SCADA系统服务器的管理与维护

朱 峰 梁小龙

（陕西省天然气股份有限公司 西安）

一、引言

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。在天然气长输管道输气生产中，对管道及场站设备的运行进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

通常SCADA系统分为两个层面，即客户/服务器体系结构。服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算。而客户用于人机交互，如用文字、动画显示现场的状态，并可以对现场的开关、阀门进行操作。还有一种“超远程客户”，可以通过Web发布在Internet上进行监控。硬件设备（如PLC）一般既可以通过点到点方式连接，也可以以总线方式连接到服务器上。

SCADA系统由很多任务组成，每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的服务器负责数据采集，数据处理（如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等），服务器间可以相互通讯。

陕西省天然气股份有限公司的SCADA系统中心主要由实时服务器、历史服务器、Web服务器、GPS时钟服务器、数据磁盘阵列、路由器、网闸、防火墙及卫星光纤通讯设备构成。SCADA服务器是整个系统的数据处理核心，SCADA系统运行、生产数据安全的重要内容就是保障SCADA服务器，所以日常维护好SCADA服务器对日常长输管线输气生产调度至关重要。为此，针对SCADA服务器的工作环境、硬件维护、操作系统维护、应用软件维护及SCADA服务器安全管理做简要介绍。

二、SCADA服务器的工作环境

在日常工作中，SCADA服务器的工作环境对其能否正常运行、使用性能的高低以及使用寿命长短起着举足轻重的作用。

1.适当的温度、湿度

温度过高或过低将会影响SCADA服务器设备的电子器件和逻辑电路的稳定运转，造成SCADA服务器的运行出现问题。当温度过低时，空气中的水分落在服务器的电路和元器件上，容易造成电路漏电或短路，造成SCADA服务器故障而无法工作；当温度过高时，造成电路和元器件损坏或使用寿命缩短，SCADA服务器的性能也会随之降低，甚至出现运行故障。

SCADA服务器机房湿度过低或过高的工作环境都影响服务器正常运行。湿度过低时，在维护服务器中，容易产生静电，可能造成高电压击穿或烧毁CPU、主板等重要部件，导致服务器系统的崩溃，同时对工作人员的人身安全构成威胁；湿度过高时，对服务器设备的电子元件逐渐产生锈蚀和线(电)路短路，导致设备出现故障，使设备的使用寿命缩短，甚至造成服务器硬件损坏。

因此，SCADA服务器机房使用法国约顿机房空调进行温、湿度自动调节，确保机房湿度控制在40%～60%，温度控制在15～23℃，通过下送上回送风方式，进行全天候24 h安全可靠运行，保障SCADA服务器设备运行。

2.防静电

在比较干燥或没有安装地线的环境易产生静电，静电达到1000 V以上将可能毁坏SCADA服务器主板芯片，造成SCADA服务器物理损坏。因此SCADA服务器机房建设时就铺设防静电地板并配有防静电腕带、防静电工作服、防静电周转箱、防静电垫等防静电装备。操作人员每天对机房温、湿度进行检查，记录。避免在SCADA服务器机房内任意穿脱衣服，因为穿脱衣服的过程当中，会因摩擦产生大量静电。

3.防灰尘

灰尘易受热物体和磁场的吸引，SCADA服务器长时间运行，静电吸附的尘土落积到一定量时，将影响SCADA服务器机箱内的风扇等散热设备工作效率，造成设备的温度过高，缩短设备的使用寿命，甚至导致SCADA服务器硬件出现故障。SCADA服务器机房配置专业的服务器机柜，减少灰尘的落积，在下送风口处装配了个防尘滤网来减少机房内灰尘的进入，并且操作人员定期对设备进行除尘维护，确保SCADA服务器拥有良的工作环境。

4.可靠的电源

电源不稳定是造成SCADA服务器故障的主要因素之一，要确保SCADA服务器运行的电力供给持续稳定。SCADA服务器机房合理规划SCADA服务器设备用电与照明用电，采用双母线的配置方案，提供4级切换，第四级（零线）切换为重叠切换，确保切换过程供电安全兼顾的电气及机械互锁，双投开关切换速度快，并采用具备最高可靠性的UPS与大容量蓄电池组，模块化、多机并联冗余结构，基于全数字控制技术，双变换真在线技术，保障SCADA服务器不会因为供电原因宕机。

5.防雷接地保护

SCADA服务器采用3级防雷防护措施。机房电源UPS进线处并联安装三相电源防雷装置，该防雷装置在整个防雷系统中所起的根本作用是，当发生强度很大的雷击时，使产生于供电线路(相线、零线)上的感应雷电流，在进入总配电箱之前就迅速地泄放入地，稳定可靠的发挥迅速大通流量泄流的作用，可以将残压限制在更低。在SCADA系统服务器机柜电源前端并联安装三相电源防雷装置，实行2级防护。为了保护SCADA服务器机房内重要电子设备（如服务器、交换机、其他重要设备等），在SCADA服务器、交换机等重要电子设备电源端加装防雷插座，最大负载电流可达到10 kA。当发生能量特别大的雷击时，经过电源3级防护，设备的安全运行就更为可靠了。当发生雷电感应时，会有感应电流通过网络线路等一些弱电线路导入，会对机房内的重要设备产生信号干扰及毁坏设备，结合实际我们在机房内外部通讯线路接入端也加装专用信号防雷装置。

