報警泛濫？——如何正確優(yōu)化SCADA報警系統(tǒng)
發(fā)布時間：2025-07-07 作者：Jason Israelsen
報警功能是SCADA系統(tǒng)的核心功能之一，但若配置不當(dāng)其有效性就會大打折扣。優(yōu)化報警系統(tǒng)是提升SCADA系統(tǒng)運行效能的關(guān)鍵舉措。
在熟悉新工廠的運營情況時，一名控制工程師深入研究了報警摘要以收集見解。然而呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)令人震驚：整個系統(tǒng)充斥著數(shù)百個活躍的報警，其中部分單日觸發(fā)頻次超過50次，另有一些報警持續(xù)處于激活狀態(tài)逾數(shù)周。經(jīng)進一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該工廠運維團隊將這種異常狀態(tài)視為常態(tài)。操作人員對系統(tǒng)警報的泛濫現(xiàn)象已形成適應(yīng)性認知，并未意識到其潛在風(fēng)險。
作為第三方技術(shù)專家，該控制工程師面對如此密集的警報感到無所適從，難以快速定位系統(tǒng)的關(guān)鍵信息。這種認知差異促使工程師開始思考：如何彌合這種理解上的差距，并著手構(gòu)建切實可行的解決方案。
▲圖1：該圖是報警優(yōu)先級的分布示例，條形圖顯示了百分比分布，表格顯示了計數(shù)分布。在這個示例中，與低優(yōu)先級報警（“LOW”和“INFO”）相比，高優(yōu)先級報警（“HIGH”和“MEDIUM”）的分布通常較多。
低效報警系統(tǒng)的危害
在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）的報警功能承擔(dān)著關(guān)鍵使命：通過聲光信號向操作人員提示需立即關(guān)注的過程偏差、異常工況及設(shè)備故障。然而，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高頻次無效報警時，這一核心功能將產(chǎn)生嚴重劣化——操作人員可能產(chǎn)生習(xí)慣性忽視、敏感度降低及安全麻痹心理，導(dǎo)致真正危及生產(chǎn)安全的關(guān)鍵報警被系統(tǒng)性忽略。
經(jīng)典寓言"狼來了"生動詮釋了低效報警系統(tǒng)的危害性：牧童反復(fù)誤報險情致使村民產(chǎn)生警報疲勞，最終釀成真實危機時已無人響應(yīng)。在SCADA系統(tǒng)運行實踐中，類似場景屢見不鮮。操作人員對長期存在的無效報警逐漸形成的認知鈍化，不僅顯著削弱系統(tǒng)的緊急告警效能，更可能引發(fā)嚴重的安全事故與生產(chǎn)損失。這種系統(tǒng)性風(fēng)險暴露了當(dāng)前工業(yè)報警管理領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。
根據(jù)上述情況，并考慮到所述情況在 SCADA 系統(tǒng)中十分常見，建議從整體上處理報警系統(tǒng)的健康狀況。通過對報警系統(tǒng)的狀態(tài)進行客觀評估并解決令人擔(dān)憂的問題，可以避免危機的發(fā)生。這種積極主動的態(tài)度能讓用戶在潛在問題升級之前就發(fā)現(xiàn)它們，從而實現(xiàn)及時干預(yù)和有效實施。
▲圖2：圖中所示為系統(tǒng)中發(fā)生報警泛濫的示例，其中氣泡的大小是洪水中的報警數(shù)量，氣泡的高度表示報警泛濫發(fā)生的時間。注意高頻報警發(fā)生的頻率、數(shù)量以及持續(xù)時間超過1小時的百分比。
正確評估SCADA報警系統(tǒng)
