嚴(yán)忠新，李亞超，王文飛，趙建強(qiáng)

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 上饒 334000；2.北礦智云科技(北京)有限公司，北京 100083）

1 引言

隨著國(guó)家智能制造戰(zhàn)略的推進(jìn)，企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在經(jīng)營(yíng)管理當(dāng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在礦業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的規(guī)范化采集管理，有助于礦石選礦工作智能化水平的提升［1］。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集有兩種應(yīng)用，一種是面向生產(chǎn)操作與實(shí)時(shí)控制為主的數(shù)據(jù)采集，由PLC或DCS系統(tǒng)完成；一種是面向管理和服務(wù)的數(shù)據(jù)采集，由SCADA或MES系統(tǒng)完成。這兩種數(shù)據(jù)應(yīng)用既有區(qū)別又有關(guān)聯(lián)。

1.1 數(shù)據(jù)采集的對(duì)象和目的

DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的目的是滿足生產(chǎn)一線操作工對(duì)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作的要求，因而對(duì)實(shí)時(shí)性的要求最高，避免因?yàn)椴杉瘻笤斐刹僮鳒?、進(jìn)而影響到生產(chǎn)的安全和質(zhì)量［2］。面向管理和服務(wù)的數(shù)據(jù)采集，服務(wù)對(duì)象主要是管理人員和技術(shù)人員，他們更加關(guān)注對(duì)歷史數(shù)據(jù)的挖掘利用，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找關(guān)聯(lián)、優(yōu)化操作規(guī)范和決策，如圖 1所示，第一種應(yīng)用主要服務(wù)于PCS層，第二種主要服務(wù)于MES和BPS層。

圖1 應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)采集體系結(jié)構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)差異

在實(shí)際工業(yè)場(chǎng)景中，同一現(xiàn)場(chǎng)會(huì)存在多個(gè)設(shè)備構(gòu)成、采集范圍、復(fù)雜程度各有差異的PLC或DCS系統(tǒng)，它們可以獨(dú)立的完成各自的控制與操作任務(wù)。由于系統(tǒng)集成商的集成習(xí)慣、業(yè)務(wù)認(rèn)知和技術(shù)規(guī)范上的差異，這些系統(tǒng)的變量命名規(guī)則、數(shù)據(jù)交互接口、控制邏輯的差異很大，因此難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息上的“互聯(lián)互通”和“協(xié)調(diào)統(tǒng)一”，即形成了“數(shù)據(jù)孤島”。面向管理的數(shù)據(jù)采集需要能夠掌握整個(gè)工業(yè)場(chǎng)景的完整數(shù)據(jù)和信息、才能夠?qū)ιa(chǎn)中的狀況了解全面，對(duì)存在的問(wèn)題分析透徹，進(jìn)而才能形成正確的決策［3］。因此后者必須將這些分散的“數(shù)據(jù)孤島”整合并且重新編制，使其在命名規(guī)范、數(shù)據(jù)有效性、調(diào)用機(jī)制、交互接口達(dá)到統(tǒng)一。例如將磨礦自動(dòng)化系統(tǒng)中球磨機(jī)的處理量和電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的磨機(jī)供電進(jìn)線的耗電量進(jìn)行整合計(jì)算，可以獲得球磨機(jī)的單耗參數(shù)，反應(yīng)出磨礦工藝的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否合理。

1.3 數(shù)據(jù)采集的基本原則

無(wú)論是哪一種數(shù)據(jù)采集，均需要滿足完整性、準(zhǔn)確性、持續(xù)性這三項(xiàng)基本原則：

（1）完整性。必須要將數(shù)據(jù)源中的有效數(shù)據(jù)完整的同步到目標(biāo)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度和空間分布要符合項(xiàng)目要求，不能丟項(xiàng)漏項(xiàng)，不能失真。

（2）準(zhǔn)確性。同步到目標(biāo)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)要與源系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持一致性，不能因?yàn)閿?shù)據(jù)的同步而導(dǎo)致數(shù)據(jù)有效信息的丟失［4］。比如：時(shí)間精度、數(shù)據(jù)精度等。

