目 录
第一章 系统软件设计目标 4
1.1 项目背景 4
1.2 设计目标 4
1.3 设计理念 2
1.4 总体架构 2
第二章 系统设计原则 5
2.1 安全性原则 5
2.2 先进性原则 5
2.3 实用性原则 5
2.4 复用性与可扩展性原则 5
2.5 标准性原则 6
第三章 系统软件开发方案 7
3.1 系统软件功能简介 7
3.2 系统软件开发平台 8
3.3 数据安全性解决方案 9
3.4 底层控制系统兼容性解决方案 11
第四章 系统详细功能 12
4.1 生产调度监测 12
4.2.GIS管理 15
4.3 质量检验管理 17
4.4 显示系统管理 21
4.9 系统管理 22
第五章 系统软件技术实现 26
5.1 系统软件结构 26
5.2 系统软件数据流程和系统软件部署 26
5.3 系统软件详细实现方案 27
5.4 系统软件采用的关键技术 29
5.5 技术指标 30
第六章 系统软件质量保证 31
6.1 软件质量保证概述 31
6.2 软件质量保证实施办法 31
6.3 系统软件开发过程采用的质量管理工具： 33
第七章 系统软件环境 34
第八章 调控中心所需表格 34
8.1 年报表 34
8.2 月报表 34
8.3 日报表 34
第九章 系统名词解释 34
第一章 系统软件设计目标
1.1 项目背景
油气集输总厂内部局域网已建成，多少站库？多少套系统？各个站库均已实现自动化，较为独立。但由于各系统都是根据不同的业务需求来实施，没有形成系统的平台。生产数据在纵向上的应用也限制在本站库内，没有形成分级共享机制。
目前在调度室内，仍不能实时看到现场生产数据，生产数据不能直接转为管理层的决策提供支持的决策数据，主要问题如下：
1.视频系统不能实时记录现场参数，不便于调度指挥和考核；
2.无法通过网络在客户端查看视频图像，局限性较大；
3.现场监控设备后台监控软件各自独立，监控系统一体化程度低；
4.调度室没有统一的设备监控、生产管理、信息发布平台。
1.2 设计目标
为了满足油气集输总厂生产调度信息化的需要，建设总厂调控中心监控系统（简称调控中心），按照"生产设备自动化、管理信息化"的要求，以油气集输总厂的安全生产为前提，利用先进的网络技术、工业控制技术、网络视频技术等，将工业控制技术及网络技术应用于本系统，建成一个以工业以太网为基础的集工业生产集中监测、调度管理于一体的指挥平台。
总厂调度指挥监控系统，对总厂油气生产过程和油气站库进行统一的管理、调度和远程监控，调度控制中心完成所有站场数据的采集、处理和存档。大屏幕做为辅助的显示控制系统，提供一个信息准确、查询便捷、管理高效、美观实用的信息管理平台。
调控中心系统软件实现以下内容：
1.稳定、可靠、安全地对生产全过程实施监控，包括实时数据监控和实时视频监控；
2.建立总调度系统，在调度室通过电视墙、液晶屏显示系统监控所有生产数据和视频，同时在用户权限范围内通过网络设置、修改和查看数据；
3.建立基于浏览器的生产管理信息化系统，监控所有生产数据和视频；实现生产业务管理数据和质量检验管理数据输入、查询和分析、输出，输出形式支持表格（Excel）和图形（趋势图、直方图、饼图）输出，实现无纸化办公；
4.建立具有向下兼容已有控制系统的软件构架，便于实时监控已有控制系统的数据，并为未来扩展预留软件接口；
1.3 设计理念
1.系统具有高可靠性、扩展性和可维护性
2.满足总厂生产指挥需要，保证系统较高的性价比
3.调度管理科学化、智能化、数字化
1.4 总体架构
根据项目背景和设计目标，软件系统按照以下架构建立，见图1-1。
图1-1 调控中心系统软件总体架构
调控中心架构说明：
调控中心系统软件包括生产管理、调度与信息发布软件系统，系统数据库，信息交互系统及底层系统软件接口。
1.生产管理、调度与信息发布软件系统包括功能模块如下：
生产调度监测系统；
质量检验管理；
系统管理；
交互信息管理；
2.系统数据库包括：
实时数据库，存储生产调度监测系统的实时数据；
历史数据库，存储生产调度监测系统的实时数据和各项报表数据；
3.信息交互系统包括：
调度室监视系统;
WEB浏览
4.底层硬件系统包括：
工业视频系统；
第二章 系统设计原则
建设调控中心监控系统是为了实现安全高效的生产管理，通过OPC技术对已有的各个子系统（子系统列表）实施信号量采集，实现集中监视和统一调度，为领导决策提供辅助信息。要实现上述功能，必须建立对全企业监测、分析和管理一体化的基于工业以太网的大型开放式系统，提高企业整体生产水平和安全水平，实现企业生产调度信息化的建设目标。
调控中心软件系统的设计主要基于以下设计原则：
