基于SCADA-DCS通讯技术的油气开采数据自动化采集与控制系统

设计基于SCADA-DCS通讯技术的油气开采数据自动化采集与控制系统。系统以SCADA服务器为上层监控服务器,通过与井站现场仪器仪表实时通信,监控整个开采过程。当油气缓冲罐液位越限时,SCADA服务器自动下达指令至原油处理站DCS,启动基于智能PID的油泵控制器,调节油泵变频器,控制油气液位不溢出。系统使用SCADA-DCS通讯技术的MODBUS通信协议,并根据通信中断优先级分配方法,确保对中断处理时间要求高的通信请求能实时响应。实验结果表明,该系统能提升油气液位控制和紧急信息通讯效率。

高含硫气田集输SCADA安全评估方法

油气能源基础设施安全越来越受到组织化攻击威胁,因此,对能源基础设施尤其是对高含硫气田集输SCADA系统安全状态识别就显得尤为必要。为了揭示高含硫气田集输SCADA系统安全评估中随机性和不完全性对安全状态评估结果的影响,提出了基于云模型改进白化权函数的灰云安全评估方法。首先,对评估结果进行等级划分,设计了组合权重优化模型;然后,按照专家评分细则确定出样本矩阵,利用云模型改进白化权函数,形成灰色评估权矩阵;最后,结合优化后的权重通过逐级评估得到系统最终的风险值并确定系统风险评估状态。以3个实际应用场景为例,验证了方法的有效性。研究结果表明,与层次分析法、变异系数法、线性加权和乘法加权法比较,组合优化赋权方法的离散度为0.456,线性加权和乘法加权的离散度为0.514和0.860,层次分析法和变异系数法的离散度为1.294和1.225,提出的组合优化赋权模型的离散度最小,表明此方法比其他方法更有效;将SCADA安全评估中风险指标信息不完全性与专家知识的不完全性和随机性结合起来,不仅能定性评估和预测整体SCADA系统的安全状态,而且实现二级指标风险量化;该模型能揭示各风险指标的脆弱程度,为下一步安全加固提供方向。本研究不仅有利于识别高含硫气田SCADA系统安全状态,而且为其他行业安全评估提供了参考。

基于移动通信网络的多终端类型SCADA系统

广泛应用于工业领域的SCADA系统具有多种实现方式。介绍了一种基于移动通信网络,适用于多种终端类型的SCADA系统。主站由云服务器、数据库和SCADA软件构成。终端站由现场数据源和数据传输单元构成。现场数据源包括可编程逻辑控制器、数据采集器和组态软件等多种类型,采用标准通信协议通过数据传输单元接入互联网并与主站建立通信,实现主站对终端站的数据采集。系统具有高可靠、低成本和易扩展的特点,对SCADA系统建设的方案选择和技术实现具有参考价值。

长输管道SCADA系统技术及标准现状分析

我国管道SCADA系统软硬件、光纤通信和仿真优化技术进展显著,但管道SCADA标准还未形成系统、完整的标准体系,不能适应高等级管道运行维护和无人值守站场的发展趋势。调研我国长输管道SCADA系统在自动化控制、通信、硬件设备和报警等技术现状,开展国内外管道SCADA系统标准现状及对比分析。分别从国际标准采标、安全完整性评级、标准跟踪分析、配套标准制定和重点研究方向,提出了管道SCADA系统标准体系改进建议,对于提高我国管道安全管理水平具有重要意义。

基于SCADA系统和神经网络的海上风电场故障预警方法研究

针对海上风电场的快速发展,风电场故障预警得到了广泛的关注,精准、及时的对海上风电场的风电机组运行进行监测,实现故障精确预警是目前研究的热点问题。本研究将SCADA系统和GA-BP神经网络相结合建立了发电机绕组温度预测模型,并耦合灰色关联度分析法来筛选神经网络模型的输入层数据,确定模型的敏感性指标,基于统计学原理结合风电场评价指标和滑动窗口,计算海上风电场运行预警阈值,根据预警阈值与机组的评价指标确定风电场机组的运行状态,提出一种海上风电场故障预警方法,研究结果表明该模型能有效实现海上风电场故障预警,为海上风电场故障预警方法提供理论依据和技术支撑。

基于SCADA数据协同的风力机故障检测与控制

为了在不停机的前提下,安全可靠地对齿轮箱进行故障检测,并实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,提出一种基于标准数据采集与监视控制(SCADA)数据协同的风力机故障检测与控制方案。介绍了风力发电机的系统模型与SCADA解决方案框架,通过回归建模、异常分析和集成学习对风力发电机系统进行故障检测并获得健康指标;借助模糊逻辑控制对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,最后进行仿真实验,并将仿真结果与一个实际运行的2 MW风力发电机系统进行对比。实验结果表明:该故障检测与容错控制方案可以有效地对齿轮箱进行故障检测,并在存在故障时适当对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而降低叶片和塔架承受的应力,并有效降低了齿轮箱轴承和润滑油的温度。

