魏宇紅+仇輝

摘要：在企業(yè)越來(lái)越重視安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的情況下，利用DAS接口采集多個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源；語(yǔ)義模型清洗、縫合業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)；Web Parts以智能圖形組件展示與查詢系統(tǒng)狀態(tài)的方式，建立了一套高效，直觀的火炬監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)聯(lián)合；語(yǔ)義模型； Web Parts

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）22-0082-02

1 概述

國(guó)家為化解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的深層次矛盾，發(fā)布了《安全生產(chǎn)法》和《環(huán)境保護(hù)法》，對(duì)企業(yè)的安全環(huán)保工作提出了更高的要求。公司火炬系統(tǒng)除異常排放外，各裝置還有正常排放，如原料罐頂瓦斯封閉氣，氮?dú)夥忾]氣，閃蒸烴塔頂排放氣，低壓氣提塔頂排放氣等，因此在火炬異常排放時(shí)，查找排放源極其困難，通過(guò)關(guān)閉火炬總閥使正常排放受阻，易造成操作波動(dòng)或產(chǎn)品質(zhì)量不合格。所以通過(guò)基于Intuition Executive的火炬監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)解決及檢測(cè)當(dāng)前存在的環(huán)境隱患問(wèn)題。

2 關(guān)鍵技術(shù)及方法

2.1 數(shù)據(jù)聯(lián)合技術(shù)（Federated Data Source）

數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合后，可以在不考慮后端系統(tǒng)的情況下查詢各種數(shù)據(jù)源上的數(shù)據(jù)。對(duì)用戶、應(yīng)用程序和開發(fā)人員，這些外部數(shù)據(jù)源通過(guò)別名，顯示為本地表。連接到聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)，請(qǐng)求將被路由到原始數(shù)據(jù)源，同時(shí)復(fù)雜的函數(shù)補(bǔ)償、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，高效的數(shù)據(jù)檢索的優(yōu)化等等都透明的展現(xiàn)出來(lái)。聯(lián)合功能可以擴(kuò)展到包括包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)類型的數(shù)據(jù)源 （如Oracle、sqlserver等）、帶時(shí)間標(biāo)簽類的OPC數(shù)據(jù)源、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（電子郵件、傳真等 ）、 Microsoft Excel電子表格、XML文件和、語(yǔ)義數(shù)據(jù)源、Web Service數(shù)據(jù)源等。這些擴(kuò)展是由WII提供支持。聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)的模型如圖 1所示：

公司監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)聯(lián)合技術(shù)集成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、巡檢系統(tǒng)、APS、安全環(huán)保數(shù)據(jù)、大機(jī)組數(shù)據(jù)等多套已有系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。特別是天然氣站現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)紙記錄儀，采用485模塊轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)入新增BUFFER機(jī)，安裝Inscan ROS讀取無(wú)紙記錄儀的通道值，同時(shí)Inscan ROS作為OPC服務(wù)器，支持PHD讀取該服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入MES。其他分布在廠區(qū)各處的17套裝置管線上分別新增火炬氣排放監(jiān)控系統(tǒng)各一套，監(jiān)控信號(hào)進(jìn)各裝置操作室。最終所有信號(hào)傳入公司調(diào)度中心、廠區(qū)調(diào)度室、火炬控制室進(jìn)行集中監(jiān)控。

2.2 語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型（Semantic Data Model）

Intuition語(yǔ)義模型允許訪問(wèn)外部信息系統(tǒng)，沒(méi)有數(shù)據(jù)同步問(wèn)題的復(fù)雜性。語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型建立在人工智能原則上，語(yǔ)義模型對(duì)各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息進(jìn)行跨應(yīng)用的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，工作時(shí)不復(fù)制模型，不再需要數(shù)據(jù)同步，而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)，減少了主數(shù)據(jù)管理的問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)公司的業(yè)務(wù)了解，模型設(shè)計(jì)從業(yè)務(wù)模型、裝置模型、罐模型、倉(cāng)庫(kù)模型、設(shè)備模型、物料模型以及KPI模型進(jìn)行語(yǔ)義模型的類設(shè)計(jì)。類設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)公司的業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)例化，使用Intuition Model Designer工具，完成總貌模型樹的創(chuàng)建。公司的語(yǔ)義模型設(shè)計(jì)圖如圖2：

語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)：

1）模型是'輕量化'和'靈活的'。

傳統(tǒng)的關(guān)系型模型在投入生產(chǎn)后靈活性大大降低. 適合處理大量靜態(tài)信息模型或復(fù)雜事務(wù)處理的應(yīng)用。一旦建立了表中的數(shù)據(jù)和內(nèi)容，很難改變表和對(duì)象關(guān)系。這些早期的表結(jié)構(gòu)、鍵和數(shù)據(jù)類型的決策會(huì)影響應(yīng)用程序的未來(lái)決定。語(yǔ)義模型允許我們隨時(shí)定義結(jié)構(gòu)，即使在運(yùn)行時(shí)我們也能夠推斷結(jié)構(gòu)。語(yǔ)義模型靈活，擅長(zhǎng)處理復(fù)雜性和管理變革，更適合支持一個(gè)'生態(tài)體系'的聯(lián)合數(shù)據(jù)，特別是經(jīng)常變化的環(huán)境中，在生產(chǎn)環(huán)境不斷的膨脹時(shí)。例如，管理工程經(jīng)營(yíng)中成千上萬(wàn)資產(chǎn)的生命周期和維護(hù)退休相關(guān)的信息流。

