當前安全問題在全中國是一個被媒體、政府官員，企業領導天天掛在嘴上的話題，今后若干年，政府和企業要在安全方面投入大量的人力、物力。數據采集與監視控制系統SCADA，給解決石化企業安全問題提供了一個很好的方向，石化企業中的DCS和IT維護單位應該在這個方面有所作為。
　　
　　 首先可以在以下兩個方面做文章：
　　
　　 第一：以保障安全為目的，在石油化工生產過程自動化控制方面加入和強化安全方面的模塊，對生產過程中的數據，進行實時的安全監控、預警和分析，以便及時發現和處理問題。
　　 這樣可以在現有的DCS上做二次開發，使標準化的DCS更加符合目前的生產實際。
　　 其次：信息管理方面，強化實時數據的分類采集，把生產控制信息與管理信息進行有效的整合，建立信息化一體架構，解決企業的“信息化孤島”問題。其中包括包括ERP、MES、OA、硬件、網絡、安全等等。還應該建立安全專項網絡數據庫，利用網絡平臺把監控攝像頭安裝到需要監控的各個地方，對攝像畫面進行智能化圖像處理，發現不安全的跡象及時報警和處理。
　　
　　 然后在此基礎上建立石化企業集中的數據采集與監視控制系統SCADA。
　　
　　 1、生產過程中強化安全控制
　　 目前石化企業中的主要生產裝置都采用DCS控制，裝置各部分的溫度、壓力、流量等實時數據都可以采集上來，并且可以通過DCS進行實時控制，那么為什么不能夠在現有基礎上對DCS組態進行合理的修改和擴充，突出和強化安全控制。
　　 目前新型的DCS都是開放的，而且開放標準逐漸統一為OPC基金會制訂的OPC(OLEforProcessControl)標準。一套正在運行的DCS，其系統數據處理量和儀表組態數據是在該系統初始組態時就決定下來的，在以后的生產,擴容與改造中，勢必由于各種原因必須對系統進行組態數據修改。其實各個DCS的生產廠家，都有修改組態設計的工具，Honeywell也好，Emerson也好，都有一套安全、快捷、準確修改組態的軟件。但要使用好修改組態工具，要有對裝置生產工藝和設備狀態深入的了解，和對DCS系統本身深入的理解，這樣才能夠保證高效率的完成對DCS控制站各種組態數據的修改，同時將對生產的影響降到最低點。
　　 DCS是一種“分散式控制系統”，是系統就可以實現整個裝置的功能與協調。DCS整體控制功能非常好，工程師工作站，操作員工作站是一種緊密聯合的關系，從工程師工作站可以下裝組態方案到操作員工作站，站與站之間和被控裝置間都是相互連鎖控制和協調控制的關系，一旦組態完成整個裝置的操控都在DCS的掌控之下。
　　
　　 一般DCS的組態原則都是以穩定掌控裝置流程為基礎的，如果我們在此基礎上強化對一些事關安全的關鍵采樣點的監控，并且事先編制好這些關鍵采樣點異常后的處理方法，使DCS本身就能夠化解一些裝置運行過程中出現的一些危機，如果不能化解，就緊急報警，或者自動采取非常措施。例如反應器溫度過高，DCS采到異常樣本后，先進行操作控制降溫，進行操作控制后，如果不能有效降溫，DCS就緊急報警。如果有事先編制好的緊急組態流程就采樣緊急流程進行處理，這樣總比人工發現和處理要及時的多。
　　
　　 現在不是對緊急情況都要設置預案嗎，這樣做的好處其實就是充分利用了先進的DCS控制技術，把預案不光寫在紙上，貼在墻上，而是集成到實實在在的實際測試與控制中間，當真正遇到安全危機的時候，裝置就多了一道控制層的安全屏障，而且也不需要再增加很多的設備和投資，只需要要在原有的DCS常規控制組態的基礎上，再開發安全組態和緊急情況處理組態。
　　 目前DCS在一些人眼里已經沒有多少開發和研究的價值，因為它已經十分成熟了，其實石化企業中有不少實際應用維護和研究單位，在保證DCS正常運行的前提下，吃透所維護的每一套DCS的方方面面，并在此基礎上進行二次開發，是大有潛力可挖，大有文章可作的。
　　 DCS在整個設計上就留有大量的可擴展性接口，外接系統或擴展系統都十分方便，要搞清楚這些可擴展接口性質，擴展接口的應用范圍；充分利用DCS的雙冗余控制單元，進一步完善冗余控制策略；對DCS的插件由板極維護，擴展到元件級維護，這些都是需要化很大氣力才能夠實現的。
　　
　　 最重要的還在對DCS系統軟件方面，對各種工藝控制方案更新是DCS的一項最基本的功能，當生產方案發生變化后，工程師只需要在工程師站上將更改過的方案編譯后，執行下裝命令就可以了，下裝過程是由系統自動完成的，不影響原控制方案運行，篩選對安全生產至關重要的控制措施，制定和研究緊急情況的控制預案，并把它們變成DCS控制語言，還有研究系統各種控制軟件與算法使控制對象控制精度得以提高，這些都是石化企業內的維護研究單位可以做，能夠做，而且能夠做好的工作。