2.1 安全性原则
系统对外发布通过硬件防火墙确保系统数据信息的安全；
系统按照独立事务原则设置权限，保证系统的可靠性和灵活性；
用户密码采用MD5算法加密，该加密算法不可逆，如果用户遗忘密码，只能由系统管理员重新设置；
系统数据库服务器采用RAID-1 磁盘阵列，实现数据双通道备份,确保数据的安全。
2.2 先进性原则
系统的软件设计采用先进的VS.NET+AJAX技术，能构建一个快速响应，数据刷新时无闪烁的浏览器页面，有针对性的解决了数据交互时，浏览器页面闪烁的问题，为信息发布及交互奠定了基础；
2.3 实用性原则
系统充分考虑用户的业务需求，按照用户的运作模式，实现监测信息的收集、处理、查询、统计、分析等功能，提高调度管理信息化水平。各种生产设备运行的信息全部传输到信息化生产调度中心，便于生产调度人员对全矿设备运行状态的监视和调度；
设计时力求提供先进且易于使用的图形人机界面,使用户完成操作感到轻松、简单和舒适，最大限度地提高熟练程度和运行效率。生产工艺流程图来自各个站库已在使用的力控组态软件，不再进行重新设计。
2.4 复用性与可扩展性原则
系统软件设计（包括B/S和C/S结构）采用三层结构，分层用户表示层、业务逻辑层、数据访问层，见图2-1。
图2-1 软件系统的三层结构
用户表示层包括人机界面的所有表单和组件；业务逻辑层包括所有业务规则和逻辑；数据访问层包括对数据库的所有交互。
系统软件的分层模块化结构，使各个功能模块的耦合度降低，从而大大降低了应用系统二次开发和维护的成本，例如：当业务逻辑需要改变时，用户界面并不需要改变，反之，当用户界面根据用户需要调整时，业务逻辑不需要做任何调整。
2.5 标准性原则
生产调度信息系统采用现行的国家标准，符合行业信息化建设总体规划纲要。在符合通用标准的前提下，提供各种层次的尽可能多的符合国际标准的接口，实现子系统最大限度的信息共享。系统应符合以下国家标准：
《信息技术软件生存期过程》 GB 8566－1995
《计算机软件产品开发文件编制指南》 GB 8567－88
《计算机软件需求说明书编制指南》 GB 9385－88
《计算机软件工程规范》 国家标准汇编
《1000Mbps以太网标准》 IEEE802.3
《计算机软件开发规范》 GB8566
《工业计算机系统安装环境条件》 ZBN18-001
《工业控制用软件评定准则》 GB/T13423----1992
第三章系统软件开发方案
3.1 系统软件功能简介
图3-1调控中心功能结构图
系统客户端采用浏览器形式，在浏览器地址栏输入系统安装的Web服务器地址。系统实现以下主要功能：
能够实时监控生产过程关键工艺及设备运行参数；
对关键工艺参数具备故障诊断和实时报警；
能够监控生产操作现场（工业视频）；
实时分段运算输油系统运行状况，防盗及实施优化运行；
实时进行输气系统优化运行；
监控气井的生产状况；
能够实时监控车辆的运行状况，并提供导航功能
生成关键工艺参数的记录；
实时监控民用气供气状况；
生成能耗运行曲线和经济运行曲线；
生成生产任务及能耗日报表、月报表、年报表；
能够实时监控各站库电气运行状况。
3.2 系统软件开发平台
系统软件的B/S结构采用VS.NET 2008作为开发平台。它是一种全新的可视化开发环境，是基于XML（可扩展标记性语言）和SOAP（简单对象访问协议）的新型信息交换平台，更是面向未来的企业级的开发平台。.NET框架图见图3-1。
图3-2 .NET技术实现框架图
如上图所示，由顶至下各层分别描述如下：
编程语言：Visual Studio .NET提供了四个与公共语言运行时（CLR）兼容的语言： Visual Basic .NET、Visual C++ .NET、Visual C# .NET 和 Visual J# .NET。这四种编程语言全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。针对调控中心系统采用C#编程语言。
公共语言规范：CLS定义为一组规则，所有.NET语言都应该遵循此规则才能创建与其他语言可互操作的应用程序，但要注意的是为了使各语言可以互操作，只能使用CLS所列出的功能对象，这些功能统称为与CLS兼容的功能。
用户界面：ASP.NET和Windows Forms 以ＩE浏览器页面和标准Ｗindows界面向用户提供UI操作接口。
数据访问ADO.NET和XML：ADO.NET被设计成为遵循一般的更没有面向数据库缺陷的数据库访问准则，ADO.NET搜集了所有的和数据访问有关的类，这些类由一些数据容器对象组成，这项对象具有一般的数据处理能力。