通過系統(tǒng)性的評估和針對性優(yōu)化舉措，企業(yè)可以降低風(fēng)險，以確保關(guān)鍵工業(yè)過程的持續(xù)安全、效率和可靠性。借助定義明確的流程，可實現(xiàn)對報警系統(tǒng)健康狀態(tài)的客觀評估。
企業(yè)可以通過下面四個步驟來識別、解決和維護報警系統(tǒng)的運行狀況：
分析：使用標準來衡量報警系統(tǒng)的運行狀況。這是評估的基準，從而可以消除主觀性。
核查：與跨學(xué)科團隊（如程序員、運行人員、工程師等）一起審查分析結(jié)果。在此階段：
· 確定操作的優(yōu)先級：專注于解決可控的報警子集，而不是試圖同時解決所有問題。
· 制定解決方案：報警系統(tǒng)問題沒有單一的解決方案。這可能需要多種方法的結(jié)合。
行動：根據(jù)報警分析和審查步驟的結(jié)果，實施具體解決方案。
重復(fù)：運行分析、審查、行動并不斷重復(fù)該過程，以持續(xù)改進并維護報警系統(tǒng)的健康狀況。
實施該流程時需重點關(guān)注以下幾點：
■ 健康報警系統(tǒng)的價值，包括降低系統(tǒng)運行負載、提高對緊急報警的響應(yīng)能力以及提高整體系統(tǒng)性能。
■ 每個報警系統(tǒng)都具有獨特性，規(guī)模、復(fù)雜性、人員和凝聚力各不相同，這會影響每個步驟的難易程度或復(fù)雜性。
■ 如果報警系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，實現(xiàn)和維護系統(tǒng)健康可能需要控制系統(tǒng)團隊的定期關(guān)注和參與。重要的是要意識到，系統(tǒng)健康狀況的惡化并非一朝一夕，將其恢復(fù)到可接受的水平也需要時間和努力。
分析報警系統(tǒng)的運行狀況
評估報警系統(tǒng)健康狀態(tài)的有效方法是參照標準進行量化分析。這有助于消除主觀判斷并緩解 "疲勞" 現(xiàn)象（即操作人員對持續(xù)報警的無意識忽視）。國際電工委員會（IEC）2022 年發(fā)布的 IEC 62682 標準為此類評估提供了重要依據(jù)。
這一標準為工業(yè)報警系統(tǒng)的設(shè)計、實施、操作和管理提供了建議。它描述了報警管理的原則，涵蓋了設(shè)計、優(yōu)先級和文檔等方面，旨在提高工業(yè)環(huán)境中的安全性、效率和態(tài)勢感知能力。遵循 IEC 62682 標準可幫助建立報警系統(tǒng)最佳實踐，具體涵蓋以下指標：
■ 優(yōu)先級分布；
■ 單位時間內(nèi)的最大報警數(shù)量；
■ “報警泛濫”狀態(tài)下可接受的持續(xù)時間；
■ “顫動報警”和“瞬時報警”數(shù)量；
■ 高頻報警允許占比。
在概述了報警分析過程后，下一步是審查結(jié)果，這應(yīng)該由一個跨領(lǐng)域團隊負責(zé)。該團隊?wèi)?yīng)包括可編程邏輯控制器（PLC）程序員、人機界面（HMI）開發(fā)人員、工程師、操作人員等具備不同專業(yè)視角的人員。與個人審查相比，跨學(xué)科團隊的專業(yè)知識交叉能帶來更全面的分析結(jié)論。
如上所述，分析結(jié)果被分解為多個可量化指標。團隊需根據(jù)實際需求確定改進優(yōu)先級。建議采用分階段會議機制，避免一次性處理全部問題。請記住，沒有一個解決方案可以解決每個報警問題。需要利用不同的方法和解決方案來創(chuàng)建一個健康的報警系統(tǒng)。
▲圖3：通過百分比顯示系統(tǒng)中前10個高頻報警（也稱為“不良行為者”）的示例。請注意，在此示例中，前10個最嚴重的報警占到了系統(tǒng)報警的50%。
實施有效的解決方案