（3）持續(xù)性。數(shù)據(jù)集成工作機(jī)制必須是持續(xù)不斷的進(jìn)行的，因斷電、重啟等工作環(huán)境原因造成不可抗的中斷時(shí)，工作環(huán)境恢復(fù)后數(shù)據(jù)集成進(jìn)程應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)，持續(xù)工作，無(wú)需人為干預(yù)。

2 數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)

本文探討面向管理和服務(wù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是如何構(gòu)建和實(shí)施，面向管理和服務(wù)的數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)需要能夠兼容不同通訊協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)配置的自動(dòng)化裝備，包括標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的PLC、DCS系統(tǒng)，也包括一些專有通訊協(xié)議的系統(tǒng)，比如能源管理系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)等。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理技術(shù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)具有采集頻率高、數(shù)據(jù)體量大、信息價(jià)值低的特點(diǎn)，因此調(diào)用和存儲(chǔ)既要保證速度和效率，也要避免不必要的資源浪費(fèi)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與數(shù)據(jù)通訊

數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)架和數(shù)據(jù)流向如圖 2所示：框架整體分為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)(PLC層、HMI層)、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和客戶端層。面向服務(wù)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)源為PLC集成的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表在動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，共有三種采集方式：第一種方式為PLC將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)上位機(jī)HMI中的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后利用ETL工具將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按照特定的表結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)同步到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣存在的弊端是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在較大的滯后性，且數(shù)據(jù)同步對(duì)計(jì)算機(jī)性能有一定的要求，會(huì)給上位機(jī)帶來(lái)較大的負(fù)荷；第二種采集方式為在現(xiàn)場(chǎng)安裝工業(yè)數(shù)據(jù)采集機(jī)直接通訊PLC，省去中間數(shù)據(jù)同步的過(guò)程，但對(duì)PLC而言增加了一項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蛻舳?，龐大的?shù)據(jù)吞吐量給PLC造成很大的負(fù)荷，存在宕機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)性；第三種采集方式便是同樣安裝數(shù)據(jù)采集機(jī)，利用通訊協(xié)議將數(shù)采機(jī)和HMI進(jìn)行通訊，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣既保證了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，也不會(huì)對(duì)PLC造成風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中首先會(huì)統(tǒng)一標(biāo)簽化，部分靜態(tài)數(shù)據(jù)也會(huì)同步到Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中，為數(shù)據(jù)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐；數(shù)據(jù)應(yīng)用層為礦山數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中來(lái)自不同DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便進(jìn)行各種分析計(jì)算，例如電能單耗指標(biāo)計(jì)算以及通過(guò)可視化將計(jì)算結(jié)果展示給用戶和管理人員。

因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)各DCS中控系統(tǒng)品牌不同，通信總線也只是用于自身各工作站、工程師站之間（如以太網(wǎng)）以及生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)控制站各個(gè)模塊之間使用（如DP總線），難以方便高效地實(shí)現(xiàn)來(lái)自不同廠商的應(yīng)用程序與硬件設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，所以應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)采集使用OPC通訊協(xié)議解決了不同DCS系統(tǒng)之間通訊協(xié)議的不兼容性的問(wèn)題。OPC是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),是以微軟的OLE、COM（部件對(duì)象模型）和DCOM（分布式部件對(duì)象模型）為基礎(chǔ)的技術(shù),連接數(shù)據(jù)源（OPC服務(wù)器）和數(shù)據(jù)的使用者（OPC應(yīng)用程序）之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)［5］。OPC接口適用于很多系統(tǒng)，可以向用戶提供不依靠于特定開發(fā)語(yǔ)言和開發(fā)環(huán)境的可以自由組合使用的過(guò)程控制軟件組件產(chǎn)品。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)起初誕生于美國(guó)上個(gè)世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)隨著流程工業(yè)和航天工業(yè)的發(fā)展，大量的測(cè)量數(shù)據(jù)需要集成和存儲(chǔ)，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)難以滿足速度和容量的要求，而且接口訪問(wèn)復(fù)雜，不適合科研和監(jiān)控的需要，因此開始誕生了以工業(yè)監(jiān)控為目的的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)［6］。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為核心的關(guān)鍵技術(shù)之一，在流程工業(yè)企業(yè)綜合自動(dòng)化中起著極其重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)的作用［7］。因?yàn)樵谑聞?wù)處理上存在著時(shí)間和資源調(diào)度問(wèn)題，所以要能有效地解決事務(wù)間的并發(fā)性；所以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)需要具備如下功能：

