数据采集及远程监控SCADA系统
1 范围
本文件规定了数据采集及远程监控SCADA系统的术语和定义、设计原则、基本要求、功能模块、运行测试。
本文件适用于数据采集及远程监控SCADA系统的设计及应用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 20270 信息安全技术网络基础安全技术要求
GB/T 20988 信息安全技术信息系统灾难恢复规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
数据采集及远程监控SCADA系统 data acquisition and remote monitoring SCADA system
是用于实时监测、控制和管理远程设备的计算机系统，能够通过收集和处理感知器传来的数据，对现场设备进行远程监控和操作。
4 设计原则
系统应遵循以下原则：
a)实用性原则：开发系统必须满足实用性需求，尽量降低数据输入量，界面直观，易学易用，
不同业务见界面转换速度快；
b)功能完整性原则：功能需求分析中提出的业务都能在系统平台上实现，同一类型业务因输入
要求或地址模式等条件发生变化时，可以设计成不同的模块；
c)数据安全性原则：系统开发设计并建立的数据库应具备多种措施保证数据库的安全，有完善
的数据备份、恢复和异常处理机制；
d)常用性与特殊性相结合原则：对常用的状态和数值，系统开发时应作为缺省，对常用的功能
应放在主要界面和排前，对于不常用功能可以进行折叠和排后；功能性的网站归档系统
e)系统可维护和可追溯原则：全面按照软件工程要求来开发系统，做到严格管理、严格测试，
每个工作阶段，都应具备相应的严格审查的文档和书面技术资料，为以后系统服务和维护提
供技术上的保证；
f)系统可扩展性原则：系统应具备较强的结构化模式，各模块间接口设计应做到通用性和扩展
性相结合。
5 基本要求
5.1 信息安全
符合GB/T 20270 、GB/T 20988的相关要求。
5.2 系统功能要求
SCADA系统应实现以下功能：
——能对范围内的生产设备进行集中监控，通过对生产现场设备状态和报警的实时监控，实现对设备异常的及时响应；
——能对工艺参数和质量数据的采集与监控，实现工艺、质量异常的及时响应；
——能对设施设备状态和报警的实时监控，实现对设备异常的及时响应，能够对设施设备进行远程启停操作；
——能对设施设备及生产设备能源数据进行自动采集、加工、分析，对能耗全面监测、能效分析优化；
——通过系统的统计和分析工具能够自动或辅助人工完成数据的统计分析。
6 功能模块
系统主要功能模块包括：生产设备数采和监控、设施能源数采与监控、基础功能三大功能模块。
6.1 生产设备数采和监控
6.1.1 设备状态监控
实时采集生产线各设备的运行状态，包括但不限于运行、停机、故障、维修、待机等，并能够对设备状态数据进行实时显示（通过不同颜进行区分）以及按照时间序列进行记录归档。具备远程对生产设备进行操控的功能。
6.1.2 设备报警监控
实时采集并监控各生产设备的报警故障信息，包括故障代码、故障内容、故障发生时间、具体位置等信息，同时具备将所有的报警信息进行记录存档供后续查询分析。
6.1.3 工艺数据采集
能够对运行的工艺数据（如温度、张力等）进行实时采集并按照时间序列进行记录归档以供后续查询分析，同时对工艺设定参数进行采集以供后续的分析比对。
6.1.4 质量数据采集
能够对生产线设备运行的在线检测数据（如线径检测数据等）进行实时采集并对照设定值范围进行报警提示。能够按照时间序列对采集的数据进行记录归档以供后续查询分析。
6.1.5 生产数据采集
能够对生产过程数据，如产品加工长度、生产工单号、工单启动、工单结束、异常触发信号等进行采集并记录归档。
6.1.6 工艺参数下发
能够接收来自MES的工艺参数，并按照要求转发至对应的产线设备PLC，产线上位机能显示参数。
6.1.7 工单下发
能够接收来自MES的工单数据，并按照要求转发至对应的产线设备PLC，产线上位机能显示参数.
