盧 瑜， 翟 明， 趙華濤， 杜 屏， 朱 華

(1.江蘇省(沙鋼)鋼鐵研究院， 江蘇 張家港 215625；2.江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠， 江蘇 張家港 215625)

基于ASP.NETWebAPI平臺(tái)的高爐自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)

盧 瑜1， 翟 明1， 趙華濤1， 杜 屏1， 朱 華2

(1.江蘇省(沙鋼)鋼鐵研究院， 江蘇 張家港 215625；2.江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠， 江蘇 張家港 215625)

摘要：借助SQLServer軟件和Oracle軟件分別建立基于高爐的一級(jí)在線數(shù)據(jù)庫(kù)和三級(jí)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，利用C#,Javascript,HTML語(yǔ)言等建立一套報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)5800高爐報(bào)表數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、科學(xué)分析、自動(dòng)顯示和更新。實(shí)踐證明，高爐自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，一方面大大減少了工人抄報(bào)表的勞動(dòng)時(shí)間和數(shù)據(jù)誤差；另一方面，自動(dòng)化報(bào)表中數(shù)據(jù)和參數(shù)更加全面，更有利于高爐操作人員分析爐況。

關(guān)鍵詞：高爐操作； 自動(dòng)化報(bào)表； 數(shù)據(jù)采集與處理

引 言

某鋼鐵企業(yè)5800高爐于2009年10月20號(hào)點(diǎn)火生產(chǎn)，至今已經(jīng)順利運(yùn)行7年有余，其高爐工藝上的報(bào)表系統(tǒng)，包括日?qǐng)?bào)、工長(zhǎng)報(bào)表、操作參數(shù)及水溫報(bào)表，保存著高爐在生產(chǎn)和冶煉過(guò)程中大量的操作數(shù)據(jù)，包括布料制度，送風(fēng)制度，操作參數(shù)，冷卻水量和冷卻壁溫度、風(fēng)口直徑和長(zhǎng)度等重要爐況信息，是高爐生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一項(xiàng)工作，是高爐爐況短期診斷和長(zhǎng)期分析的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。長(zhǎng)期以來(lái)，報(bào)表的填寫(xiě)工作一直依靠高爐操作人員手動(dòng)錄入，這樣既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且極容易出錯(cuò)。因此，為了讓高爐操作者將主要精力集中在高爐爐況的分析和診斷上，非常有必要開(kāi)發(fā)一套高爐自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)。

1 報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)的總體架構(gòu)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)發(fā)出大量的應(yīng)用架構(gòu)系統(tǒng)，比如Java架構(gòu)，基于ASP.NET的MVC，Web Pages，WebForms，Single Pages，Web API等。相對(duì)于MVC，Web Pages，WebForms等傳統(tǒng)技術(shù)，

ASP.NET WebAPI具有

全平臺(tái)支持、全網(wǎng)通用、全面HTTP支持的優(yōu)點(diǎn)，而且獨(dú)立于UI，只負(fù)責(zé)核心數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)更加低耦合，更輕量、更兼容、速度更快。因此本報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)采用了ASP.NETWebAPI網(wǎng)站方式作為系統(tǒng)架構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)跨前端訪問(wèn)，后臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，業(yè)務(wù)邏輯層、模型層和呈現(xiàn)層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層次管理，同時(shí)采用獨(dú)特的客戶端和服務(wù)端通信框架實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)層結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸，前端UI通過(guò)AngularJS框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定、交互式效果、數(shù)據(jù)通訊等，采用bootstrap和d3js實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖標(biāo)和交互呈現(xiàn)功能，方便用戶更好的體驗(yàn)。5800高爐報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1 5800高爐報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)的總體架構(gòu)

2 報(bào)表功能設(shè)計(jì)

2.1 日?qǐng)?bào)的功能設(shè)計(jì)

從圖中看出， 5800高爐日?qǐng)?bào)包含產(chǎn)量、 燃料消耗、送風(fēng)制度、高爐指數(shù)、爐頂煤氣、鐵水信息、渣成分、焦炭質(zhì)量、煤粉成分、原料配比、燒結(jié)礦質(zhì)量、球團(tuán)礦質(zhì)量、旋風(fēng)灰成分、副產(chǎn)品產(chǎn)量以及布料矩陣共15大類，158個(gè)小項(xiàng)，內(nèi)容全面，信息基本完整，其中爐缸潔凈指數(shù)為首次提出，為5800高爐長(zhǎng)期爐況分析提供了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)保障。

圖2 5800高爐日?qǐng)?bào)界面

2.2 工長(zhǎng)報(bào)表的功能設(shè)計(jì)

5800高爐工長(zhǎng)報(bào)表包含著每小時(shí)工長(zhǎng)操作數(shù)據(jù)，包括小時(shí)料速、送風(fēng)制度、高爐指數(shù)，爐頂十字測(cè)溫槍溫度、煤氣成分、冷卻制度等重要信息，是高爐操作人員短時(shí)診斷的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，因此工長(zhǎng)報(bào)表功能的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本項(xiàng)目以5800高爐原始的工長(zhǎng)報(bào)表為基礎(chǔ)，基本保持了原有5800高爐工長(zhǎng)報(bào)表的風(fēng)格，大大縮短了高爐操作人員適應(yīng)新報(bào)表的時(shí)間，加快了自動(dòng)化工長(zhǎng)報(bào)表的應(yīng)用進(jìn)度，工長(zhǎng)報(bào)表界面如圖3所示。

2.3 操作參數(shù)及水溫報(bào)表的功能設(shè)計(jì)