（1）構(gòu)建基礎(chǔ)生產(chǎn)過(guò)程中來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)的采集接口，建立原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，集成各種異構(gòu)通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)源，形成統(tǒng)一的訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口[8]。

（2）完成對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的集中海量存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)壓縮功能，并根據(jù)企業(yè)要求對(duì)規(guī)定時(shí)間內(nèi)的歷史記錄進(jìn)行管理，可以對(duì)冗余作廢數(shù)據(jù)自動(dòng)刪除。

（3）支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫操作和歷史數(shù)據(jù)的高效查詢，具有生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢、手工刪除、添加、修改等功能。

（4）系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過(guò)處理和轉(zhuǎn)換要同系統(tǒng)中的其他部分進(jìn)行交互，從而使用戶能夠通過(guò)多種方式看到各種數(shù)據(jù)。

圖3所示是一種較為通用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)適配層適配現(xiàn)場(chǎng)的各種接口，采集接口通過(guò)各種工業(yè)通訊協(xié)議訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)PLC或者上位機(jī)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)核心，完成數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)落入數(shù)據(jù)庫(kù)后可以進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、報(bào)警計(jì)算等二次處理，歷史數(shù)據(jù)被不斷泵入磁盤歷時(shí)存儲(chǔ)，形成可追溯的歷時(shí)信息，同時(shí)通過(guò)向應(yīng)用層提供各種適配接口，支持各種開發(fā)語(yǔ)言和各種應(yīng)用需求的訪問(wèn)。

圖3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基本結(jié)構(gòu)

3 基于服務(wù)的數(shù)據(jù)采集

3.1 數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景

泗洲選礦廠隸屬于江西銅業(yè)股份公司德興銅礦，是礦山建設(shè)中最早投入生產(chǎn)的選礦廠，最初的礦石日處理能力為2500t/日，在歷經(jīng)三院設(shè)計(jì)、四次擴(kuò)建和六次改造，現(xiàn)在已經(jīng)形成了礦石日處理能力3.8萬(wàn)t/日的生產(chǎn)規(guī)模。選礦廠的主要設(shè)備包括中、細(xì)碎圓錐破碎機(jī)、球磨機(jī)、680m3浮選機(jī)、130m3浮選機(jī)等。

泗洲廠在采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、消除數(shù)據(jù)孤島方面已經(jīng)先行一步，通過(guò)在全廠和中控的HMI系統(tǒng)部署iFIX的通訊控件，將各個(gè)工段自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到廠內(nèi)中心機(jī)房的SCADA系統(tǒng)，并且存儲(chǔ)到了數(shù)據(jù)服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)配有WEB服務(wù)器負(fù)責(zé)網(wǎng)頁(yè)發(fā)布。

為了能夠更好的將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與其他的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，為全廠的生產(chǎn)管理和調(diào)度提供服務(wù)，泗州選礦廠將iFIX系統(tǒng)與全礦的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與LIMS系統(tǒng)、能耗系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)和其他即時(shí)人工錄入數(shù)據(jù)的集成，從而可以開展更深一步的面向管理和服務(wù)的應(yīng)用開發(fā)。

