廖火根 新余鋼鐵集團(tuán)有限公司發(fā)展規(guī)劃處

鋼鐵企業(yè)在我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型、產(chǎn)品種類(lèi)與規(guī)格需求的增多，促使企業(yè)加快智能化、數(shù)字化生產(chǎn)制造進(jìn)程。因此，有必要對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)組織技術(shù)、多源數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)進(jìn)行探討，以此促進(jìn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型、發(fā)展。

一、鋼鐵企業(yè)中數(shù)據(jù)的多源性

EPR、EMS、MES等系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)多源數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，從數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值、目標(biāo)出發(fā)，構(gòu)建起的物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)Χ嘣磾?shù)據(jù)進(jìn)行全面采集。因此，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、能源管理、環(huán)保管理、協(xié)作多樣性涉及多種數(shù)據(jù)源，為實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的有效匯聚，需要利用智能分析模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成可分析的信息，根據(jù)外部變化以及內(nèi)部變化對(duì)智能化、數(shù)字化管理計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，最終完成價(jià)值創(chuàng)造。

二、鋼鐵企業(yè)能源管理項(xiàng)目需求

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2019年，我國(guó)全年生鐵、鋼材產(chǎn)量達(dá)到80937萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)5.3%、9.8%。目前，鋼鐵企業(yè)裝備達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為進(jìn)一步提高能源管理效率與環(huán)保水平，需要匯聚各能源計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立一套自動(dòng)化采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、處理的能源管理系統(tǒng)，并以報(bào)表形式展現(xiàn)車(chē)間日常生產(chǎn)能源消耗，從而保障工業(yè)技術(shù)安全，有效控制水、電、風(fēng)、汽、氣的能源消耗，以此進(jìn)一步提高多源數(shù)據(jù)的利用效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。

三、鋼鐵企業(yè)多源數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)采集

針對(duì)多源數(shù)據(jù)的采集，主要是利用通信網(wǎng)關(guān)將分散在生產(chǎn)管理各節(jié)點(diǎn)的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位包括燒結(jié)廠、球團(tuán)廠、煉鐵廠、煉鋼廠等，然后在匯聚層交換機(jī)的作用下，將多源數(shù)據(jù)傳輸至機(jī)房，由機(jī)房核心交換機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)抓取、運(yùn)算、存儲(chǔ)多源數(shù)據(jù)。通信網(wǎng)關(guān)中，每個(gè)子網(wǎng)被分配到不同的子網(wǎng)IP地址，與PLC控制系統(tǒng)相互獨(dú)立、協(xié)調(diào)工作，大容量?jī)?nèi)存為多源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理提供支撐，并可支持電源、CPU以及通訊冗余。

（二）數(shù)據(jù)計(jì)算

由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程涉及多個(gè)方面，要想提取多源數(shù)據(jù)特征，需要利用維變換或是函數(shù)變換表達(dá)信息數(shù)據(jù)間的交換，并利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，以此保證多源數(shù)據(jù)匯聚的準(zhǔn)確性與可靠性[1]。采用最小二乘法的偏相關(guān)函數(shù)預(yù)測(cè)鋼鐵企業(yè)能量的消耗，可針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，給予準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。同時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景的不同，利用相關(guān)性分析數(shù)據(jù)源與工程應(yīng)用之間的關(guān)系，進(jìn)而為智能化管理平臺(tái)的創(chuàng)建提供支撐。

（三）多源數(shù)據(jù)匯聚

1.數(shù)據(jù)匯聚

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

時(shí)序數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的兩大類(lèi)型，其中，時(shí)序數(shù)據(jù)是指壓力、瞬時(shí)量、溫度等監(jiān)測(cè)值數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的時(shí)間屬性，通過(guò)過(guò)濾、壓縮等降低無(wú)用時(shí)序數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的占用，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)庫(kù)利用效率。鋼鐵企業(yè)對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)的匯聚，主要是運(yùn)用商業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件讀取、存儲(chǔ)時(shí)序數(shù)據(jù)，能夠針對(duì)溫度、壓力、流量等生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值以及工藝流程特點(diǎn)，對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的采集與處理。計(jì)量數(shù)據(jù)是指消耗量、累積量、有功電度等數(shù)據(jù)，主要是運(yùn)用流量計(jì)、儀表采集生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)量數(shù)據(jù)，包括吹氧量、高爐煤氣消耗量、吹氬量、環(huán)保監(jiān)測(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)等，可通過(guò)緩存周期設(shè)定數(shù)值控制訪問(wèn)數(shù)據(jù)的速度。