基于SCADA的航空发动机HMU自动化试验系统设计与应用

航空发动机HMU是发动机燃油控制系统中的一个关键单元,主要作用是根据发动机电子控制器的输入要求对燃油增压、计量以及伺服作动,为发动机提供燃油,确保发动机发挥其最佳性能,为保证其产品在生产过程中更高效率、更高精度的试验及交付过程,需要进行智能化试验系统交付平台的设计,从而消除因人工主观因素对产品的影响,针对整个系统进行网络部署和技术架构进行研究,分别采用硬件和软件两方面进行升级配置,基于LabVIEW软件进行算法程序编辑,并创新性地将程序与SCADA系统进行通讯连接,实现自动化试验的功能,同时采用二分法自动找点的方式进行自动交付报告的生成,经实际产品应用已验证其系统设计的科学可行性,满足集中控制自动化试验及交付的目标,具有非常重大的工程意义。

基于SCADA系统和信号处理的风力发电机主轴承故障分析与诊断

基于SCADA在线监测系统,通过该系统获取到主轴承实时振动数据,用小波包、集合经验模态分解模型进行信号处理和提取故障特征,分析其时域图的冲击信号、频谱图故障特征频率、包络谱故障频率幅值和谐波信号倍数情况,可以判断出主轴承故障位置以及受损情况,实现主轴承故障预警,为风力发电场现场运维人员高效维修提供帮助,降低运维成本。

面向工程机械行业的SCADA系统的设计及实现

工程机械行业的企业生产车间大多涉及多个厂区,涵盖许多类型各异的生产机加设备,导致对设备复杂数据的监控、采集和分析等工作非常困难,同时与各个设备相关的设计、工艺、制造和售后等的复杂流程,也导致了管理上的混乱问题。因此,通过消除设计、工艺、制造和售后等各个环节的信息孤岛,统一监控和采集各个生产机加设备的数据并形成一体化的数字化管理模式,设计和开发一套智能化的SCADA系统是解决这类问题的关键举措。

基于机器学习的电力调度主站SCADA系统告警信号自动识别

为解决现有在线评估方法识别结果不准确的问题,提出基于机器学习的电力调度主站SCADA系统告警信号自动识别。先构建神经网络结构,采用反向传播方式训练神经网络,利用计算差值更新权值和偏置,由此完成攻击行为判断。将灰度图像二值化处理后,使用基于长方形的轮廓链代码滤除噪声。增强文本和背景的对比度,并设计告警界面文字分割及处理流程,使文本区域更加明显。采用告警窗口自动点对点接收方法,识别每一行警报窗口中的文本信息,完成告警信号识别。由实验结果可知,该方法最高查全率为96%,最高查准率为99.2%,可实现精准识别。

SCADA系统频繁报警问题的分析及对策

随着信息技术的不断发展和进步,石油行业的管理模式也发生了革命性的改变,SCADA系统的建立和应用,实现了数字化管理的换代升级,革新了生产组织方式。针对SCADA系统中的报警功能在某页岩气田出现的频繁报警、误报警较多的问题,进行了原因分析,从参数设置、设备故障、报警管理等方面提出了优化方案,对提高报警数据的准确性和重要性,进一步实现SCADA系统报警管理优化提供理论及应用参考。

SCADA系统在供热管网失水管控中的应用

供热管网的失水管理是目前供热企业的痛点与难点,城市供热管网大多深埋地下,及时发现供热管网失水,判定失水原因、查找失水位置是亟待解决的问题。通过使用现有SCADA系统,利用二级网回水压力变化趋势和“一补二”自动补水电调阀开度频次等参数,并根据各参数趋势分析曲线振幅、频率波形特异性变化进行对比分析,研判二级网失水异常状况和失水量大小,进行精细化系统失水管控,及时判定系统大量失水的原因、查找失水位置,以组织查漏抢修、降低失水率,保证换热站正常运行。

使用语义解析构建面向分布式SCADA系统的自然语言接口

受限于传统的程式固定的视窗界面人机交互方式,大型分布式工业过程SCADA系统主要运营于中控机房,配置专业人员维持运行,系统建设和运营维护成本很高,因此探索人机自然交互接口,引导系统自适应服务意义重大。以一种面向多种专业领域的分布式SCADA系统为背景,从实际运营的角度分析人机自然交互的核心需求。按照自然语言指令的复杂程度,推荐不同的语义解析算法。首先对指令采取词性标注,确定指令是否包含子指令。对于基本自然语言指令,采用TF-IDF关键词提取算法并结合余弦相似度进行结构化抽取,将其解析为SCADA操控中间语言后经形式化转换为实际操控指令。对于复杂自然语言指令,采用基于依存句法分析的结构化指令解析算法,实现实时操控接口。实验结果表明,所提出的自然语言接口能较好地解决SCADA系统的人机自然语言交互问题,指令解析方面的平均精确率、召回率以及F值分别达到了89.27%,89.28%以及89.27%,平均响应时间为1.593s,特别是为工农业信息化管控提供了更为便捷的交互手段。