6.1.8 远程启停
能够远程控制空压机、中央空调的启停。
6.2 设施能源数采与监控
6.2.1 设施状态监控
实时采集设施设备的运行状态，包括但不限于运行、停机、故障、维修等，并能够对设备状态数据进行实时显示（通过不同颜进行区分）以及按照时间序列进行记录归档。具备远程对动力设备操控的功能。
6.2.2 设施报警监控
实时采集并监控设施设备的报警故障信息，包括故障代码、故障内容、故障发生时间、具体位置等信息，同时具备将所有的报警信息进行记录存档供后续查询分析。
6.2.3 设施参数采集
能够对设施设备的重要运行数据（如压力、流量、温度、电压、电流等）进行实时采集并按照时间序列进行记录归档以供后续查询分析。
6.2.4 能源数据采集
——能源（电、水、气）相关数据可按预设周期采集，同时对采集的数据可进行存储，归档和备份，方便历史查询；
——对于重点设备（动力设备和生产设备）需要采集设备能耗数据，直观显示设备当前能耗瞬时值，累计值，以及趋势曲线等，并存储历史数据，同时展示关键设备运行KPI，运行效率等；
——针对电能系统可展示设备的瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和趋势曲线，并存储历史数据。
6.2.5 能源异常监控
通过对重点设施设备能源异常监控，根据能源消耗的实际与目标值的对比情况，按照规则做出相应的报警。在满足定义的条件后，系统能够创建报警信息提示操作人员，管理人员可以对报警的记录进行管理。
6.2.6 能源数据分析
能够对能源(电、水、气)进行分类计量，并分析每种分类能耗的组成比例及趋势。同时根据能源类型流向图，系统可自动计算能源费用流向图。
可根据用户的输入或者配置信息，如用户可以根据用电的峰谷期设定不同时段的费率，再根据实时监控的数据计算出实际的用能成本。
6.3 基础功能
6.3.1 网络监控
对整个网络状态，包括所连接的各个生产设备以及设施设备网络节点进行监控，通过不同的颜区分网络节点状态，出现异常进行报警提示并具备历史记录查询功能。
6.3.2 指标计算
提供数据自定义计算功能，自定义后的数据亦可作为源数据。
6.3.3 趋势分析
提供趋势分析工具用以分别对实时的以及历史记录的工艺数据、质量数据、设施能源数据进行数据分析，具有瞬时值、平均值、最大值、最小值查询以及时间周期设定、超限报警设置功能。
6.3.4 报表统计分析
系统提供报表查询工具用以对记录的历史数据进行查询及导入导出操作，包括对历史数据记录查询，多维度报警记录统计查询（可根据设备、时间段、发生频次、持续时间等），KPI（设备可用率、MTTR、MTBF等）数据生成。
6.3.5 Web访问
系统可通过配置WEB服务器来满足内部局域网和外网的访问需求，用户通过浏览器就可以访问系统。
6.3.6 用户权限管理
系统通过功能组、用户组、用户、域、授权等级等组件定义实现用户权限管理功能，保证操作安全，并满足不同层次管理的需要。
6.3.7 集成接口
系统具备与底层各生产设备、设施设备以及上层MES/BI等系统进行集成的能力，包括但不限于提供物理接口、通讯协议支持以及接口参数配置等功能。
7 运行测试
7.1 测试范围
根据需求分析说明书中对功能性需求以及非功能性需求的描述，确定此次的测试范围。
7.1.1 功能性需求测试范围
功能性需求测试的范围包括：
a)综合监测；
b)安全管理；
c)大数据分析；
d)系统管理需求模块。
7.1.2 非功能性需求测试范围
非功能性需求测试的范围包括：
a)性能测试需求：测试系统基本且常用的功能以及对响应时间要求严格的功能模块；
b)可靠性测试需求：运行稳定性、屏蔽用户操作错误、错误提示的准确性以及故障异常恢复能
力；
c)易用性测试需求：操作界面符合标准和规范，系统整体功能的直观性、一致性、正确性及可
理解性。
7.2 测试方法
使用黑盒测试方法，Bug跟踪管理工具，定位问题抓包工具，覆盖所有功能需求对其进行等价类划分、边界值分析、错误推测等各类测试策略测试，确保功能的实现满足系统需求要求。
7.3 性能测试
利用HP LoadRunner软件，结合参数化方法实现多用户的并发登录，使用虚拟用户并发来模拟实际用户对业务系统施加压力，查看各操作场景响应时间。
7.4 安装调试
现场安装调试软件、拟定培训材料，进行相应的前期培训，及时记录交付、安装过程中系统出现的问题。