（2）關(guān)系數(shù)據(jù)

關(guān)系數(shù)據(jù)模型具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能高效、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、應(yīng)用成熟、后期維護(hù)工作容易等特點(diǎn)。鋼鐵企業(yè)對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的匯聚，主要是利用訂單數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)等生成的生產(chǎn)制造計(jì)劃，運(yùn)用SQL語(yǔ)句查詢、獲取數(shù)據(jù)。同時(shí)，打通生產(chǎn)管理與EPR系統(tǒng)之間的接口，對(duì)工藝流程、訂單信息等進(jìn)行采集，在一級(jí)控制、二級(jí)通訊系統(tǒng)作用下，生產(chǎn)有關(guān)工藝參數(shù)、產(chǎn)品批次的實(shí)時(shí)關(guān)鍵信息，并根據(jù)外部變化以及內(nèi)部變化，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而加強(qiáng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)各節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)化、智能化控制。鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)系數(shù)據(jù)匯聚流程如圖1所示。

圖1 鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)關(guān)系數(shù)據(jù)匯聚流程

（3）事件數(shù)據(jù)

事件數(shù)據(jù)則是指鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn) 品工藝參數(shù)、各類(lèi)物料消耗，通過(guò)詳細(xì)定義來(lái)明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)與采集系統(tǒng)之間的事件關(guān)系，從而運(yùn)用事件數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程。在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，運(yùn)用到的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備有儀表、傳感器等，經(jīng)過(guò)處理、分析之后反饋給生產(chǎn)工藝，以此避免安全事故的發(fā)生。

2.NMP模型

人員、原料、動(dòng)力等相互協(xié)作、運(yùn)動(dòng)，最終完成鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，使前后、主輔工序間相互作用、相互影響，產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)支持企業(yè)管理決策。為直觀地表征出多源數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用業(yè)務(wù)、時(shí)序、非結(jié)構(gòu)三大類(lèi)數(shù)據(jù)構(gòu)建起智能化、數(shù)字化的統(tǒng)一管理平臺(tái)，以此集成生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、能源管理、環(huán)保管理、協(xié)作多樣性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)、物料、屬性等方面的自由切換。首先，將鋼鐵企業(yè)公司看作廠節(jié)點(diǎn)、車(chē)間設(shè)備看作設(shè)備節(jié)點(diǎn)，通過(guò)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理手段的運(yùn)用，將不同類(lèi)型物料消耗過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息整合在一起。其次，依據(jù)狀態(tài)、計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)各指標(biāo)、質(zhì)量進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、計(jì)算，以此明確一條生產(chǎn)線的節(jié)點(diǎn)物料產(chǎn)出與消耗關(guān)系[2]。最后，利用事件數(shù)據(jù)連接物質(zhì)流、能量流中的數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)源與目標(biāo)的有效銜接，然后利用業(yè)務(wù)、事件、計(jì)量、時(shí)序數(shù)據(jù)等描述鋼鐵生產(chǎn)流程，從而實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的匯聚，經(jīng)壓縮后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.數(shù)據(jù)標(biāo)簽

數(shù)據(jù)標(biāo)簽的形成，需要利用能源管理、MES、EPR、計(jì)量等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用TAG解析多源數(shù)據(jù)，與生產(chǎn)目標(biāo)再次融合，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的互動(dòng)、交換。應(yīng)用數(shù)據(jù)標(biāo)簽類(lèi)型有直接過(guò)程量、間接過(guò)程量，若一個(gè)獨(dú)立事件經(jīng)融合成為高級(jí)事件，標(biāo)簽中心便會(huì)重新定義多源數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)再組織奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，根據(jù)多源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)對(duì)象機(jī)制的不同，利用協(xié)議驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備系統(tǒng)，促使數(shù)據(jù)產(chǎn)生者與數(shù)據(jù)消費(fèi)者之間的聯(lián)系更加緊密，實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)在鋼鐵企業(yè)信息集成項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用。

四、結(jié)論

綜上所述，隨著鋼鐵企業(yè)現(xiàn)代信息處理系統(tǒng)架構(gòu)的逐漸完善，在分析企業(yè)關(guān)系數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)特點(diǎn)之后，利用NMP模型介紹智能化生產(chǎn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息，以此為信息化應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)，建立起完善的多源數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了能源信息的統(tǒng)一處理，進(jìn)一步加快企業(yè)數(shù)字化、智能化建設(shè)進(jìn)程。