设备状态智能采集监测系统(SCADA)在锅炉制造行业的应用

设备状态智能采集监测系统(SCADA)是以计算机和以太网通讯技术为基础的生产过程监视系统,对生产设备的相关状态及工作参数进行实时远程监测。项目规划初期,我们基于公司离散化生产、通讯协议种类多、智能设备覆盖程度低等特点采用了针对性的建设方案,有效地解决了重型制造业在从自动化向智能化升级过程中的诸多痛点。管理者可以通过该系统远程监控设备的工作状态、能耗、工艺参数、报警文本等生产过程数据,为数字化生产管理提供必要的数据支撑。

风力发电场SCADA系统的设计

已成功用于风力发电场的SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统,可对现场运行设备进行监视和控制。SCADA系统作为自动化控制的核心具有信息完整的优点,能提高效率,正确掌握系统运行状态,对提高风电场运行的可靠性、安全性与经济性具有不可替代的作用;介绍了一种风力发电场SCADA系统的设计方案,详细阐述了其硬件拓扑结构、软件框架、以及可实现的功能。它可实现不低于300台机组的监控,且适用于不同机组混装、不同组件混装的情况;在满足电力系统稳定等安全约束条件下,实现了风电场及升压站“无人值班、少人值守”、远程集中监视控制、科学调度和管理、远程维护、全网络化信息交换。

基于Web的分布式SCADA系统的设计与开发

随着工业生产规模和复杂性的增加,传统SCADA系统已经无法应对规模庞大、数据众多的复杂场景,于是第四代SCADA系统应运而生。与使用专有通信协议的传统的SCADA系统不同,Web SCADA系统可以通过物联网接入快速的获取设备数据,支持多种通信协议,同时支持依托云平台的灵活扩展能力实现海量数据场景的监控能力拓展。围绕工业生产流程的可视化需求,对Web SCADA系统进行设计与开发,在系统开发过程采用分布式架构的设计思想,提高系统的可用性、可靠性、可扩展性,降低模块耦合性。

基于WebAssembly的跨平台SCADA系统设计与实现

设计和实现了一个数据采集与监视控制系统(SCADA),为现代工业自动化领域的SCADA系统提供一种创新的解决方案。传统SCADA系统存在安全性、响应速度慢、灵活性不足和集成困难等问题。为了解决这些问题,首先引入WebAssembly(Wasm)作为关键技术,以提供更高效、安全、可扩展的解决方案,通过将系统功能与用户界面转换为Wasm模块,实现一种能够在不同操作系统和设备上运行的SCADA系统。其次,利用WebSocket技术允许服务器和客户端之间的双向通信,以此来实现跨域通信和实时数据更新,保证数据的准确性。最后,采用QWidget设计图元控件,绘制、布局和事件处理来实现客户想要的样式和交互效果,方便客户进行快速二次开发。此外,为了验证设计的系统可行性,通过实际案例验证了所设计系统不但具有跨平台特性,而且用户可以通过标准的Web浏览器实时访问系统,无需受限于特定的操作系统或设备。客户还可以根据实际需求进行二次开发或者功能扩展,以及整合第三方设备和系统。

基于SCADA系统的海上平台新型工控系统建设方法

随着工业4.0概念的日益普及,进行信息有效融合,进一步挖掘区域信息价值是海上平台建设的主要目标之一。海上平台规模的扩大,相应的控制系统数量也随之增加,各独立控制系统极大阻碍了一体化调节,挖掘基于SCADA系统架构整合各平台其他控制系统能力,进行多平台各系统统一的数据采集和存储,实现了对多平台综合管理的功能,可以进行统一数据分析为生产者提供更多的辅助决策,进而快速应对多平台互联出现的异常工况。文章首先归纳了传统海上平台工控系统目前具有的局限性,针对性地提出了基于SCADA系统架构改造建设海上平台新型工控系统,目前该系统已成功运用于中石油大港油田赵东平台,运行效果表明该系统的高效和实用性。

工业领域大规模分布式SCADA系统设计与研究

当前SCADA系统已具备分布式信息采集、监视等功能,但由于项目实施时往往以工程为单位逐个定制,不同系统间兼容性差,数据集成与融合较为困难。文章基于对行业用户需求的深度分析,研制了大规模分布式综合监控系统,创造性地引入了对象模型概念,通过模块化、通用化实现了分布式测控和智能互联,能够提高操作效率、控制应用成本。该系统在油田行业完成了典型应用,实践证明,该系统适用于大型生产企业或广域分布的大型复杂系统。

基于MQTT技术的SCADA应用实践

MQTT通信协议最初由IBM于20世纪90年代发明,是基于TCP/IP的通信消息协议。随着物联网信息技术的高速发展,MQTT增长迅速并逐渐成为物联网领域热门的通信协议,同时也是主流物联网平台常见的传输协议。传统的工业现场数据采集与监控软件(如SCADA系统)正面临越来越多的物联网技术挑战——例如如何将SCADA系统实时数据通过MQTT传输到物联网云平台。本文研究MQTT技术在SCADA数据采集应用过程中的实践,通过内置的MQTT服务,将现场生产过程数据开放给物联网云平台,提供了一种行之有效的解决方案。