CN110319349B - 天然气管线scada系统的生产数据远程管理系统 - Google Patents

天然气管线scada系统的生产数据远程管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，包括远程数据处理终端，所述远程数据处理终端上设有数据处理模块、数据传输模块、数据逻辑分析模块和数据展示模块，所述远程数据处理终端包括操作服务器、MFC架构模块和MVC设计模块。本发明，通过上述等结构之间的配合，可以实现站场生产报表统计数据及时上传至调控中心，调控中心可以及时查看、分析和确认站场的生产数据报表。可以做到多种报表样式、报表文件格式的支持，可以适用于多种SCADA系统内置的报表软件。

Description

天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统
技术领域
本发明涉及数据远程管理技术领域，具体为天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统。
背景技术
随着天然气管线SCADA系统的运行，大量的生产数据需要通过报表的方式提供给各级使用人员。一方面满足生产管理要求，另一方面作为SCADA系统的数据开放应用，为上层的管控一体、信息化系统的建设提供关键功能应用。生产管理报表涉及到场站的日常班报、日报和周报以及报表的审核提交等功能，涉及到调控中心的日统计报表、周统计报表和对站场报表的审核确认等功能。通过生产管理报表应用，可以实现站场生产报表统计数据及时上传至调控中心，调控中心可以及时查看、分析和确认站场的生产数据报表。
国内现有长输管线SCADA系统均属于国外产品。其设计属于一二十年前的技术构架，仅限于对管线设备工艺对象生产数据的实时处理和分布式测控，未能针对站场和中心生产数据远程运维管理进行一体化设计，随着行业发展和用户需求的提升，一体化管理技术越发重要，开发完成一项SCADA系统扩展功能模块软件(管道生产调度报表软件)的软件，做到多种报表样式、报表文件格式的支持，可以适用于多种SCADA系统内置的报表软件，通过内部验收测试在天津LNG管道用户处进行试用。同时输出软件模块的著作权登记资料，达到国内先进水平。
发明内容
本发明的目的在于提供天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，可以实现站场生产报表统计数据及时上传至调控中心，调控中心可以及时查看、分析和确认站场的生产数据报表。可以做到多种报表样式、报表文件格式的支持，可以适用于多种SCADA系统内置报表软件的优点，解决了天然气输气干线线路长、站点阀室多，生产数据量大，调控中心SCADA系统采集各站的过程数据，担负着整个输气干线中站场、阀室的实时数据和历史数据库的管理工作。传统方法根据上级需求，人工抄写报表并逐级审核签字上报的方式，耗时耗力的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，包括远程数据处理终端，所述远程数据处理终端上设有数据处理模块、数据传输模块、数据逻辑分析模块和数据展示模块。
所述远程数据处理终端包括操作服务器、MFC架构模块和MVC设计模块。
优选的，所述操作服务器是基于Internet的C/S应用模式。
优选的，所述数据处理模块包括报表文件定义模块、实时报表文件模块和历史报表文件模块。
优选的，所述数据传输模块包括报表文件网络传输模块和历史数据统计模块。
优选的，所述数据逻辑分析模块包括报表文件浏览模块和报表文件审核模块。
优选的，所述数据展示模块包括报表文件查看模块、报表文件操作模块和报表文件打印模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明通过站控操作人员每班或每日将录入的报表进行提交操作，供调控中心人员审核，中控人员可以浏览所有站场产生的报表，并对处于提交审核状态的报表进行数据审核，发现错误可以直接修改或驳回报表。
