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　　　　2018年11月16日，国际顶刊《科学》罕见发表了一篇评价中国国家自然科学基金委改革的社论。文章称，基金委从2018年下半年开启的全方位改革“反映了全球科学与技术研究范式近年来发生的根本性变化”，即“基础研究与应用研究紧密结合、科学研究与技术创新相辅相成、跨学科研究凸显重要性”。

　　　　半个月后，大连市第十七届人民代表大会常务委员会第十六次会议决定接受赵红巍辞去辽宁省第十四届人民代表大会代表职务。依照《中华人民共和国全国人民代表大会和地方各级人民代表大会代表法》的有关规定，赵红巍的代表资格终止。

　　　　中国科学技术发展战略研究院研究员薛姝等在2021年发表的《当前我国青年科研人员面临的主要压力分析》一文中表示，由于评价考核的导向及要求，青年科研人员刚博士毕业就需要去申请青年基金项目，申请人数逐年增加，加剧了竞争。2019年自然科学基金青年项目受理项目数比2014年增长54.4%，而资助项目数只增长9.4%。相应地，青年科研人员项目申请成功率持续降低，2014~2019年，青年项目资助率从25.3%降至17.9%。青年科研人员申请项目的压力逐年增加。

　　　　北京联合大学台湾研究院副院长 李振广：这毫无疑问是美国要把台湾打造成“豪猪”，就是在军事上帮助台湾当局“拒统”，全面武装台湾。但是美国军火商生产能力上有很大的欠缺，在这种情况下，美台就想在台湾设立一些合作的兵工厂，生产一些器械弹药装备之类。据了解，美台这种合作主要是要生产无人机和一些弹药，台湾地区生产无人机有它先天的优势，比方说它芯片生产在世界领先。基础的弹药让美国生产很不现实，因为毕竟美国离得很远，把弹药生产好以后再运到台湾，费时费力，所以说他们想把一些基础弹药也放在台湾来生产，当然能不能成还要看。

　　　　这种“雇佣军模式”带来的直接副作用是：项目选择方向的失衡和错位。站在科研单位角度，其对主要领域的发展方向和路线选择缺乏决定权，自身也没有足够资源布局。“有时单位想上的项目没有被批准，不太想上的反而被批准了，感觉项目能否被批准有相当大的随机性，所以干脆就把所有想做的、不想做的，着急的、不着急的项目都一口气报上去，看哪个能中。这就是为什么基础研究多年来的经费使用效益低下，因为选题并不是最好的，只能出小成果，出不了真正有价值的成果。”前述基础研究所所长说。

　　

　　为“能源动脉”打造“神经中枢”

　　——油气管网数据采集与监控系统国产化之路

　　【创新故事】

　　◎本报记者 刘园园

　　入冬前，与管网联通的18座储气库实现注气153亿立方米，完成率达107%；采暖季，累计输气量突破1100亿立方米，同比增长8%以上；寒潮期，日最高输气量10.2亿立方米，较历史极值高17%……

　　3月底，国家石油天然气管网集团有限公司(以下简称“国家管网”)圆满完成去冬今春4个多月的天然气保供工作。

　　“保障人民群众温暖过冬，靠的是发挥‘全国一张网’统一调控运行优势。这背后，我们自主研发的油气管网数据采集与监控系统(SCADA系统)起到重要支撑作用。”近日，国家管网生产部副总经理、油气调控中心主任祁国成告诉科技日报记者。

　　经过多年努力，国家管网研发团队先后破解程序热备热启、数据采集扩容、设备远程操控等核心技术，成功研制出软硬件完全国产化的油气管网SCADA系统。

　　冲击“极致靠谱”

　　如果将我国超10万公里的油气管道干线比作“能源动脉”，那么SCADA系统就是控制“动脉”的“神经中枢”。曾几何时，这一系统被国外垄断，能源保供与安全存在受制于人的风险。

　　“管网人一直有个梦想——打造自己的‘神经中枢’！”祁国成说，早在10年前，油气调控中心就启动了国产SCADA系统的研发工作。

　　那时，国内油气行业在核心工业控制系统领域底子很薄，研发起步阶段面临诸多困难。

　　系统可靠性是首当其冲的难点。油气调控中心自动化与通信部经理李亚锋向记者解释：“油气管网需要7×24小时不间断运行，对SCADA系统可靠性要求极高。只有‘极致靠谱’，才能满足实际应用需求。”

　　“这一点连国外SCADA系统也难以做到。”研发骨干黄河介绍，比如，某个控制程序出现故障后，国外系统需将主机上运行的所有程序都切换到备机上。这一过程虽仅有几秒，但容易造成整个系统短时失效。

　　国产SCADA系统如何规避这一问题？

　　“我们几乎每天都在争论。”黄河告诉记者，在讨论研发方案时，大家经常争得面红耳赤。

　　经历无数次“吵架”，思路逐渐清晰起来。“能不能做到单个程序热备热启，尽可能降低失效时长？”团队研究重点越来越聚焦。

　　“一旦主机上某个程序出现故障，系统只需要把该程序切换到备机上运行，而不是将整个系统都切换过去。”黄河说，“这样既能有效降低主机宕机概率，又能显著减少系统失效几率。”