　　
　　 DCS本身很重視連續過程控制的精度，可實現PID、前饋、串級、多級、模糊、自適應等復雜控制，DCS系統還具有功能強大的SCAND軟件包，具有配方功能，并針對不同行業開發了專家軟件（化工工藝參數配置和控制算法），比一般的PLC等要應用方便的多，如果充分利用好這些工具那么我們就不是簡單的維護DCS，而是在DCS基礎上創新。為了實現這一目標，石化企業應該培養一大批即懂計算機系統，又掌握各種編程方法，還熟悉煉油化工工藝的復合人才，這些工程師們必須了解各種DCS、了解現場各種設備，在軟件編程語言上至少必須精通微軟的VC++、VB以及UnixC++，甚至匯編；在編程接口方面必須精通OLE、OPC、DDE及各種API軟件接口。企業各級領導除了給這些人員創造培訓機會以外，還要創造寬松的環境，給予適當的待遇，使他們在DCS維護、改進、完善的實踐中不斷成長。
　　
　　 當然也要創造開發實驗的物質環境，因為修改了組態，特別是有關安全的控制組態，除非有絕對把握，是不敢輕易放到正在正常生產的實際生產裝置上去，要有相應的仿真實驗裝置，在仿真實驗裝置上調試完善后才能正式應用到實際生產裝置上去。
　　
　　 2、在信息管理方面突出安全信息的處理
　　 在信息管理方面石化企業內的IT部門往往掌管著全公司的網絡、重要的服務器以及承擔著與總公司上達下聯的重要角色。如果能夠及時和無遺漏的采集到和安全相關的重要數據，并且使用先進的方法加以去粗取精，去偽存真，及時反應到一線操作工、各級領導者和決策者的眼前，這也是石化企業內IT部門能夠為企業安全生產作的重大貢獻之一。
　　
　　 在石油化工流程型企業中，最重要的是生產密切相關的信息系統，它們實時獲取DCS、PLC等生產系統中的現場數據，幫助管理者及時調度、指揮整個企業地理位置分散但又密切相關的現代化生產，這就是實時信息系統。
　　
　　 與一般信息系統相區別，實時信息系統最大的特點是系統的實時性。由于有實時數據庫的支撐，實時信息系統可以實時地反映生產裝置的實際生產狀況，查詢到企業各生產現場的生產實時數據，這對于企業實時掌握生產情況，正確調度和指揮生產，以及及時處理生產中出現的問題具有十分重要的意義。
　　
　　 與一般的信息系統開發不同的是，由于實時信息系統的實時信息要從企業的生產現場自動采集得來，所以實時信息系統的開發不只是純軟件的工作，還有生產現場數據實時采集、數據網絡實時通信等大量現場工作。這里有必要討論實時數據庫與現場的關系。
　　
　　 從上個世紀80年代末開始，中國的石化企業開始引進DCS技術和產品，隨著DCS系統的大量應用，企業的生產規模越來越大，企業的管理層就有了生產數據集中的需求，即對實時信息系統的需求。90年代初，在引進國外實時數據庫的同時，石化企業內的一些應用研究部門開始研究實時數據庫的理論并付諸實踐，并取得的一些成果。10多年過去了，現在的實際情況是：很多生產裝置的實時生產數據倒是采集上來了，但是他們都是各自孤立的，對管理層，特別是決策層沒有多少實際的意義。這里面一方面是由于沒有把采集上來的實時數據進行科學的篩選和分類，另一方面就是從實時數據庫到實時信息系統的構建有相當的技術難度，而且運行和維護好一個實時信息系統決非易事。
　　
　　 目前在理論上對實時數據、實時數據庫的結構等基本方面還沒有統一的定義和處理方法，實時數據庫要達到關系數據庫那樣理論和系統的統一尚需時日。不同開發商的實時數據庫系統對于實時數據的定義、理解和處理不盡一致，對于實時數據庫的功能和性能的要求也不盡一致，實時數據庫能達到的實際性能與功能也是參差不齊，對實時數據庫的訪問也沒有類似SQL語言那樣的標準。再加上石化企業的現場采樣前端設備五花八門，出自不同的廠家，出自不同的年代，采樣的標準也不一樣。后臺對這些數據的處理方式也不相同，所采樣的底層數據庫也不一樣，要想把他們在一個模式下統一起來，需要很大的工作量。
　　