3.2 數(shù)據(jù)采集實(shí)施

應(yīng)用于服務(wù)的數(shù)據(jù)采集首先要將數(shù)據(jù)采集機(jī)部署在與工程師站處于同一局域網(wǎng)段，并且可以連通礦山數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，確保滿足數(shù)據(jù)通訊和傳輸?shù)奈锢項(xiàng)l件；其次采集機(jī)的操作系統(tǒng)登錄名稱和密碼要與工程師站相同，確保滿足OPC通訊的DCOM配置條件。在礦山數(shù)據(jù)中心服務(wù)器安裝庚頓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，用來(lái)滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的要求。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的具體實(shí)施操作是：在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝具有雙網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)采集機(jī)，一端連接HMI層網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)通訊控制層的網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)，另一端連接礦山數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降V部數(shù)據(jù)中心。工程師站含有iFIX的OPC Server，在數(shù)據(jù)采集機(jī)安裝庚頓數(shù)據(jù)庫(kù)的采集接口GoldenOPCInterface 作為 OPC Client，與工程師站的OPC Server做DCOM配置，以O(shè)PC通訊的方式采集iFIX OPC Server中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)與數(shù)據(jù)中心通訊的端口傳輸?shù)綄?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)了從 DCS、PLC、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。

3.3 礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)

3.3.1 平臺(tái)數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)

德興銅礦部署的礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)是江西銅業(yè)股份有限公司承擔(dān)國(guó)家發(fā)改委“互聯(lián)網(wǎng)+”重大工程項(xiàng)目《礦山智能化服務(wù)平臺(tái)建設(shè)》的建設(shè)成果，該平臺(tái)具備數(shù)據(jù)采集、分析和可視化等功能的二次開發(fā)能力，是一種面向礦山工程技術(shù)人員和管理人員進(jìn)行業(yè)務(wù)“零代碼”開發(fā)的工具平臺(tái)。數(shù)據(jù)來(lái)源一部分是由現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)采機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降V山數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；另一部分是利用數(shù)據(jù)同步工具，通過(guò)解析表結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)化服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)的特有的表結(jié)構(gòu)、將數(shù)據(jù)裝載到設(shè)計(jì)好的表結(jié)構(gòu)這三個(gè)步驟，把信息化數(shù)據(jù)同步到Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)。平臺(tái)將這些來(lái)自不同系統(tǒng)的變量進(jìn)行統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽化命名，可供取平臺(tái)的計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。

3.3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)簽化

礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)按照礦山的組織架構(gòu)逐級(jí)對(duì)每一代表層級(jí)進(jìn)行編碼，將來(lái)自不同PLC、不同組態(tài)的原始變量，都可以使用一種統(tǒng)一的、結(jié)構(gòu)化、層級(jí)分明的標(biāo)簽來(lái)命名：首先根據(jù)礦山層級(jí)建立生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，按照廠級(jí)—車間（工段）—作業(yè)—設(shè)備—電機(jī)（儀表）依次構(gòu)建（如圖 4，標(biāo)號(hào)①），每一層級(jí)、每一設(shè)備以及變量代表的生產(chǎn)狀態(tài)（例如儀表的測(cè)量值、累計(jì)值，電機(jī)的運(yùn)行停止信號(hào)、電流）都有其特有的編碼，再根據(jù)設(shè)備或者電機(jī)儀表所在的層級(jí)和生產(chǎn)狀態(tài)，將現(xiàn)場(chǎng)PLC或者HMI變量進(jìn)行對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)，形成平臺(tái)特有的變量標(biāo)簽和描述(如圖 4，標(biāo)號(hào)②)。如果解析一條變量代表的自動(dòng)化含義，只需在平臺(tái)變量字典里進(jìn)行查看，就可以得到對(duì)應(yīng)設(shè)備或電機(jī)儀表所屬層級(jí)、生產(chǎn)狀態(tài)等一些的信息。結(jié)合應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將實(shí)時(shí)分析匯總數(shù)據(jù)，更方便對(duì)變量的管理，保證各個(gè)部門都能夠有效利用自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提高部門的工作效率和工作質(zhì)量。

圖4 生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)標(biāo)簽

3.3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)