操作參數(shù)及水溫報(bào)表包含著風(fēng)口直徑和長(zhǎng)度，煤槍噴吹狀態(tài)、送風(fēng)面積、軟水系統(tǒng)進(jìn)出水流量和水溫、爐頂煤氣成分(包括在線和化驗(yàn))、十字測(cè)溫溫度、爐底爐基碳磚溫度、冷卻壁溫度、爐身靜壓力等重要信息，是監(jiān)測(cè)風(fēng)口分布狀態(tài)、煤槍噴吹狀態(tài)和檢測(cè)爐缸工作狀態(tài)等的重要工具，因此，操作參數(shù)及水溫報(bào)表的功能設(shè)計(jì)非常重要，本項(xiàng)目以5800高爐原始的操作參數(shù)及水溫報(bào)表為基礎(chǔ)，基本保持了原有5800高爐操作參數(shù)及水溫報(bào)表的風(fēng)格，大大縮短了高爐操作人員適應(yīng)新報(bào)表的時(shí)間，加快了報(bào)表的應(yīng)用進(jìn)度，操作參數(shù)及水溫報(bào)表界面如圖6所示。

3 功能優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，基于ASP.NETWebAPI平臺(tái)建立的高爐自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)，很好地解決了長(zhǎng)期以來(lái)高爐報(bào)表的錄入問(wèn)題，其主要實(shí)現(xiàn)的功能和優(yōu)勢(shì)如下：

(1)大大減少了手工錄入錯(cuò)誤，提高工作質(zhì)量。傳統(tǒng)的手工錄入的方法，因?yàn)槿藶榈闹饔^原因造成的記錄錯(cuò)誤在所難免，而通過(guò)Wonderware數(shù)據(jù)采集軟件自動(dòng)采集一級(jí)儀器儀表數(shù)據(jù)并建立相應(yīng)的一級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)或者直接調(diào)用三級(jí)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)或者自建的操作者錄入數(shù)據(jù)庫(kù)等3種途徑建立了高爐操作參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用ORM類庫(kù)Dapper工具和Angular JS技術(shù)直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中分別提取數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)，這樣只需要工人錄入一些無(wú)法采集的數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表的自動(dòng)采集和顯示，大大減小了手工錄入數(shù)據(jù)量，減少錄入錯(cuò)誤，提高工作質(zhì)量。

圖4 新建配料結(jié)果錄入界面

圖5 新建大事記錄入界面

圖6 5800操作參數(shù)及水溫報(bào)表界面

(2)降低工長(zhǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。長(zhǎng)期以來(lái)，所有報(bào)表的填寫(xiě)工作一般需要2h左右，而采用自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)后，一級(jí)數(shù)據(jù)和三級(jí)數(shù)據(jù)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，只有少量無(wú)法采集的數(shù)據(jù)，還需要手動(dòng)錄入，手動(dòng)錄入總時(shí)間10 min左右，將工長(zhǎng)從繁瑣的報(bào)表工作中解放出來(lái)，讓其有更多的時(shí)間和精力來(lái)分析高爐爐況，并進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整。

(3)自主開(kāi)發(fā)，維護(hù)方便，未來(lái)可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)版報(bào)表。相比軟件外包和外購(gòu)而言，高爐自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)完全自主開(kāi)發(fā)，維護(hù)方便，便于二次開(kāi)發(fā)，而且開(kāi)發(fā)成本低。由于采用ASP.NETWebAPI系統(tǒng)架構(gòu)，未來(lái)可以開(kāi)發(fā)移動(dòng)端自動(dòng)化報(bào)表，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地便捷辦公。

(4)采用身份認(rèn)證技術(shù)，確保數(shù)據(jù)安全和真實(shí)。報(bào)表系統(tǒng)采用了身份驗(yàn)證授權(quán)框架，在滿足驗(yàn)證服務(wù)、授權(quán)服務(wù)和資源服務(wù)等功能前提下，具有框架統(tǒng)一、自定義用戶角色、支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)不同角色定義不同訪問(wèn)權(quán)限，保證數(shù)據(jù)安全和真實(shí)。

(5)提高企業(yè)自動(dòng)化水平，營(yíng)造良好企業(yè)形象。自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，是一個(gè)企業(yè)自動(dòng)化水平高低的象征和標(biāo)志，國(guó)外先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)報(bào)表在電腦端和移動(dòng)端的顯示和查詢，比如浦項(xiàng)集團(tuán)，而且自動(dòng)化報(bào)表系統(tǒng)的應(yīng)用，大大減少了報(bào)表數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，從而創(chuàng)建良好的企業(yè)形象，進(jìn)一步提高企業(yè)管理水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，高爐上的三張自動(dòng)化報(bào)表(日?qǐng)?bào)、工長(zhǎng)報(bào)表、操作參數(shù)及水溫報(bào)表)已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；實(shí)踐證明，基于5800高爐的一級(jí)在線數(shù)據(jù)和三級(jí)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，利用Visual studio語(yǔ)言、SQLserver語(yǔ)言、Orcale、Javascript、HTML語(yǔ)言建立報(bào)表自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)5800高爐的報(bào)表數(shù)據(jù)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采集，科學(xué)分析，自動(dòng)顯示和更新，一方面大大減少了工人抄報(bào)表的勞動(dòng)時(shí)間和數(shù)據(jù)誤差， 另一方面，自動(dòng)化報(bào)表中數(shù)據(jù)和參數(shù)更加全面，更有利于高爐操作人員分析爐況。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 國(guó)宏偉,鄧君堂,陳杉杉，等.高爐專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及處理[J].冶金自動(dòng)化, 2008, 32(3):18—22.

收稿日期：2018-02-01

作者簡(jiǎn)介：盧 瑜(1983—)，女，研究生。E-mail：luyufish1@163.com

中圖分類號(hào)：TF325.6