潘建雙 宋海洋 郭亮 方銳 陳明瀟 高鳳君

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司信息計(jì)量部，河北唐山 063200）

0.引言

鋼鐵冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，為了使鋼鐵冶煉后的排放的氣體符合要求，通常使用環(huán)保設(shè)備對(duì)鋼鐵冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行清除，使鋼鐵冶煉過(guò)程中排放的氣體符合環(huán)保要求。但是，現(xiàn)有技術(shù)中在使用環(huán)保設(shè)備對(duì)鋼鐵冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行清除時(shí)，通常使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集環(huán)保排放數(shù)據(jù)和部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)，僅需要確定環(huán)保排放數(shù)據(jù)符合環(huán)保要求即可，已無(wú)法滿足國(guó)家生態(tài)環(huán)境部提出對(duì)于生產(chǎn)工序不可中斷的，要提供分布式控制系統(tǒng)一年以上數(shù)據(jù)記錄，以自證達(dá)到減排比例的要求。從而，亟需一種能夠?qū)Νh(huán)保排放數(shù)據(jù)的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證的系統(tǒng)[1]。

1.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)集成

通過(guò)開(kāi)發(fā)不同的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通，將多個(gè)系統(tǒng)中環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集到SCADA平臺(tái)[2]。

（1）HJ212解析轉(zhuǎn)發(fā)接口，搭建解析服務(wù)器系統(tǒng)，從能環(huán)部環(huán)保系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并將解析的數(shù)據(jù)通過(guò)ModbusTCP協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到SCADA平臺(tái)；（2）關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle數(shù)據(jù)接口，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取產(chǎn)量信息數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到SCADA平臺(tái)；（3）PI數(shù)據(jù)接口，使用PI系統(tǒng)的OPCserver服務(wù)，打通數(shù)據(jù)從底層數(shù)據(jù)采集到上層應(yīng)用的接口，使數(shù)據(jù)進(jìn)入到SCADA平臺(tái)；（4）報(bào)表分析系統(tǒng)接口，將PES系統(tǒng)采集的產(chǎn)量數(shù)據(jù)、PI系統(tǒng)采集的環(huán)保設(shè)施參數(shù)數(shù)據(jù)、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的環(huán)境因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中供報(bào)表分析功能使用。

1.2 建立關(guān)聯(lián)性

根據(jù)區(qū)域、設(shè)備和時(shí)間，建立環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，并通過(guò)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)合規(guī)性分布式控制系統(tǒng)同時(shí)呈現(xiàn)在PC終端上，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的變化的同時(shí)，從3個(gè)維度匹配展示、驗(yàn)證各自的真實(shí)性。

所述環(huán)保數(shù)據(jù)包括煙氣顆粒物濃度、氮氧化物和二氧化硫等，所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)包括除塵器風(fēng)機(jī)電流數(shù)據(jù)，壓差數(shù)據(jù)和風(fēng)量數(shù)據(jù)等，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括煤氣使用量、煤氣發(fā)生量、出鐵開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間等。

2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

2.1 數(shù)據(jù)采集

將未采集到系統(tǒng)中的環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)配置KEPSeverEX軟件和組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)采集機(jī)將其從PLC系統(tǒng)采集到PI數(shù)據(jù)庫(kù)，最后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊CADA數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。

將PES系統(tǒng)、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和能源生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)已采集的所需數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)通訊接口將其傳輸?shù)絊CADA數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 建立系統(tǒng)模塊

環(huán)保數(shù)據(jù)合規(guī)性分布式控制系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)解析模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，其中數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)保數(shù)據(jù)，環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊，用于與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊相連，將數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的所述環(huán)保數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)解析模塊；數(shù)據(jù)解析模塊，用于實(shí)時(shí)解析數(shù)據(jù)采集模塊傳輸?shù)乃霏h(huán)保數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)，獲取與所述環(huán)保數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的環(huán)保計(jì)量數(shù)據(jù)，與所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的環(huán)保設(shè)備運(yùn)行計(jì)量數(shù)據(jù)和與所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)解析到的所述環(huán)保計(jì)量數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行計(jì)量數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)計(jì)量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析模塊，用于與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信連接，分析所述環(huán)計(jì)量析數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行計(jì)量數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)計(jì)量數(shù)據(jù)，得到分析結(jié)果[4]。