數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)得益于礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的數(shù)據(jù)標(biāo)簽化，可以對(duì)來(lái)自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理與計(jì)算。目前計(jì)算服務(wù)可以對(duì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)配置KPI計(jì)算，目的是發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量值更深層次的價(jià)值。計(jì)算結(jié)果被存儲(chǔ)為特定的KPI變量標(biāo)簽，一方面可以進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化，另一方面可以被報(bào)表自動(dòng)化調(diào)用。報(bào)表自動(dòng)化是計(jì)算服務(wù)在配置簡(jiǎn)單的KPI計(jì)算之上另一種二次開發(fā)出的計(jì)算，目前泗洲廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廠級(jí)電能報(bào)表按每日的周期頻率自動(dòng)制作，計(jì)算模板可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行自定義設(shè)置，計(jì)算數(shù)據(jù)便是調(diào)用了泗洲廠的電能系統(tǒng)和磨礦系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)配置KPI計(jì)算，形成KPI指標(biāo)后再次被報(bào)表系統(tǒng)調(diào)用，計(jì)算結(jié)果如圖 5所示。

圖5 每日電能報(bào)表

3.3.4 線性回歸分析

利用線性回歸分析算法分析兩種或兩種以上變量間相互影響的定量關(guān)系，是開發(fā)優(yōu)化控制策略最常用的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)集成并該種算法并設(shè)計(jì)成了可配置的分析工具。如圖 6所示，通過(guò)左側(cè)結(jié)構(gòu)樹查詢要進(jìn)行分析的自動(dòng)化變量，分別選為自變量X和因變量Y并選取合理的時(shí)間區(qū)域進(jìn)行回歸分析。

圖6 球磨機(jī)給礦量、功率回歸方程分析結(jié)果

3.3.5 實(shí)時(shí)監(jiān)控

礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能是將Grafana平臺(tái)嵌入到計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)中。Grafana是一款用Go語(yǔ)言開發(fā)的開源數(shù)據(jù)可視化工具，可以做數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，帶有報(bào)警功能,如圖 8所示.可視化應(yīng)用開發(fā)者基于平臺(tái)的生產(chǎn)組織架構(gòu)和數(shù)據(jù)標(biāo)簽化計(jì)算，可以快捷的實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)標(biāo)簽的快照數(shù)據(jù)的可視化，從而實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)移動(dòng)終端和PC端都能夠?qū)崟r(shí)同步的監(jiān)控的生產(chǎn)過(guò)程。

圖7 泗洲廠數(shù)據(jù)可視化

4 結(jié)論

礦山數(shù)據(jù)采集平臺(tái)提供了基于服務(wù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用開發(fā)的環(huán)境與工具，把不同來(lái)源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上有機(jī)地集中，從而為企業(yè)提供全面的數(shù)據(jù)共享。本次數(shù)據(jù)采集首先從數(shù)據(jù)入手，梳理礦業(yè)數(shù)據(jù)的存在、含義、作用和關(guān)聯(lián)，參照德興銅礦泗洲選礦廠生產(chǎn)形態(tài)，進(jìn)行了數(shù)據(jù)集成、使得數(shù)據(jù)價(jià)值被挖掘的初級(jí)條件，具體體現(xiàn)在：

（1）能夠?qū)?lái)自不同DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且按照礦山結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一編碼命名，方便管理；每個(gè)標(biāo)簽?zāi)軌蛲暾姆从吵霎?dāng)前設(shè)備所在的邏輯位置以及生產(chǎn)狀態(tài)，提高了用戶對(duì)變量的辨識(shí)度；不同系統(tǒng)間的變量可以存放在同一數(shù)據(jù)庫(kù)，提高了變量利用的靈活性和可利用率。

（2）能夠利用科學(xué)的數(shù)值分析算法進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，如單個(gè)變量的統(tǒng)計(jì)特征分析、多個(gè)變量的線性回歸分析等，是開發(fā)智能控制策略的基礎(chǔ)；通過(guò)KPI計(jì)算服務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)班、日?qǐng)?bào)表的自動(dòng)化，極大的提高了生產(chǎn)調(diào)度管理效率。

（3）提供了一種數(shù)形結(jié)合查看數(shù)據(jù)的平臺(tái)，區(qū)別于現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件簡(jiǎn)單的歷史趨勢(shì)，應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了查看數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)的時(shí)間步長(zhǎng)可控，極值、均值、方差等過(guò)程參數(shù)一目了然；通過(guò)多種多樣的數(shù)據(jù)展示模板，可以更方便、更直觀的將數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)以及設(shè)備狀態(tài)展現(xiàn)出來(lái)。