智慧电厂信息系统设计方案

1、智慧电厂信息系统设计方案1.1.信息系统总体功能结构智慧电厂信息系统总体功能结构展示了功能设计的主要思想，指明了建设的具体内容、各个组成部分之间的关系以及它们在应用体系框架中的位置。功能结构如图所示：信息系统总体功能结构图总体功能是在“ 统一规划、融合设计、分步实施、注重实效”指导思想下， 基于统一的硬件网络规划设计，搭建大集中的过程控制系统层，集成生产实时数据和管理关系数据库的数据层，在满足系统安全策略的前提下，应用功能分为以下五大部分：生产管理部分 包括：运行工况监视与查询，运行统计与考核，性能计算，耗差分析，运行优化，负荷优化分配，控制系统优化，应力与寿命管理，设备状态监测与故障诊断，数

2、据归类统计，设备可靠性管理，机组在线性能试验，参数劣化分析，短消息中心，机组运行故障诊断，控制系统故障诊断，金属安全监督， 系统管理，氧化锆氧量分析，锅炉承压管泄漏在线检测，烟气排放连续监测，汽机振轮动在线监测与故障诊断，飞灰含碳在线检测，磨煤机 CO 监测系统， 火焰检测系统，运行管理系统， 安全监察管理系统，技术监督管理系统， 班组管理系统。资产管理部分 包括：设备管理系统， 维修管理系统， 工程项目管理系统，物资管理系统。经营管理部分 包括：财务管理系统，计划统计管理，预算管理系统，燃料管理，综合查询。行政管理部分 包括：办公自动化系统，企业网站，党群管理系统，人力资源管理，档案管理。其

3、他部分 包括：仿真研究系统，视屏监控，视屏会议，门禁管理系统，信息安全。1.2.信息系统硬件网络拓扑结构考虑全厂信息共享和网络安全的要求，采用两级或多级交换模式，将控制 系统、厂级监控信息系统、 仿真研究系统、 管理信息系统分别设置成单独的局域网络。各个网络之间通过不同的网络安全防范机制确保网络安全与数据安全。网络系统支持数据、语音、视频等，提供短信、传真、电话、移动办公等的支持。电厂信息化总体网络拓扑如图所示。首先，控制系统在电厂中处于安全等级最高的层面，生产信息系统通过与各个控制系统分别设立接口机的方式实时采集生产数据；以确保各控制系统之间不发生相互影响，同时，接口机还可完成数据缓存功能，

4、系统维护及故障时，保证 实时数据完整不丢失。 相对管理信息系统而言， 厂级监控信息系统通过安全网络隔离装置， 将实时生产信息发送至管理信息系统中相应的镜像服务器中。管理信息系统中所有关于生产实时信息可从访问镜像服务器处获取。仿真研究系统从生产系统中获取机组实时数据。最后，管理信息系统中设置必要的Web 服务器， 可将必要的信息在Internet 上发布，以便于某集团对电厂生产经营情况的掌握， 实现信息资源共享。视频监控系统采用数字IP 技术，运行在MIS 网络上。具体硬件及网络组成如下。(1)控制网络接口设备（采集接口机）提供信息系统采用的与下层控制网络（DCS、水、煤、灰渣、脱硫等）的数据接

5、口设备， 这些接口设备对于下层控制网络数据的读取应有严格的授权。 信息系统不应对下层控制网络进行修改、 组态或对工艺过程进行直接控制， 不应影响下层生产控制网络的控制功能。(2)网络单向隔离装置为全厂过程控制计算机网络的安全，信息系统中的生产实时数据可按完全单向的由实时历史库流向生产管理信息系统原则设计方案，设置单向物理隔离装置(网闸)。（3）交换机生产信息部分： 2 台具有高度稳定性和可扩充性的核心交换机，具有全对称多处理器的硬件体系结构的交换机，交换机结构形式为机架式工业交换机，路由交换机具有IP 优化的网络性能设计和优秀的网络划分功能，通过多条负载均衡的独立的并行总线互连， 在任意一个处

6、理器和网络接口模块出现故障时都不影响其它模块，所有的功能部件(电源、系统总线、处理器模块、风扇、网络接口模 块等)均冗余热备和可热插/拔。管理信息部分： 2 台具有极高的性能和可靠性的网络核心交换机，交换机应支持 1000MB 和 100MB 双绞线、1000MB 和 100MB 光纤模块。具有 1000MB 交换机所要求的高性能， 高可靠性和组态灵活性。交换机可支持冗余引擎、冗余路由、冗余端口和冗余电源。（4）数据库实时数据库：保存电厂所有生产过程实时信息和计算、分析结果数据（2× 300MW 机组点数按6 万点）的保存时间至少达到6 年，经压缩的数据恢复的扫描时间应不大于15 毫

