青藏高原
，黃河上遊海拔最高的水電站——國家能源集團青海瑪爾擋水電站自全部投產發電以來，運營狀態良好。在這背後，離不開全國產智能分散控製係統的全天候守護。

分散控製係統（以下簡稱“DCS”）被喻為電廠運行的“神經中樞”。它管理著數百個係統、近萬個設備
，能夠對發電過程進行實時監測與運行控製，是電廠高效經濟的重要保障。

“長期以來，DCS被國外壟斷，直接威脅我國能源安全。”日前，國家能源集團所屬國能智深控製技術有限公司（以下簡稱“國能智深”）首席科學家田雨聰告訴科技日報記者，“為將主動權攥在自己手中

，我們的研發團隊矢誌攻關
，曆時30多年，成功研發出首套全國產智能分散控製係統。”

確保隨時“上崗”

“發電機組需要24小時不間斷運行
，這對其控製係統要求極高。”國能智深硬件研發部副經理丁娟告訴記者，“我們必須設法讓DCS極致‘靠譜’
，才能保障電廠安全運行。”

要想DCS極致“靠譜”

，首先要保證控製器實時“在線”、精準施控。丁娟解釋：“控製器猶如控製係統的‘大腦’，負責接收並計算分析傳感器采集的數據
，然後向執行器發出指令，從而實現對整個係統的管理。”

這個“大腦”一旦失靈，所有控製功能都會失控

，整個係統也將隨之宕機。確保控製器“不掉鏈子”成為研發團隊必須攻下的關卡。

“增加備用控製器，為係統設計冗餘方案。”團隊成員異口同聲。但是被問到具體怎麼設計時，大家又莫衷一是。

反複研討後
，難點被鎖定在如何實現兩個控製器的無縫切換上。“主備控製器切換，不是電路跳閘了再掰回去那麼簡單。”田雨聰介紹

，“電廠的生產一刻不能停，備用控製器須具備隨時‘上崗’工作的能力。”

說起來容易
，做起來難。主控製器怎麼判別自身故障
，並第一時間讓出控製權；兩個控製器獲取的監控數據怎樣保證完全一致

；備用控製器如何時刻做好“跑起來”的準備……為了解決這些問題，大家經常爭得麵紅耳赤
，在很長一段時間內沒有進展。

一次頭腦風暴中，有團隊成員聯想到汽車備胎
，突發奇想——把備胎放下來與正常輪胎一起跑，一旦正常輪胎出問題，備胎不就能實時頂上了嗎？

“shunzhezhegesilu
，womentichulelianggekongzhiqitongshigongzuodejiejuefangan
，rangbeiyongkongzhiqizhengchangjieshouchuanganqishangchuandeshuju，bingjinxingjisuanfenxi
，zhishibufachurenhezhiling。”丁娟說。

在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)
，團(tuan)隊(dui)又(you)設(she)計(ji)出(chu)主(zhu)備(bei)控(kong)製(zhi)器(qi)實(shi)時(shi)交(jiao)換(huan)數(shu)據(ju)的(de)方(fang)案(an)，以(yi)便(bian)第(di)一(yi)時(shi)間(jian)判(pan)定(ding)主(zhu)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)否(fou)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)

，一(yi)旦(dan)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang)即(ji)可(ke)實(shi)時(shi)切(qie)換(huan)
，徹(che)底(di)解(jie)決(jue)了(le)備(bei)份(fen)控(kong)製(zhi)器(qi)“上崗”難問題。

“穩住”通信網絡

解決了控製器問題，隻是邁過了第一關。要實現DCS極致“靠譜”
，還離不開係統各節點間數據的高效安全通信。

“這就猶如神經係統內電信號的傳輸
，電信號的準確與否直接決定了人體運動是否到位。”國能智深軟件研發部副主任工程師王春燕說，DCS的通信網絡負責把係統內各個節點，比如工程師站、操作員站、控製器等連接起來。這個通信網絡不僅僅是網絡連接，它還承擔著數據處理任務。

