強，功能越來越強大，在不同的應用現場只需增加相關的控制就可以“無縫”構成SCADA/OPS系統。
2.2通信[1]
         網絡建設的構架及選型直接關系到系統的安全性和穩定性。SCADA/OPS系統的數據傳輸系統由通信控制器（CCM）及相關通信設備與線路組成。在長輸管道的系統應用中，安全性相對較高，控制時間上要求相對較低，允許一定時間中斷和周期性的維護。在網絡的選擇上，冗余是必須的，如何選擇具體的網絡結構的介質，需要與具體考察。目前主流的SCADA系統通信方式如下：
微波 該方式應用較為廣泛，有成熟的設計、施工及運行經驗。它的主要優點是投資少、通信容量大，可靠性高、建站靈活等。缺點是受雷雨影響較大，并交納一定的無線電管理費用。根據原油輸送站庫間距相對均勻特點，微波通常是首選通訊方式。目前主流設備的載波頻率為5.8G，具有容量大，方向性強，抗干擾能力強等特點。
光纖 由于光纖通信的載波介質是光而不是電，故不受外界電磁干擾，傳輸速率高，通信容量大，保密性好；光纖的抗腐蝕能力強、重量輕。缺點是光纖施工必須走線桿或深埋，成本較高，而且工業級光纖通信設備價格較高。由于光纖的可靠性最佳，在現場允許的情況下，光纖通訊也是重點選擇之一。
衛星 甚小天線地球站衛星通信系統即VSAT（Very Small Aperture Terminal）系統是一種可以傳輸話音、數據、圖像等信息的通信系統。它包括通信衛星、主地面站和甚小口徑終端。衛星通訊的優點之一是投資與通信距離無關，特別適用系統跨地廣、距離長、范圍大的情況。缺點是該方式資源有限，對高可靠性系統可做備用通信方式。由于國內衛星通信資源的匱乏，該方式國外應用較多。
高頻無線電 為了提高通信系統的可靠性和靈活性，為SCADA系統和重要的調度通信提供備用通信手段，為巡線、搶修提供移動通信手段，常采用高頻無線電通信。常采用的無線電系統有VHF和UHF兩種，頻帶范圍分別為30－300MHz和300－1000MHz。它用于短距離通信是比較經濟的。缺點是受其它高頻無線電影響較大，不能做穩定的通信方式。
GRPS 通用分組無線系統是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸方式。GPRS能更有效的利用無線網絡信息資源，特別適合突發性、頻繁的小流量數據傳輸。它具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優點。缺點是通信量有限，系統滯后時間較長，主要用于現場數據的動態采集，在控制上應用相對較少。
專線 按照提供方式的不同，專線業務可分為由運營商提供的基于網絡的專線和與運營商網絡無關的基于終端的VPN業務。基于網絡的專線以點到點的互連專線和上網專線為主，其中VPN業務主要面向的是少數跨國大企業集團，如基于Internet的各種隧道方式的專線，也獲得了廣泛應用。主要有TDM專線、點到點Ethernet專線、點到多點匯聚型Ethernet專線、波長專線、SAN專線、VPN業務等。該方式運營費用較高，一般作為系統通信的備用鏈路。
2.3軟件
        軟件是硬件設備的靈魂。SCADA/OPS系統平臺主要由各種功能模塊組成。從軟件開<