　　最终，研发团队在国内油气领域，首创了基于应用的分布式冗余系统架构。

　　使用这种架构后，程序可实现在主备机之间实时切换、热启动，系统可靠性得到有效保障。

　　“在主机和备机‘1+1’分布式冗余架构的基础上，团队又进一步提出‘1+N’分布式冗余架构。”李亚锋介绍，“原先的运行负荷都在主机上，现在可以把运行负荷自动分配给N台备机，备机之间又互为备机。”

　　经过不断更新迭代，如今，国产SCADA系统实际可用率已高达99.96%。

　　完成“百万扩容”

　　破解系统可靠性难题只是迈过了第一关。团队马上遇到另一大难关——如何实现数据多点采集与实时更新。

　　“数据采集点越多、更新越及时，系统才能越了解管网实时状况。”祁国成说，以前油气站场使用国外SCADA系统时，有一个令人头疼的问题——外方从技术上对系统的数据容量进行了限制，每扩容一批采集点，只能由外方提供服务，且需要支付高额费用。

　　“每采集一处数据，就算一个数据点。” 李亚锋回忆道，“因为费用高昂，我们都不敢轻易增加数据采集点。”

　　管网里程数持续增加、管网设备量不断增多，而国外系统只授权十几万个采集点数，二者之间的矛盾越来越凸显。祁国成说：“我们下定决心要在自研系统内解决这一难题。”

　　“扩容的关键是将采集数据实时传回系统，尤其是采集点数量过百万后，必须解决系统读取的堵点。”李亚锋介绍。

　　此时，研发团队已从“吵架”中摸索出一套更有效的“头脑风暴”机制——以推动研发方案落地为导向，不同任务环节的研发人员从各自角度出发，互相提意见、挑毛病，从而启发和拓宽研发思路。

　　通过“头脑风暴”，研发团队碰撞出为国产SCADA系统扩容的具体方案。

　　“我们尝试采用共享内存技术，它可以把系统磁盘上部分存储空间映射为共享内存。”李亚锋说，这相当于为系统新增了大量虚拟内存，使其能够快速读写数据。

　　与此同时，研发团队还创建了高性能服务总线，将数据访问方式由原先基于服务器—客户机架构的网络访问，改为基于高性能服务总线的内存读取。

　　“这就好比把‘绿皮火车’升级为‘高铁’，使数据流在系统间的交互速度大大提升，实现了每秒24万个数据点实时数据更新。”研发人员咸玉龙打比方说。

　　通过这些技术的应用，国产SCADA系统拥有了超百万个数据点的高效处理能力，数据量是原先采用国外SCADA系统时的十几倍。

　　实现“无人操控”

　　系统扩容后，油气管网的海量数据采集与更新不再是问题。但这些数据按照什么逻辑去组织，系统又如何根据这些数据去下达控制指令？

　　要想让国产SCADA系统真正运行起来，这是必须跨越的第三道难关。

　　“油气管网涉及设备众多，不同设备之间交互控制逻辑复杂。只有研制出面向生产的数据管理与设备操控技术，系统才能实现对各种设备的远程控制。”黄河说。

　　此前，国内油气领域在这方面的经验基本为零。

　　研发团队一方面集思广益，一方面下足“笨功夫”。设备的每一项控制流程都要反复研讨、修改几十遍。咸玉龙举例说：“为了精准控制管道内的油气流量，我们根据监测数据再三校正系统的控制参数，最终形成控制标准。”

　　随着时间的推移，研发团队创建出面向油气管网设备的模型和图形描述方法，先后定义了15类油气管网工艺设备控制标准，并研发出油气管网设备控制面板模块化技术。

　　“这一过程工作量很大，仅各种设计文档，打印出来就有一二百本。”黄河说，“项目评审时，厚厚的文档摆在桌子上，把专家的视线都挡住了。”

　　有了控制标准与控制面板后，调控中心的调度人员只需要在系统界面上进行操作，就能实现远在千里之外的油气管网设备“无人操控”。

　　2018年，油气管网国产“神经中枢”研制成功，并被命名为PCS 1.0系统。2019年，中俄东线天然气管道北段(黑河—长岭)作为示范工程，首次实现油气管道全线采用国产SCADA系统……

　　“截至2023年底，油气管网国产SCADA系统已在国家管网28套中控级系统、354套站控级系统成功应用。”黄河说，目前，国产SCADA系统正在一边推广应用，一边优化升级。升级后的PCS 2.0系统将更加安全、可靠、智能。

　　“2月29日，习近平总书记在中共中央政治局第十二次集体学习时强调，能源安全事关经济社会发展全局。”祁国成自豪地说，“油气管网国产SCADA系统彻底打破了该领域核心工业控制系统受制于人的局面。未来，我们将强化关键核心技术攻关，持续夯实国家能源安全底座！”(科技日报) 【编辑:曹子健】

茆淑青

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