基类库：Base Class Library为.NET开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可扩展的类库集 (API)。目前，C++ 开发人员使用 Microsoft 基础类，而 Java 开发人员使用 Windows 基础类。框架统一了这些完全不同的模型并且为 Visual Basic 和 JScript 程序员同样提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共 API 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从 JScript 到 C++ 的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选择它们要使用的语言。
公共语言运行时:CLR提供一个公共上下文来执行所有的.NET组件，而不考虑具体的编写语言。CLR管理代码运行时的方方面面，包括提供内存管理，安全的运行环境，以及访问底层操作系统服务。因为CLR管理着代码行为的这些方面，所以针对CLR的代码被称为托管代码。CLR提供了足够强的语言互操作能力，允许组件在开发和运行时高度交互。这是因为CLR基于一个严格的类型系统，.NET所有的语言都必须遵守该类型系统——每个.NET语言的所有构造（如类、接口、结构和基本类型）都必须编译成CLR兼容类型
操作系统支撑：Windows和Com+ Services为整个.NET环境提供各种系统硬件和软将的支持。
.NET具有以下新特性：
一致的编程模式；
简化的编程模式；
运行于多个平台；
支持多语言的综合 ；
自动资源管理；
一致的出错处理方式；
安全性；
XML和SOAP的引入；
全新的编程语言C#；
3.3 数据安全性解决方案
数据流程包括输入、传输、存储、输出4个阶段。在每一个阶段都必须保证数
据的安全，数据安全性解决方案流程图如下：
图3-3 数据安全性解决方案流程图
数据输入阶段，系统软件采用用户权限认证、数据合法性、有效性检查的方法，确保数据输入的安全，用户权限检查流程如下图：
图3-4 用户权限检查流程
数据传输阶段，系统采用光纤介质，避免强工业环境下的信号干扰。
数据存储阶段，系统软件数据库采用安全性极高的MS sqlserver2005数据库系统，其安全功能包括数据库加密、设置安全默认值、增强密码政策、缜密的许可控制、以及增强型的安全模式等。
对系统数据库，系统软件采用定期备份的方式，增加数据的安全性。
数据输出阶段，系统软件采用用户权限认证的方式，确保非授权用户无法查看、修改、删除数据，同时任何对数据删除的事件保存到事件日志表。
3.4 底层控制系统兼容性解决方案
系统软件在构建时，已经考虑到即将实施的生产调度监测系统对以前控制系统的兼容和对未来控制系统的开放。系统软件采用OPC(OLE for Process Control)技术，读取生产调度监测系统的实时数据。
OPC是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，为工业自动化软件面向对象的开发提供一项统一的标准。采用这项标准后，针对硬件的驱动程序不再由软件开发商开发，而是由硬件开发商根据硬件的特征提供统一的OPC接口程序。由于硬件开发商对自己的硬件特征了如指掌，从而能够最大限度地挖掘硬件的潜力，提高驱动程序的性能。采用OPC标准后，由硬件开发商提供统一的OPC接口程序，从而避免了开发重复性，使开发费用大大降低。简而言之，OPC位于数据源和数据使用者之间，是不同制造商的产品之间进行对话的通行证。
OPC是针对过程控制领域的基于OLE技术的规范，采用OPC技术，可以实现不同硬件产品和软件产品之间的互操作，真正做到完全开放、兼容。
第四章系统详细功能
调控中心监控系统包括生产调度监测系统、质量检验管理、系统管理、交互信息管理系统四个方面。
调度指挥中心功能画面
图4-1 调控中心主界面示意图
调控中心详细实现功能如下：
4.1 生产调度监测
原有子系统底层采用力控PLC实现自动监控，调控中心不直接访问各个子系统的设备，通过OPC SERVER实现从力控组态软件读取数据，并定时保存到数据库，用户可以通过IE浏览器查看实时数据。IE浏览器的数据刷新时间小于3秒。
如下图所示
生产调度监测系统运行示意图如图4-2所示：
图4-2 生产调度监测系统示意图
生产调度监测系统包括以下子系统：[子系统数目不确定]
4.1.1 输油系统监测：
包括下以内容：
系统动态流程图
各站动态流程图
系统流量、压力动态曲线
输油耗电动态曲线