　　 在流程型工業中實時數據原本是指存在于生產現場的生產參數如溫度、流量、壓力、物（液）位等，在現代化生產中這些實時數據已經被變送器采集并轉換為數字量而存于DCS或PLC系統的局部實時數據庫中。這些數據，按數據的類型分，實時數據可分為模擬量、累計量和開關量。模擬量可以是溫度、壓力、瞬時流量、物位、產品度量、產品質量等，模擬量的特點是僅與時刻有關;累計量可以是累計流量、產品產量、原料消耗量、庫（罐）存量等，累計量的特點是不但與時刻有關而且與時間段的起始與結束時刻有關;開關量如電力開關的位置、閥門的開閉、設備的在線與備用、生產控制中的操作條件等，開關量的特點是二位式數據。實時數據的最大特點是時效性，實時數據在模擬系統中僅僅在某一時刻有效，在數字系統中由于實時數據存在時間上非連續的模數轉換，實時數據只在本采樣周期內有效，過了有效期的數據便失效。
　　
　　 實時數據庫即存儲實時數據的數據庫。由于實時數據的時效性，實時數據庫中存儲的實時數據應該能盡量跟上現場實時數據的變化，否則實時數據庫中存儲的是無效數據。事實上，數字系統不可能像模擬系統那樣幾乎沒有滯后地跟隨現場的變化，數字系統的滯后主要取決于DCS（或PLC系統）的數據采集的采集周期，數據采集周期的選擇又與數據載體參數的變化速率（載體的時間常數）有關。一般的數據采樣周期數量級在0.1秒至1秒左右，用于閉環控制的采集周期可能小些，僅用于測量的采集周期可能大些。從方便觀察的角度說，數據的變化周期又不可太快，在DCS或PLC系統的人機畫面上，實時數據的刷新周期在1～2秒。如果實時數據庫能以2秒的周期跟上實時數據的變化，則用于流程型工業的企業級實時數據庫的實時性能就可以得到保證。但是由于種種原因，現場運行的實時數據庫系統包括使用進口實時數據庫的系統只有個別系統能達到這一指標，大多數數據都要延遲和滯后。但是這種延遲和滯后除了類似于安全閥起跳這一類情況有影響以外，對其它控制反應并沒有多大影響。相反的如果控制反應太敏感了，反到會使生產裝置運行不平穩。
　　
　　 我們篩選實時數據中事關安全的數據，對這些數據進行分析和處理，包括對數據合理性的判斷、數據濾波等。而數據處理是計算機的“強項”，就看怎樣去建立數學模型，怎樣去對異常的數據變化，有效的進行適當的反應、報警和處理，這方面應該是在信息管理方面突出安全信息的核心工作。
　　
　　 另外在信息系統中采集上來的有關安全的數據是可以存儲在磁盤上的，這些存儲在磁盤上的有關安全的歷史數據，又是我們在萬一發生事故后，分析和處理事故的重要證據之一，有了這些第一手的現場實時數據，何愁事故不好分析，事故原因不好查。
　　
　　 目前在石化企業內采樣TCP/IP的應用層協議的Web、HTTP、FTP應用比比皆是，內部網絡的速度越來越快，在此基礎上我們應該加入視頻應用，在一些對保障生產安全至關重要，而人又不能時刻監控到的現場都安上攝像頭，和常規的工業電視不一樣，這種視頻監控點，視頻畫面不一定要很連續，但要有畫面的智能分析。圖像智能分析系統可以發現畫面的嚴重異常，例如位移、火災、泄漏、爆炸等，發現畫面異常后可以采樣聲、光、電報警，還可以使用即時通訊系統，例如QQ、MSN自動通知相關人員，甚至可以自動打電話、發移動短信報警。而建立這種系統，費用又不是很高的，因為網絡系統是現成的，就像QQ視頻聊天一樣，在生產現場安裝的攝像頭無非就是要求防爆，如果規模采購價格也不會高多少的。
　　
　　 在以上應用的基礎上，還可以建立安全專項數據庫，至少可以建立一個事故追溯數據庫，在這個數據庫中不光有事故的記錄，還應該有實時數據的分析系統，要集中處理，力求實用，最好能夠通過數據庫找出事故的臨界值來。
　　
　　 3、建立石化企業集中統一的數據采集與監視控制系統SCADA
　　 SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)，數據采集與監視控制系統)是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。
　　
　　 其實SCADA系統也不是新鮮東西，它的發展自誕生之日起就與計算機技術的發展緊密相關。國內電力系統、鐵路系統很早就有使用，現在已經廣泛使用。石油、石化系統近幾年也開始重視SCADA。
　　
　　 在這里不妨看一看SCADA的發展簡史：
　　 第一代是基于專用計算機和專用操作系統的SCADA系統，開始到70年代。
　　 第二代是80年代基于通用計算機的SCADA系統，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統一般是通用的UNIX操作系統。第一代與第二代SCADA系統的共同特點是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開放性，因而系統維護，升級以及與其它聯網構成很大困難。