經過多年的摸索和積累

，2006年，研發團隊設計出通信網絡新一代版本。這一版本應用了雙網、多播組等技術，在實驗室內反複測試，數據一切正常。

“就在大家歡欣鼓舞之時，一盆涼水卻從天而降。”田雨聰至今記憶猶新，通信網絡在電廠上線試運行後
，出了問題——網絡內的數據負荷過高，導致整個係統不穩定
，偶爾還會宕機，跑不起來。

研發團隊立即開展排查。為了盡快解決問題，大家吃住在現場。網絡架構
、軟件代碼、軟件封裝等，甚至每個分支、每行代碼都做了一一篩查，但依然沒有發現問題的症結。

“關鍵是
，這種情況發生在發電機組即將投產的緊急時刻
，當時團隊成員非常焦慮、壓力特別大。”王春燕說，“大家互相提醒一定要冷靜，從源頭出發
，仔細分析可能導致數據堵塞的原因
，認真比對試運行環境和前期實驗室調試環境的區別。”

經過十多個晝夜的努力，他們發現，控製器之間互相發送運行狀態數據
，造成了網絡流量暴增。

“為了讓通信網絡中的流量降下來
，我們設計了扁平化的對等網絡結構、柔性分域技術以及組播和發布訂閱相結合的通信技術，開發出分布式監控係統。”王春燕告訴記者。

如今

，DCS的通信網絡經過多次迭代升級
，運行越來越穩定可靠，安全性越來越高。

變得“聰明智能”

通信網絡組建成功後，DCS就可以在發電機組上實際應用了。但此時係統隻具備實時控製和基本計算判斷功能
，還不能進行更高級的數據分析。

如何讓DCS變得更“聰明”，自主分析運行數據，進而作出優化決策？

“之前，國內沒有智能DCS
，我們沒有可以參考的對象
，隻能從‘0’做起。”為此，國能智深智能技術部經理張東明等人調研了3個多月，走訪了20多家發電廠

，收集了100多條建議，才弄清了發電企業對智能DCS的功能需求。

經過一年的設計、調試，2018年2月，智能DCS初具雛形
，正式進入仿真測試階段。此時，研究人員都滿懷信心。

然而，意外還是再次出現——仿真測試結果不盡如人意。運行大量仿真數據後，智能DCS偶爾會無緣無故地癱瘓、重啟。

“最開始，我們不知道問題出在哪裏
，大家都很沮喪
，感到很迷茫。”為了解決問題
，張東明等人隻能細化操作
，一條一條地運行輸入和輸出的數據，並進行詳盡記錄和分析。

“經過數不清的對比驗證，我們才發現數據處理模型中存在一些微小錯誤
，直接導致係統癱瘓、重啟。”張東明告訴記者，“這些問題‘藏得很深’，在大多數情況下不會顯現
，隻有在輸入特殊數據組合時才能觸發。”

經過3個多月的“定位”、修改錯誤，係統最終通過了仿真測試。

2018年7月4日，我國首台套智能DCS在國家能源集團內蒙古東勝熱電有限公司#1機組正式投運，各項功能達到預期目標。

截至目前，研發團隊自主研發的控製係統已經大規模推廣應用至300兆瓦、600兆瓦、1000兆瓦等各等級發電機組上
，先後在火電、核電、水電
、新能源
、煤炭等各類工程中應用超過3500台套。

“黨的二十屆三中全會決定提出，‘統籌強化關鍵核心技術攻關’‘推動科技創新和產業創新融合發展’。這讓大家倍添動力。”田雨聰說，“智能DCS的成功研製
，不但打破了國外的技術壟斷，還實現了在該領域的領跑。未來

，我們將繼續推進工業控製軟件國產化
、高端化
，牢牢攥緊工業安全主動權！”