二、本发明通过生产管理报表应用，可以实现站场生产报表统计数据及时上传至调控中心，调控中心可以及时查看、分析和确认站场的生产数据报表。可以做到多种报表样式、报表文件格式的支持，可以适用于多种SCADA 系统内置的报表软件。通过软件实现场站的日常班报、日报和周报以及报表的审核提交及调控中心的日统计报表、周统计报表和对站场报表的审核确认等功能。
附图说明
图1为本发明数据处理的线型框图；
图2为本发明软件设计原理图；
图3为本发明报表文件浏览模块机制图；
图4为本发明-MVC设计模块机制图。
图中：1-远程数据处理终端、2-数据处理模块、3-数据传输模块、4-数据逻辑分析模块、5-数据展示模块、6-操作服务器、7-MFC架构模块、8-MVC 设计模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，包括远程数据处理终端1，远程数据处理终端1上设有数据处理模块2、数据传输模块3、数据逻辑分析模块4和数据展示模块5。
远程数据处理终端1包括操作服务器6、MFC架构模块7和MVC设计模块 8，操作服务器6是基于Internet的C/S应用模式，基于Internet的C/S应用模式，即客户机和服务器结构，它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和 Client/Server应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件(业务和控制逻辑交由后台服务器端实现，C端和B端，均实现UI交互逻辑即可，通过服务器的业务和数据交互服务实现最终应用)；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。C/S结构的基本原则是将计算机应用任务分解成多个子任务，由多台计算机分工完成，即采用“功能分布”原则。客户端完成数据处理，数据表示以及用户接口功能；服务器端完成DBMS(数据库管理系统)的核心功能。这种客户请求服务、服务器提供服务的处理方式是一种新型的计算机应用模式。为确保系统的适应性、可维护性、松耦合性，在本项目中，采用基于MFC架构模块7和MVC设计模块8，MVC设计模块8 (Model-View-Controller)的基本思想是数据、显示和处理相分离。模型(Model)负责数据管理，视图(View)负责数据显示，控制器(Controller) 负责业务逻辑和响应策略。在MFC架构模块7下，“消息映射”是通过巧妙的宏定义，形成一张消息映射表格来进行的。这样一旦消息发生，Framework 就可以根据消息映射表格来进行消息映射和命令传递。首先在需要进行消息处理的类的头文件(.H)里，都会含有DECLARE_MESSAGE_MAP()宏,声明该类拥有消息映射表格；BEGIN_MESSAGE_MAP()和END_MESSAGE_MAP()用于源文件标识消息映射的开始和结束。找不到的话，Framework最终就把它交给::DefWindowProc函数去处理。MVC设计模块8其基本思想是数据显示处理相分离。MFC的文档/视图结构是MVC模式的一种变体，他没有实现业务逻辑和视图的分离而是将响应策略和试图区分开。主要包含四种对象即文档、视图、视图框架窗口、文档模块。其中试图框架窗口定义了试图对用户输入的响应方式，文档模板用来管理钱三种对象的组合。文档，视图，试图框架窗口三者是对应的构成一个三元组，一个程序可有多个三元组以实现文档的多视图，因此引入文档模板来表示该三元组，对于多个文档模板，MFC用一个文档管理者对象来管理他们。在MFC中，应用程序和主框架窗口是用来封装底层机制的对象，文档试图视图框架窗口和文档模板是用来架构文档/视图结构的对象，应用程序通过文档管理者来使用文档/视图结构。如果要给文档增加一个试图，只需要增加一个文档模板，如果要改变一种视图的响应策略只要改变对应文档模板中的视图框架窗口，具体如图4所示。
数据处理模块2包括报表文件定义模块、实时报表文件模块和历史报表文件模块。
报表文件定义模块的实现如下：