输油耗水动态曲线
巡线车辆动态轨迹图
输油运行日报表
输油系统能耗动态表
输油系统消防应急预案
系统优化曲线图
输油系统供电系统图
4.1.2 天然气系统监测：
包括以下内容：
天然气系统监控图
天然气运行动态曲线
天然气产销平衡表
天然气系统耗电动态曲线
轻烃生产任务完成情况动态曲线
气井生产动态表及生产曲线
轻烃生产耗水动态曲线
各气井防盗箱监控表
天然气系统运行日报表
轻烃能耗动态曲线（表）
输气系统消防应急预案
设备监控图
输气系统供电系统图
4.1.3 民用气系统监测：
包括以下内容：
天然气收量动态曲线
天然气外销动态曲线
各小区运行压力动态曲线
系统流程动态图
汽车加气动态曲线（表）
收供输差动态曲线
各配气站流程动态图
流量计运行动态表
民用气营销日报表
4.1.4 商业用气系统监测：
包括以下内容：
商业用气流程图
商业用气动态曲线
商业用气日报表
4.2.GIS管理
为便生产调度系统及时了解基于集输地理信息,系统设计了导航系统，提供车辆准确定位、监控调度、信息服务和危机处理等服务；包括车辆查询、轨迹查询、智能导航等。
如下图所示：
导航子系统主要完成了以下几个功能：
1)在地理分布图中标记了各站、气井、管线等。
2)显示了站的重要参数。如大罐液位、站流量、站干压，污水站还增加了进量和出量的数据显示。
3)提供了进入各站的"窗口"：点击各站，将进入站内功能的浏览和查询，如站流程，站报表和站曲线等。
4)显示了各站调度的电话号码：方便及时和各站调度取得联系，准确核实各站情况。
5)描绘了站间的管线以及传输介质的流动：导航中包含了污水管线和注水管线。同时管线的流动动画也形象地描绘了站间的介质输送方向。
6)及时的停站和通讯故障提示："黄色"闪烁代表该站停泵。"红色"代表该站通讯故障。
7)提供车辆的实时地理位置监控，并可提供智能导航功能。
8)通过实际因素的综合分析，对车辆线路进行优化，形成最佳路线，保证企业成本及效率指标最佳。
9)监控调度能强调监控人员对车辆的监督是监控调度系统的基本功能，也是最重要的功能。
包括：
定位追踪
实时调度
信息服务
远程设置
远程控制
区域监控
监听录音
轨迹回放
业务处理
里程统计
到达自动提示
10)GIS功能
车辆回传的数据在GIS的配合下才能够实现定位。 它针对监控、导航系统的实时性高的特点做了特殊优化，操作速度在同类产品中首屈一指。这些特性给监控带来极大的便利。
地图显示 :流动路名、动态注记、自动切换地图、显示比例尺、显示地图经纬度标尺。
地图操作 :地图的快速无级缩放、高速自动漫游、放大镜功能、图层控制。
地物查询。
最佳路径计算 。
鹰眼 。
地理测量 路线优化功能。优化的目标以最快的速度完成路线计算，结果应能打破现有的行政区划，提高到达速度，降低成本，使路线趋于合理化。高效率的算法结果使得资源使用最合理，即路径、时间最短。
本系统根据中心的数据要求生成出车单，然后根据车辆的装载量、分布情况、交通线路情况、最短路径等因素进行线路优化，形成最佳路线，保证最低的成本及最高的效率，同时管理人员可对生成的路线进行人工干预调整，使其更符合实际情况。
在计算过程中可以考虑交通禁则的限制（如道路通行能力段，十字路口，单双日通行，单行路，左右转禁止控制等等）、管理人员的思维习惯等等问题。
线路优化：优化线路的可视化显示、点间经济距离的测算、优化线路的手工调整、车辆及线路安排、基于道路信息的线路优化。
4.3 质量检验管理
主要根据采集到的各种生产数据，产生相应的曲线，方便管理层进行策、分析;并可使用系统提供的报表设计器，产生用户自定义报表。
系统提供报表生成器，方便用户自由定制报表、曲线。如下图所示：
自定义曲线：
4.4 显示系统管理
新闻、规章制度管理：
录入示意图界面参见图4-10：
图4-10 新闻、规章录入示意图
增加、修改、删除公司新闻；
增加、修改、删除公司规章制度管理；
增加、修改、删除通知；
4.8.4 视频监控：各站需要安装视频监控，信号上传至总厂服务器。
界面示意图参见图4-11：
图4-11视频监控界面示意图
4.9 系统管理
4.9.1 用户管理：
此功能需要系统管理员权限才能操作。用户管理界面参见图4-12：
图4-12 用户管理
增加、修改、删除用户组权限；
增加、修改、删除用户组；
增加、修改、删除用户；
修改用户密码；
4.9.2 系统日志查询：
界面参见图4-13：
图4-13 系统日志查询
查询/删除用户登陆日志；
查询/删除用户操作日志；
4.9.3 数据备份与恢复：
数据备份；
数据恢复；
4.9.4 报警管理
可对采集到OPC数据设定报警阀值，在调控中心界面生产报警。
配置界面如下：