　　
　　 第三代是90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網絡以及關系型數據庫技術的能夠實現大范圍聯網的SCADA系統。這一階段是各種最新的計算機技術都匯集進SCADA系統中。
　　 第四代SCADA系統的主要特征是采用Internet技術、面向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等技術，繼續擴大SCADA系統與其它系統的集成，綜合安全經濟運行以及商業化運營的需要。
　　
　　 我們目前剛好趕上第四代SCADA系統發展的大好時機。
　　 首先，石化企業各個生產裝置的DCS、PLC等已經可以給我們提供大量的實時數據，SCADA系統的建立正好是水到渠成，我們利用這些數據，除了進行安全分析和控制以外還可以進行生產控制、計量控制、調度控制以及擴展到經營管理和控制。集中了這些數據，今后令人頭痛的仿真模擬和仿真培訓系統也不是無源之水了。
　　 其次，目前石化企業都已經建立了比較完善的計算機網絡，信息化方面，企業的辦公系統、生產調度、銷售、供應、人、財、物等各方面都已經有比較完善的數據庫系統，所欠缺的就是都是各自為政，把這些孤島連接起來，為我所用，是建立集中統一的數據采集與監視控制系統SCADA的主要工作之一。
　　
　　 要把現有的各種實時數據，和其它數據庫數據整合到SCADA下面，就要充分利用第四代SCADA的技術，用好面向對象技術（OOT）、Internet技術、神經網絡技術及JAVA技術。
　　 面向對象技術（OOT），就是是以認識論為基礎，用對象來理解和分析問題空間，并設計和開發出由對象構成的軟件系統（解空間）的方法。由于問題空間和解空間都是由對象組成的，這樣可以消除由于問題空間和求解空間結構上的不一致帶來的問題。簡言之，面向對象就是面向事情本身，面向對象的分析過程就是認識客觀世界的過程。面向對象方法的主要優點是：符合人們通常的思維方式；從分析到設計再到編碼采用一致的模型表示具有高度連續性；軟件重用性好。例如，在財務方面，經理、員工、顧客、帳本、打印機，直接作為對象出現的程序中。他們相互通信，完成諸如存取款、會計結算、打印報表等業務。以往的編程技術只用數據結構和算法來模擬要完成的業務，雖然可以得到所需計算，但經不起修改。如果增加某項業務，如代營股票，則程序幾乎要重編。而現在只要把增加的業務加到顧客、帳本、員工、打印機這些對象上就可以了。
　　
　　 Internet技術，就是TCP/IP的應用層協議下的Web、HTTP、FTP等應用，一般客戶機都不用裝其它專門軟件，只需要使用瀏覽器就可以訪問數據庫，和進行各種操作，目前這些應用已經十分成熟。
　　
　　 神經網絡技術，是指一類新的計算模型，它是模仿人腦神經網絡的結構和某些工作機制而建立的一種計算模型。這種計算模型的特點是，利用大量的簡單計算單元（即神經元）連成網絡，來實現大規模并行計算。神經網絡計算技術的優勢是魯棒性、適應性和并行性。神經網絡計算技術的特點是，利用大量的簡單單元進行大規模的并行計算。我們知道，傳統計算機的計算原理則是集中在少數處理單元上進行的串行計算，神經網絡計算和傳統計算有著根本的區別。所以神經網絡計算技術的優勢也就表現在它的特點上，即表現在兩個“大”字上。一是“大”量的簡單計算單元，它保證了計算的魯棒性和適應性，二是網絡的“大”規模并行計算，它保證了計算的快速性。
　　 JAVA技術，最大特點就是跨平臺，不管是什么操作系統，都可以在虛擬JAVA平臺下集成起來，我們可以把不同廠家，不同版本的DCS、PLC以及其它數據利用JAVA語言，統一在一個平臺下，最大限度的解決各種接口帶來的麻煩。
　　
　　 綜合面向對象技術、Internet技術，以及神經網絡技術和JAVA技術，我們就可以把復雜的問題簡單化，因此掌握和應用好以上技術，開發自己的SCADA系統就不會那么太難，關鍵就是需要熟知國內外本行業發展動態并且頭腦清晰的技術領頭人，還需要培養一大批即懂計算機又懂生產流程和具體業務的復合型人才，要逐步建立一個二次開發的工程技術隊伍，這只隊伍不只是能夠干DCS和干石化企業的信息化工程，而是要具備系統的擴展、集成和二次開發能力。要朝著開發石化企業自動化控制和信息工程中間件這個方向努力，將來要實現一般技術人員，利用我們開發的不同的中間件，就可以像搭積木那樣，在現場搭建SCADA。(安全文化網)