报表文件定义模块为了满足数据统计、复杂报表的功能需求需要在原有基础上做大量的改进性设计。保留原报表中事件的概念，新的事件除了有数据采集条件和报表产生条件的功能外还包括了数据统计条件的功能，即用事件来描述如何在某一时间段对某一位号的某个特定的统计项进行统计。事件除了原来的表达式外还应增加大量常用事件模型(常用事件包括瞬时、小时平均、小时最大、最小值等)的定义，通过定义这些常用事件可以增加系统效率，降低数据统计模块的实现难度(通过常用事件，可减少使用脚本或编程的机会，提高工程效率，降低对开发语言学习的成本)。由于新的事件用于统计，以后的报表可能会有大量事件的定义(统一定义数据通讯采集、表格填充和报表产生、打印输出的条件)，如果都用表达式来实现就要求系统每秒钟都计算大量表达式的值，并根据计算结果进行数据统计，这可能会是一个瓶颈，为了优化起见需要定义常用的事件模型。取消原软件中对时间和位号的定义，把这两项结合统计项目、合格标准、数据格式显示等一起定义。此外还需要单独对表格锁定、轮值规律、报表打印、与数据库通信等进行定义，以便增强报表软件的功能。
实时报表文件模块的实现如下：
实时报表文件模块从实时数据库中取数据，并利用报表模板文件中的配置信息来对数据进行采集和统计。它在内存和硬盘上各自创建一份报表的统计数据区和报表中间数据文件，这里的统计数据区是指为了实现对数据的各种统计功能而在内存中开辟的各种内存数据块；这里的报表中间数据文件是指为提高数据存取速度在内存中开辟的与实际的报表数据文件相对应的简单格式的数据文件。之所以需要设计报表中间数据文件的目的就是为了避免报表产生模块对实际报表数据文件(如Excel)的频繁读写，优化系统的性能和稳定性，只有在需要产生实际报表数据文件或用户需要浏览实时报表的时候才把中间数据文件中的数据读到实际报表数据文件中来。为了防止系统异常退出导致报表数据全部丢失，把内存区数据以1分钟的周期写到硬盘区数据中。机器重启时，系统会自动把硬盘区的数据读到内存区中来，以便继续采集未完成的报表，设计思路参见图2。
历史报表文件模块的实现如下：
支持本地、远程数据库访问。通过加载各数据库驱动实现。对于SCADA 系统，将其所有数据库通讯打包，同时开发对应两个DLL文件，一个用于组态期(带有人机交互界面，实现数据库连接的相关配置，并形成配置文件供运行期DLL访问)；一个用于运行期(提取组态期信息，通过调用底层通讯 DLL实现数据查询，并将返回结果封装，作为返回)。主程序带有驱动管理模块，负责对各种(组态、运行期)DLL的加载、卸载。数据查询模块负责对查询条件的封装和查询结果的解析，并送显。该机制，适用于多种历史数据库。并含有容错机制。
数据传输模块3包括报表文件网络传输模块和历史数据统计模块。
数据逻辑分析模块4包括报表文件浏览模块和报表文件审核模块。
报表文件浏览模块的实现如下：
报表文件浏览模块是对已经产生的历史报表或正在产生的实时报表进行浏览，以便查询一些数据或打印报表。我们考虑报表浏览软件需要浏览三种报表，分别是即时查询类报表、常规报表和Excel报表。即时查询类报表直接从各种数据库中查询得到，而常规报表和Excel报表从相应的报表数据文件夹下查得，其数据获取如图3所示。
报表文件审核模块的实现如下：
审核/撤销审核功能包括如下几块功能：
站控提交报表审核：站控操作人员每班或每日将录入的报表进行提交操作，供调控中心人员审核。审核状态一旦提交则无法再次提交以及编辑，除非被中心驳回；
调控中心审核报表：中控人员可以浏览所有站场产生的报表，并对处于提交审核状态的报表进行数据审核，发现错误可以直接修改或驳回报表；
审核操作均提供操作人员信息记录，以及权限控制；
操作：对查询出来的数据进行审核，在审核按钮前的文件框中输入审核人的姓名，如果没有输入会提示不能为空，点击审核，还会提示已经审核成功，审核是把数据中的标识位改变为1，初始入库的标识位是0，撤销审核按钮变成灰色的；
效果：如果当前报表还没有审核的话，初始的是数据未审核，当报表审核成功时，就会改变为，数据已审核，同时审核变成灰色的，而撤销审核按钮变成可用的；
出错提示：如果没有输入审核人的姓名，会提示：“审核人不能为空！”等信息；
还可以对已审核报表撤销审核，即撤消已经审核过的报表记录。
数据展示模块5包括报表文件查看模块、报表文件操作模块和报表文件打印模块。