下一個關(guān)鍵步驟是將收集到的見解轉(zhuǎn)化為可操作的策略，并確保已確定的問題得到有效解決。此階段所采取的行動會依情況而有所不同，但下面提供了一些示例以提供指導(dǎo)和靈感。這些問題概述了常見缺陷以及可以采取的解決措施：
優(yōu)先級分布失衡
問題：報警嚴重程度的分布與IEC建議相反。本文中的案例分析顯示，最頻繁報警到最不頻繁報警的發(fā)生頻率分別為：高、中、低。然而理想的分布應(yīng)該是最輕微的報警出現(xiàn)的次數(shù)最多，最嚴重的報警出現(xiàn)的次數(shù)最少。
解決方案：審查報警優(yōu)先級，并建立新的報警優(yōu)先級分類標準。這種新的分類可以側(cè)重于一個簡單的指標，例如，需要在幾分鐘內(nèi)做出回應(yīng)。該標準是在審查中根據(jù)需要制定的。報警審查過程包括以下內(nèi)容：報警優(yōu)先級培訓(xùn)和討論以及各主管和運行人員對重新優(yōu)先級排序的意見。
高頻報警泛濫
問題：前10名最嚴重的報警占總報警數(shù)量的75%以上。而根據(jù)IEC標準（2022年），此類高頻警報的合理占比應(yīng)為1%-5%。
解決方案：通過識別并分析這些高頻警報的根本原因，制定針對性優(yōu)化方案，包括調(diào)整報警設(shè)定點、設(shè)置死區(qū)范圍和增加“信息”類別。
長期無效報警
問題：系統(tǒng)存在多個長期活躍的陳舊警報，部分警報持續(xù)處于激活狀態(tài)達數(shù)周甚至數(shù)月。
解決方案：經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，此類警報多源自因施工、維護或故障長期停機的設(shè)備。為此增設(shè)“停用狀態(tài)”，主動屏蔽非運行設(shè)備的無效報警。
動態(tài)適應(yīng)性不足
問題：隨著時間的推移，以及新工藝的增加、季節(jié)的變化和對設(shè)備的不同要求，報警也會發(fā)生顯著變化，從而導(dǎo)致先前建立的報警分類發(fā)生變化。
解決方案：建立一個周期性報警系統(tǒng)健康評估機制，將優(yōu)化任務(wù)拆解為可執(zhí)行的分階段目標。旨在制定可操作的計劃來解決令人擔(dān)憂的問題，重點是可管理、小范圍。一個意想不到的好處是，在維護過程中，可以發(fā)現(xiàn)并刪除許多過時的報警。一些報警隨著過程和設(shè)備的變化而丟失。重新分析過程為審查和識別這些過時的報警點提供了一種方法。
維護報警系統(tǒng)健康的重要性
報警系統(tǒng)的健康狀況對于SCADA系統(tǒng)所控制工業(yè)過程的高效和安全運行至關(guān)重要。采用整體方法來評估、審查報警系統(tǒng)問題并采取相應(yīng)措施，有助于企業(yè)降低風(fēng)險，確保關(guān)鍵流程的持續(xù)可靠性。
利用 IEC 62682 等標準為評估報警系統(tǒng)性能和確定需要改進的領(lǐng)域提供了科學(xué)框架。跨學(xué)科團隊內(nèi)部的協(xié)作可促進不同觀點的碰撞，并帶來更全面的解決方案。
持續(xù)監(jiān)測和定期重新評估對于隨著時間的推移保持報警系統(tǒng)的健康也十分重要。通過遵循結(jié)構(gòu)化過程并積極應(yīng)對報警系統(tǒng)挑戰(zhàn)，企業(yè)可以提高運營效率和安全水平，并保護工人和設(shè)施免受潛在風(fēng)險的干擾。
關(guān)鍵概念：
■ 了解改善SCADA報警系統(tǒng)健康狀況的潛在解決方案。
■ 為了維持一個健康的報警系統(tǒng)，建議采取全面和積極的方法，包括定期評估、多專業(yè)審查、有針對性的行動和持續(xù)的重新評估，以確保運營效率和系統(tǒng)安全。
思考一下：
您的SCADA報警系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？