7、秒。数据包括与OPC 定义相同的数值 (V) 、时间标记 (T) 与质量标记 (Q)，其时间标记必须是数据在DCS 或其他实时控制系统中原始采集的时间，而不是生产信息接受到数据的时间。实时历史数据库软件可通过分布式 结构支持50 万甚至更大的标签点个数，以满足集团级需求；支持网络中断时的数据缓冲功能； 实时数据的读取可达2.5 万/秒（单客户），并发访问时可达更高。关系型数据库： 关系型数据库有一个很好的安全性。一个关系型数据库的访问权限，允许数据库管理员的实施需要为基础的权限来访问数据库表中的数据。关系型数据库支持的概念，用户和用户权限， 从而满足数据库的安全需求。关系相关的特权，如创建权限

8、，授予特权，选择，插入，删除权限，授权不同的用户对数据库的相应的操作。（5）服务器和工作站要求管理信息系统数据库服务器：配置两台UNIX 或 LINUX服务器（小型机） 做数据库服务器，双机集群，配置高可靠性光纤存储、冗余电源，用于管理信息核心应用系统。应用服务器：配置六台PC 服务器，用于办公自动化系统和业务系统等应用系统， 2 台作为关键应用服务器，4 台作为普通应用服务器。存储系统：采用SAN 存储体系，具有数据保护、高可用性、多平台支持等特性，利于投资保护； 可进行 RAID 存储方式的设置， 支持 36 drives(1.3TB)的存储。实时历史数据库服务器配置：方案1：配置 2 台

9、服务器组成实时数据库服务器集群，共享一台普通外置磁盘阵列或设置存储局域网（SAN）系统，磁盘阵列做 RAID5 ，磁盘阵列的容量至少能满足存储3 年或者一个大修周期历史数据的要求。方案 2：配置 1 台容错服务器， 采用全硬件容错结构的机架式容错服务器， 所有部件包括冗余的CPU 及内存模件，冗余的I/O 及硬盘模件，冗余电源和风扇，均应支持在线插拔。可靠性不低于99.999%。过程管理功能站服务器：功能站应采用安全、可靠、先进的机架式服务器， 它们应可作为数据库服务器的客户机，从接口设备或数据库服务器中获取过程信息进行分析、 计算和显示， 并将计算分析结果存入数据库，供其它客户机或系统调用。

10、Web 应用服务器：从网络中获取实时过程数据和从数据库中获取过程信息和计算结果，对客户端服务请求进行响应， 为生产运行管理人员提供过程画面监视、工艺参数查询、历史趋势、考核统计、报表生成等基本功能，采用B/S 结构。镜像服务器：由于生产实时历史数据库与管理信息之间存在单向物理隔离装置，因此设置一台安全、可靠、先进的机架式服务器，用于向全厂信息系统提供生产过程实时数据（6）工作站要求网络管理维护工作站：提供网络管理维护工作站为网络管理和开发人员专用，在功能站上应可对生产区信息管理系统网络上的设备进行配置、管理和监视； 设备故障报警和诊断； 对网络的安全进行监视；生产信息用户权限管理；对实时信息数

11、据库进行维护和备份；对生产信息功能软件进行维护、修改、升级和二 次开发。值长工作站： 为全厂运行总值长专用，它应是连接生产与管理的纽带，在值长站上不仅可浏览全厂工艺过程参数，还应可对各功能站的计算分析结果进行调 用，功能站上产生的优化运行建议和电厂领导的运行指令可以显示到值长站上，作为值长向运行人员发出指令的参考。（8）防火墙及路由器在网络出口，配置两台UTM设备，采用双千兆与核心交换机连接，提供高通信带宽。分别采用千兆与电信和网通连接。（9）机房建设要求综合布线：应就整体个信息系统的计算机网络结构化布线提出统一方 案。数据通讯系统应通过网络将系统设备连接起来，并保证可靠和高效的系统通讯。在进行结构化布线设计规划的时候，应根据电厂的建筑布局、环境条件、网 络规模、信息流量和安全要求， 在统一布线的基础上对系统布线各子系统进行具体描述。网络布线中， 中心机房以外千兆线路必须采用铠装光缆。远距离线路应采用铠装光缆，集中控制室附近线路可采用超五类双绞屏蔽线。在网络系统中， 应考虑在主要设备或设备部件的输入端进行防雷处理，防止感应雷对系统的入侵。设备布置：方案1，设立信息通信中心机房，将所有设备置于机房内， 在生产集中控制室布置二级交换机，需要通信的各生产区域中的控制系统通过超 5 类屏蔽双