报表有两种方式产生：查询历史数据或统计实时数据。查询历史数据的方式的实现方法是先定义报表模板文件，然后报表浏览软件通过调用模板文件来查询出一份报表，这时对历史数据的访问在报表浏览软件中实现。另一种通过统计实时数据的方式来产生报表的实现方案是首先在报表配置文件中定义如何来显示、采集、统计数据以及如何触发报表的模板文件，然后报表产生模板与实时数据库建立联接，并且根据此类模板文件的定义来采集并统计出需要的数据并实时的记录到内存中的报表映像文件中去，根据模板文件的定义在合适的时候在硬盘上创建并打印报表文件，报表浏览软件能够浏览正在产生的报表文件和已经产生的报表文件。本软件主要实现历史报表以及对实时报表的支持。
综上所述，可以实现站场生产报表统计数据及时上传至调控中心，调控中心可以及时查看、分析和确认站场的生产数据报表。可以做到多种报表样式、报表文件格式的支持，可以适用于多种SCADA系统内置的报表软件，解决了天然气输气干线线路长、站点阀室多，生产数据量大，调控中心SCADA 系统采集各站的过程数据，担负着整个输气干线中站场、阀室的实时数据和历史数据库的管理工作。传统方法根据上级需求，人工抄写报表并逐级审核签字上报的方式，耗时耗力的问题。
工作原理：该天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统基于Internet的C/S应用模式，即客户机和服务器结构，为确保系统的适应性、可维护性、松耦合性，在本项目中，采用基于MFC架构模块7的MVC设计模块8，在使用时通过数据处理模块2生成实时报表文件和历史报表文件，然后通过数据传输模块3将实时报表文件和历史报表文件进行统计并传输至调控中心，调控中心通过数据逻辑分析模块4对传输过来的报表文件进行分类并审核，最后通过数据展示模块5，将报表文件进行存储并进行整理便于后期查看。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，包括远程数据处理终端（1），其特征在于：所述远程数据处理终端（1）上设有数据处理模块（2）、数据传输模块（3）、数据逻辑分析模块（4）和数据展示模块（5）；
所述远程数据处理终端（1）包括操作服务器（6）、MFC架构模块（7）和MVC设计模块（8）；
所述数据展示模块（5）包括报表文件查看模块、报表文件操作模块和报表文件打印模块；
报表有两种方式产生：查询历史数据或统计实时数据；查询历史数据的方式的实现方法是先定义报表模板文件，然后报表浏览软件通过调用模板文件来查询出一份报表，这时对历史数据的访问在报表浏览软件中实现；另一种通过统计实时数据的方式来产生报表的实现方案是首先在报表配置文件中定义如何来显示、采集、统计数据以及如何触发报表的模板文件，然后报表产生模板与实时数据库建立联接，并且根据此类模板文件的定义来采集并统计出需要的数据并实时的记录到内存中的报表映像文件中去，根据模板文件的定义在合适的时候在硬盘上创建并打印报表文件，报表浏览软件能够浏览正在产生的报表文件和已经产生的报表文件；
所述数据处理模块（2）包括报表文件定义模块、实时报表文件模块和历史报表文件模块；
报表文件定义模块对事件进行定义，事件具有数据采集条件和报表产生条件的功能，还包括数据统计条件和事件模型；
实时报表文件模块从实时数据库中取数据，并利用报表模板文件中的配置信息来对数据进行采集和统计；
历史报表文件模块加载并驱动数据库实现对支持本地、远程数据库访问；
所述数据逻辑分析模块（4）包括报表文件浏览模块和报表文件审核模块；
报表审核模块具有如下功能：站控提交报表审核、调控中心审核报表，对已审核报表撤销审核；
站控提交报表审核：站控操作人员每班或每日将录入的报表进行提交操作，供调控中心人员审核；审核状态一旦提交则无法再次提交以及编辑，除非被中心驳回；
调控中心审核报表：中控人员浏览所有站场产生的报表，并对处于提交审核状态的报表进行数据审核，发现错误直接修改或驳回报表。
2.根据权利要求1所述的天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，其特征在于：所述操作服务器（6）是基于Internet的C/S应用模式。
3.根据权利要求1所述的天然气管线SCADA系统的生产数据远程管理系统，其特征在于：所述数据传输模块（3）包括报表文件网络传输模块和历史数据统计模块。
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