2）創(chuàng)建連接多個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的虛擬數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并且數(shù)據(jù)保持不變。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建新的數(shù)據(jù)資料庫(kù)和所有必要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)庫(kù)。這種方法延緩了合并信息的存儲(chǔ)速度，需要軟件和硬件復(fù)制數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)源系統(tǒng)改變，就需要有人維護(hù)更新系統(tǒng)庫(kù)。語(yǔ)義模型采集聯(lián)合數(shù)據(jù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是自動(dòng)檢測(cè)新的數(shù)據(jù)，不需要復(fù)制數(shù)據(jù)，大大簡(jiǎn)化了更新模型變化的工作。

3）模型能在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中建立標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)通常快速增長(zhǎng)并且沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。用統(tǒng)一適用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)遷移歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是困難的而且需要花費(fèi)大量資金。語(yǔ)義模型允許我們?yōu)橐延袛?shù)據(jù)源創(chuàng)建一個(gè)頂層法則并將其改造成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型。他們可以平等適用于從不同的本體相似的概念，如在不同的系統(tǒng)（歷史庫(kù)、ERP、CMMS）發(fā)現(xiàn)相同的實(shí)體（"泵"或"原料"）。

2.3 Web Parts技術(shù)

Web Parts是一組用于創(chuàng)建網(wǎng)站的集成控件，支持最終用戶直接從瀏覽器的網(wǎng)頁(yè)中修改內(nèi)容、外觀甚至性能。修改可以應(yīng)用到網(wǎng)站上的所有用戶或個(gè)別用戶，可以將設(shè)置保存到保留用戶的個(gè)人偏好用于將來(lái)的瀏覽器會(huì)話。開發(fā)人員可以授權(quán)最終用戶個(gè)性化動(dòng)態(tài)Web應(yīng)用程序，而無(wú)需開發(fā)人員或管理員的干預(yù)。使用Web Parts控件集，最終用戶可以像開發(fā)人員一樣進(jìn)行如下操作：

1）個(gè)性化頁(yè)面內(nèi)容和布局。用戶可以將新的Web Parts控件添加到頁(yè)面，請(qǐng)將其刪除、隱藏他們，或減少他們像普通窗口?？梢詫eb Parts控件拖到頁(yè)上的不同區(qū)域，或更改其外觀、屬性和性能。

2）導(dǎo)入或?qū)С龉芾怼?用戶可以導(dǎo)入或?qū)С鯳eb Parts控件設(shè)置，包括屬性、外觀甚至控件中的數(shù)據(jù)，用于其他頁(yè)或站點(diǎn)，這降低了最終用戶對(duì)數(shù)據(jù)輸入和配置的要求。

3）創(chuàng)建連接。 用戶可以建立控件之間的連接，例如，圖表控件可以顯示數(shù)據(jù)的折線圖。用戶可以個(gè)性化操作，不僅連接數(shù)據(jù)，可以改變圖表控件的外觀和細(xì)節(jié)。

4）管理和個(gè)性化站點(diǎn)級(jí)設(shè)置。 授權(quán)用戶可以配置站點(diǎn)級(jí)別設(shè)置，確定誰(shuí)可以訪問(wèn)網(wǎng)站或頁(yè)面，設(shè)置基于角色的訪問(wèn)控制等。

在公司火炬監(jiān)控系統(tǒng)中，利用Web Parts技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖3中的四大主要功能：裝置動(dòng)態(tài)流程圖，彈出式超標(biāo)報(bào)警，子彈圖指標(biāo)監(jiān)控，長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)趨勢(shì)查詢。

1） 裝置動(dòng)態(tài)流程圖突破了傳統(tǒng)平面裝置模型設(shè)計(jì)，采用三D立體的仿真圖例，使用組合拼接的方式繪制。顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)，在管線中添加物料走向控件，增強(qiáng)了立體效果，也明確了裝置流程走向。

2） 彈出式超標(biāo)報(bào)警在監(jiān)控指標(biāo)超標(biāo)時(shí)以彈出警告窗口的方式提醒系統(tǒng)使用者關(guān)注，及時(shí)查看相關(guān)信息，妥善處理突發(fā)情況。

3） 子彈圖指標(biāo)監(jiān)控以紅色圓點(diǎn)以及紅色醒目實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)記監(jiān)控指標(biāo)超標(biāo)，圖例左側(cè)為可調(diào)節(jié)的監(jiān)控閥值，以豎線表示此閥值，橫線距離豎線左側(cè)越遠(yuǎn)，表示可控制范圍越大；橫線距離豎線右側(cè)越遠(yuǎn)，表示超標(biāo)越大。

4） 長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)趨勢(shì)查詢最長(zhǎng)可查詢一個(gè)月數(shù)據(jù)，較24小時(shí)數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)量和可靠性都得到提高。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)以公司火炬管網(wǎng)監(jiān)控為主線，整合MES系統(tǒng)、LIMS系統(tǒng)、APS系統(tǒng)、HSE系統(tǒng)等信息，能夠以圖形化的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)和信息的多維度查詢功能，動(dòng)態(tài)監(jiān)控與展示火炬排放的重要信息和數(shù)據(jù)。對(duì)公司掌控火炬系統(tǒng)異常情況，排查處理問(wèn)題故障，保障安全清潔生產(chǎn)提供了信息化武器。

參考文獻(xiàn)：

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[3] Honeywell.Demystifying the Semantic Model [R]. Houston： Honeywell， 2012.