三、SCADA服务器的硬件维护

SCADA服务器硬件性能影响服务器的存储能力和运行速度，由此做好SCADA服务器的硬件维护十分重要，其包括定期巡检、除尘等工作。

1.进行硬件设备巡检

定期进行SCADA服务器机房巡检。机房环境温湿度进行检测，必要时进行空调设置，确保温湿度符合机房标准。定期对SCADA服务器主、从系统设备进行冗余切换，有效地掌握设备的主、从设备的状态、及时发现和排除故障，检查SCADA服务器硬件相关设备的运行情况，做好巡检记录，并及时采购备品备件，以应对突发故障。

2.除尘

SCADA服务器长时间的运行，机箱内CPU、主板、内存、电源和风扇等设备上会落积灰尘，影响热量的消散，甚至导致服务器无法启动或死机。因此，需要定期为SCADA服务器内的设备进行除尘工作。在除尘作业时须注意，一要谨防静电的危害，避免人员带电对设备造成损害。二要清楚设备的结构，勿强行拆卸。三要选择适当除尘工具，防止造成设备的损坏(如：螺丝刀、无水酒精、电吹风、吸尘器、毛刷子、镊子)。

3.SCADA服务器硬件升级

随着计算机技术的快速发展，天然气长输管线场站的不断增加、系统应用不断丰富、网络规模的不断扩大，原有SCADA服务器硬件很难再适应新的需求，因此，硬件升级是保持服务器良好性能的途径之一，以此存储更多的数据资源，提高处理数据资源的效率。在升级SCADA服务器时，应结合实际需求，按照服务器的可用性、可扩充性、兼容性等购买相应的设备，严格按"同品牌、同型号、同参数"进行选购，以防新设备影响SCADA服务器性能或无法使用；更换新设备前，先仔细阅读SCADA服务器的使用说明书，清楚SCADA服务器的机身结构，掌握设备之间的连接，并注意安装事项；打开机盖前，切断机箱电源，除去身上静电；操作时，严格遵守设备操作说明进行作业，对号入座，使用指定工具，合理安装，避免强装硬拆。

四、SCADA服务器系统维护

服务器系统的安全增加数据库存取控制的安全可信性，提高网络系统、应用软件信息处理的安全性。SCADA服务器系统及数据安全是信息系统安全的基础，由此加强操作系统维护尤为重要。

1.定期进行系统日志监测和审计

定期进行系统日志监测和审计。加强SCADA服务器系统日志的定期监控和分析，确保系统日志程序运行，记录所有系统的信息状况，通过统计、分析、综合生成的报表情况，有效地掌握SCADA服务器的运行状态、发现和排除运行过程中的错误原因、了解各服务进程情况等。

2.SCADA服务器安全设置维护

SCADA服务器设置了硬件防火墙及网闸。网闸实现了SCADA系统内、外网的物理隔离，确保系统网络安全。防火墙对网络通信进行扫描，防止外部攻击和入侵的风险，有效控制应用软件与互联网通信，禁止特定端口流出通信，封锁特洛伊木马、恶意程序、危险软件等，从而防止来自不明入侵者的通信，进一步保障系统的安全。操作人员定期对防火墙及网闸状态进行检查，及时升级防火墙。

3.安装漏洞扫描系统

SCADA服务器系统的漏洞，给SCADA服务器带来安全威胁。系统安装使用漏洞扫描系统能主动进行安全防范，根据服务器系统的具体应用环境，发现系统的安全漏洞，采取适当的处理措施进行漏洞修补，排除安全隐患，构建牢固的SCADA服务器系统。

4.定期对系统进行备份

为防止不能预料的系统故障或用户非法操作，须定期对系统进行安全备份，以便出现系统崩溃时，及时将系统恢复到正常状态。服务器的数据库存储重要的数据，是业务系统正常运行的基础。随着业务量的扩大，数据站点的增多，数据库系统日渐庞大，随之影响服务器的稳定运行。数据库的准确性、保密性、安全性是服务器稳定运行的表现。在安装数据库软件时，要按照服务器、操作系统、业务系统的实际情况合理设置各性能参数，使数据库的运行进入最优状态，根据应用服务器的要求，对数据库实行多方面安全保护；在数据库备份上，要定时定期做好数据库备份。除了对全系统进行每月1次的备份外，还应对修改过的数据进行每周一次的备份。利用磁盘阵列存储备份数据，以防服务器出现故障或数据库出现问题时，能及时恢复，对系统及历史数据存放于磁盘阵列中，减少重要数据的损失，以避免自然环境或战争带来的破坏。

五、SCADA服务器的维护管理制度

维护管理制度贯穿于安全维护防范体系的始终。SCADA服务器的管理与维护不仅要专业的维护技术还要严格的维护管理制度配套，保障SCADA服务器系统的安全运行。制订一系列维护管理制度，对维护丁作和安全设施进行管理，实现维护管理须遵循可操作性、全局性、动态性，充分保证管理与技术的有机结合、贵权分明、分权制约，管理制度化等原则。通过建立健全维护管理制度成立维护领导小组，明确责任领导、责任部门、责任人，使维护管理工作有组织、有计划、有标准、有规程地进行。

建立健全服务器维护管理制度，主要包括服务器日、周、月、年维护工作日志，服务器管理人员工作职责，外部维护人员操作规程，内部人员操作规程，服务器硬件，软件安装和维护登记等。

六、结束语

SCADA服务器的稳定运行是天然气长输管线安全平稳生产输气，SCADA服务器的管理与维护不仅依靠专业的技术，还要建立科学的管理制度。要充分认识到SCADA服务器管理与维护的重要意义，牢固树立安全意识和防范先行的观念。以安全策略为核心，以安全技术作为支撑，以安全管理和安全使用为落实手段，并通过自学、专业培训等途径加强技术人员的安全意识，提高技术人员的专业技术水平和维护管理能力，完善SCADA服务器安全防范体系。