高永 陳鶴松

摘 要：電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)需要從各火力發(fā)電廠的SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)中獲取生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行的業(yè)務(wù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，做到對(duì)全省火力發(fā)電機(jī)組的節(jié)能情況、減排情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為行業(yè)降低消耗，減少損失和污染物排放，合理地利用能源提供了科學(xué)依據(jù)。本文詳細(xì)介紹了基于國(guó)產(chǎn)海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及外圍套件搭建系統(tǒng)的架構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)，為系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化研究具做出了有益的探索。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排監(jiān)管；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)計(jì)算；統(tǒng)計(jì)計(jì)算

發(fā)電行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)通過(guò)采集火力發(fā)電機(jī)組、電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算評(píng)價(jià)機(jī)組運(yùn)行能耗、排放、線損水平，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和高級(jí)應(yīng)用分析等功能的一套實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)。運(yùn)行管理包括機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、現(xiàn)場(chǎng)采集測(cè)點(diǎn)組態(tài)、數(shù)據(jù)采集及能耗、排放計(jì)算故障統(tǒng)計(jì)與查詢等功能；數(shù)據(jù)分析應(yīng)用功能包括機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合曲線顯示、參數(shù)超限或無(wú)效報(bào)警、機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定/工況調(diào)整等暫態(tài)過(guò)程自動(dòng)識(shí)別、能耗/排放在線計(jì)算及分負(fù)荷段統(tǒng)計(jì)等。

發(fā)電行業(yè)節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)同時(shí)還要具備數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、組態(tài)圖配置、曲線分析、告警服務(wù)、數(shù)據(jù)對(duì)比、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)管理等功能。

由于火電廠原有的監(jiān)控系統(tǒng)均采用國(guó)外進(jìn)口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為存儲(chǔ)媒介。進(jìn)口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)不僅價(jià)格昂貴，而且運(yùn)維費(fèi)用極高。節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)不僅對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)要求高，而且要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要有豐富的外圍套件與接口，此系統(tǒng)是使用具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)替代國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品的一次有益嘗試。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)功能需求的調(diào)研分析，系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層、通訊網(wǎng)絡(luò)層及監(jiān)控中心層三層結(jié)構(gòu)：

⑴現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層，包含SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源，屬電廠的運(yùn)行設(shè)備；

⑵通訊網(wǎng)絡(luò)層，包含數(shù)據(jù)采集接口及相關(guān)通訊組件。數(shù)據(jù)采集接口，負(fù)責(zé)完成對(duì)各種不同廠家SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，然后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)按照通訊規(guī)約進(jìn)行封裝，通過(guò)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)將各種參數(shù)傳輸至監(jiān)控中心層；

⑶監(jiān)控中心層，本層是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要包括通訊服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器、WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及其他各種相關(guān)設(shè)備和軟件；監(jiān)控中心層是整個(gè)系統(tǒng)的控制和管理中心，該中心由數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)管理層構(gòu)成，數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)計(jì)算，業(yè)務(wù)管理層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理流程和數(shù)據(jù)WEB發(fā)布；各相關(guān)部門以及被監(jiān)測(cè)的企業(yè)可以通過(guò)Internet以瀏覽器方式根據(jù)自己的權(quán)限獲得各自的數(shù)據(jù)信息

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

1.2 數(shù)據(jù)管理

⑴數(shù)據(jù)采集與傳輸。數(shù)據(jù)采集接口程序，負(fù)責(zé)完成對(duì)從國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)按照通訊規(guī)約（E文件格式）進(jìn)行封裝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各種參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器。采集的數(shù)據(jù)分為快照取值和存檔取值兩類：快照取值是指未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)，無(wú)精度損失；存檔取值是指壓縮后存于硬盤的數(shù)據(jù)，會(huì)影響數(shù)據(jù)精度。考慮到后期計(jì)算值的準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集需要采用快照取值。

⑵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。各現(xiàn)場(chǎng)采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)通訊服務(wù)器存入海迅數(shù)據(jù)庫(kù)中，海迅數(shù)據(jù)庫(kù)將依據(jù)測(cè)點(diǎn)規(guī)范對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和存儲(chǔ)，并通過(guò)多種通訊接口提供給應(yīng)用系統(tǒng)使用。實(shí)時(shí)計(jì)算軟件從海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果和事件數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)通過(guò)自帶的遷移工具，按一定的測(cè)點(diǎn)和時(shí)間范圍等選擇性條件，實(shí)現(xiàn)國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)管數(shù)據(jù)向海迅實(shí)時(shí)庫(kù)的遷移。

1.3 業(yè)務(wù)計(jì)算服務(wù)

業(yè)務(wù)計(jì)算軟件基于計(jì)算模型進(jìn)行業(yè)務(wù)計(jì)算和匯總統(tǒng)計(jì)處理，提供業(yè)務(wù)分析指標(biāo)的在線處理。能夠加載水蒸氣函數(shù)庫(kù)和煙氣函數(shù)庫(kù)；能夠加載客戶方原有的計(jì)算函數(shù)庫(kù)；針對(duì)計(jì)算公式所涉及的測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行完善的管理；根據(jù)客戶方提供的計(jì)算公式和數(shù)據(jù)庫(kù)中的值得到最終結(jié)果，并展示。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)依據(jù)時(shí)間段配置要求進(jìn)行實(shí)時(shí)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)表中，以便指標(biāo)報(bào)表和指標(biāo)對(duì)比分析使用。統(tǒng)計(jì)服務(wù)需要支持時(shí)間加權(quán)平均、容量加權(quán)平均、算術(shù)平均、累計(jì)、最大值、最小值、差值等統(tǒng)計(jì)類型；并支持不同時(shí)間段內(nèi)統(tǒng)計(jì)的要求，如每分鐘、每小時(shí)等。