同時(shí)，還包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，用于與所述數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊通信連通，用于將所述數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的所述環(huán)保數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的所述環(huán)保數(shù)據(jù)、所述環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸給所述數(shù)據(jù)采集模塊。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括：接收單元，用于接收數(shù)據(jù)解析模塊所解析出的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)單元，用于將接收到的計(jì)量數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；編輯單元，用于編輯接收到的計(jì)量數(shù)據(jù)相關(guān)的名稱、地址等信息；轉(zhuǎn)發(fā)單元，用于將接收并存儲(chǔ)的計(jì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)分析模塊。以及數(shù)據(jù)分析模塊包括：接收單元，所述接收單元用于接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊轉(zhuǎn)發(fā)的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)；編輯單元，所述編輯單元用于編輯接收到的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)；顯示單元，所述顯示單元用于顯示、監(jiān)測(cè)接收到的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)；其中，所述編輯單元用于編輯接收到的實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)趨勢(shì)功能的開(kāi)始時(shí)間、時(shí)間跨度、啟?？缍孺i、前一個(gè)跨度、前半個(gè)跨度、后半個(gè)跨度、后一個(gè)跨度、同步至新的、啟停自動(dòng)滾動(dòng)、放大至50%、縮小至50%、取消最近一次縮放、啟停方框縮放、編輯跨度、編輯垂直標(biāo)定等，以及導(dǎo)出功能所需導(dǎo)出的計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí)間跨度[5]。

3.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 預(yù)期實(shí)現(xiàn)效果

通過(guò)圖形化方式直觀展示煉鐵部、煉鋼部、熱軋部、鋼軋部、燒結(jié)球團(tuán)、套筒窯等主要生產(chǎn)區(qū)域煙氣顆粒物濃度、除塵器風(fēng)機(jī)電流數(shù)據(jù)和產(chǎn)、耗的生產(chǎn)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的概覽。

每個(gè)單一區(qū)域可直觀顯示同一區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)到的環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并在同一時(shí)間坐標(biāo)軸進(jìn)行同步匹配、展示。從而，可實(shí)現(xiàn)從3個(gè)維度匹配展示、驗(yàn)證各自的真實(shí)性。同時(shí)，用戶可根據(jù)各自的需求在編輯單元調(diào)整各自的需要展示的內(nèi)容。

3.2 其他系統(tǒng)功能

（1）歷史數(shù)據(jù)查詢。針對(duì)不同時(shí)間階段、不同用戶、不同對(duì)象/單元，可以查詢環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與環(huán)保設(shè)備數(shù)據(jù)、產(chǎn)線產(chǎn)量數(shù)據(jù)等內(nèi)容。在歷史回放的模式下，界面各個(gè)組件將依照回放時(shí)間段存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)變化情況，除以報(bào)表和曲線的方式來(lái)進(jìn)行表示和查詢。歷史回放的時(shí)間，速度等參數(shù)均可調(diào)整，支持快進(jìn)、慢進(jìn)、暫停等播放模式[6]。

（2）報(bào)警管理。采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)的區(qū)域及報(bào)警組對(duì)象方式進(jìn)行管理報(bào)警，支持精確多維定位報(bào)警信息，方便查找與管理；客戶端能顯示和確認(rèn)來(lái)自分布式網(wǎng)絡(luò)上任何服務(wù)器上的實(shí)時(shí)報(bào)警；支持網(wǎng)絡(luò)報(bào)警及操作事件的數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，并具備自動(dòng)恢復(fù)功能。

（3）報(bào)表管理。系統(tǒng)能夠顯示和查詢環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，外部關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表無(wú)紙化。

（4）用戶管理。系統(tǒng)管理員及用戶賬戶管理，可實(shí)現(xiàn)添加、刪除、權(quán)限修改、禁用啟用等功能。根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)置的安全規(guī)則，用戶被指定不同的用戶角色，只能訪問(wèn)自己被授權(quán)的資源。在系統(tǒng)層面上區(qū)分出功能權(quán)限與數(shù)據(jù)權(quán)限。功能權(quán)限，只能訪問(wèn)被賦予權(quán)限的內(nèi)容，包括頁(yè)面及功能按鈕等；數(shù)據(jù)權(quán)限，每個(gè)用戶同樣也只能訪問(wèn)被賦予權(quán)限的數(shù)據(jù)而不能訪問(wèn)其余的數(shù)據(jù)。

4.結(jié)論

通過(guò)建設(shè)環(huán)保數(shù)據(jù)合規(guī)性分布式控制系統(tǒng)，建立了環(huán)保數(shù)據(jù)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，從3個(gè)維度匹配展示、驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。實(shí)現(xiàn)了三者的同步顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析。為預(yù)判環(huán)保指標(biāo)變化趨勢(shì)，有效的監(jiān)控環(huán)保數(shù)據(jù)變化提供了可靠保障。