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)門戶

系統(tǒng)提供強(qiáng)大的WEB瀏覽功能，對(duì)各類應(yīng)用服務(wù)、參數(shù)、圖形、報(bào)表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容提供靈活和豐富的信息展示；任何被整合到系統(tǒng)中的信息都能以一定的方式進(jìn)行瀏覽和查詢；提供歷史追溯與反演、斷面查詢等高級(jí)應(yīng)用功能；為授權(quán)用戶提供定制功能，可記錄其對(duì)系統(tǒng)的使用習(xí)慣和實(shí)際個(gè)性化要求形成服務(wù)于特定用戶的信息展示界面。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

利用海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示功能，通過(guò)門戶系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控浙江省電力行業(yè)下屬火電企業(yè)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，主要包括地理信息圖（總覽圖）、實(shí)時(shí)監(jiān)控界面兩個(gè)主要部分。

電力地理位置標(biāo)志在全省地圖上，可以按地級(jí)市進(jìn)行地圖的縮放，點(diǎn)擊電廠（電網(wǎng)）名稱進(jìn)入各電廠的基礎(chǔ)資料子模塊。

實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面則根據(jù)實(shí)際需要，畫出機(jī)組總圖、汽輪機(jī)圖、鍋爐圖、脫硫系統(tǒng)圖和脫硝系統(tǒng)圖，詳見圖4、圖5。

2.3 趨勢(shì)查詢

利用海迅數(shù)據(jù)庫(kù)自身的趨勢(shì)查詢工具，用戶可根據(jù)自身需要定義曲線參數(shù)組合，將不同測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的曲線放到同一個(gè)界面進(jìn)行對(duì)比分析，并以不同顏色進(jìn)行展示，顏色可自定義。

2.4 節(jié)能監(jiān)管

利用海迅數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的報(bào)表工具，在節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全省發(fā)電機(jī)組按照不同的容量或負(fù)荷段對(duì)機(jī)組能耗指標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；根據(jù)需要提供各種形式的排序（包括，時(shí)間段的選擇，有開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，負(fù)荷段，機(jī)組名稱，指標(biāo)項(xiàng)，機(jī)主類型，廠站名稱，需要采樣時(shí)間頻率的設(shè)置等）。

2.5 減排監(jiān)管

利用海迅數(shù)據(jù)自帶的工具，可實(shí)現(xiàn)減排監(jiān)管的基礎(chǔ)信息、實(shí)時(shí)監(jiān)控、曲線查詢、實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表等功能；實(shí)時(shí)報(bào)表通過(guò)海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)直接獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)，歷史報(bào)表通過(guò)海迅數(shù)據(jù)自帶的計(jì)算服務(wù)提供的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，依據(jù)用戶對(duì)于報(bào)表時(shí)間要求進(jìn)行查詢展現(xiàn)。

2.6 線損統(tǒng)計(jì)

海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自帶的工具支持從省調(diào)獲取日線損數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整合，并展示和做到報(bào)表中。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

在火力發(fā)電行業(yè)，由于各類生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的安全等級(jí)要求高，系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采樣頻率高，火力發(fā)電的各類生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)大多采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且多以國(guó)外進(jìn)口為主。本系統(tǒng)以國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，基于數(shù)據(jù)庫(kù)豐富的外圍套件，搭建了一個(gè)功能強(qiáng)大，性能先進(jìn)的實(shí)用系統(tǒng)，創(chuàng)新點(diǎn)如下：

⑴節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海迅數(shù)據(jù)庫(kù)，是首套國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。其優(yōu)勢(shì)包括：實(shí)時(shí)高速吞吐技術(shù)、高效的磁盤緩存技術(shù)、獨(dú)創(chuàng)的混合壓縮算法、靈活的復(fù)雜對(duì)象處理機(jī)制、跨平臺(tái)部署等。

⑵節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)利用海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)控火電企業(yè)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)監(jiān)控與歷史查詢，對(duì)各類應(yīng)用服務(wù)、參數(shù)、圖形、報(bào)表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容提供靈活和豐富的信息展示。

⑶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)依據(jù)時(shí)間段配置要求進(jìn)行實(shí)時(shí)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)表中，以便指標(biāo)報(bào)表和指標(biāo)對(duì)比分析使用。

⑷針對(duì)節(jié)能監(jiān)管、減排監(jiān)管、綜合分析、線損統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)功能提供統(tǒng)計(jì)報(bào)表服務(wù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接從海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由計(jì)算統(tǒng)計(jì)服務(wù)提供。各報(bào)表均提供多項(xiàng)選擇條件，可根據(jù)需要進(jìn)行條件設(shè)置，查看并導(dǎo)出結(jié)果頁(yè)面。

4 結(jié)束語(yǔ)

黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視節(jié)能減排工作，多次召開會(huì)議進(jìn)行部署，制定相關(guān)的法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管的信息化手段較少，尤其是在國(guó)家提倡自主創(chuàng)新，大力提倡軟硬件國(guó)產(chǎn)化的宏觀背景下，本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)對(duì)各行業(yè)的節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)做了很好探索，樹立了標(biāo)桿作用。