基于RTDB的鉛酸蓄電池回收再利用企業(yè)SIS系統(tǒng)研究＊

孟昕元 ，范 崢，孟慶春

（1.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南新飛電器有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453002）

鉛酸蓄電池由于其性價比高、功率特性好、高低溫性能優(yōu)越、運(yùn)行安全可靠、回收技術(shù)成熟以及鉛的再利用率高等優(yōu)點(diǎn)，長期以來一直是產(chǎn)量最大的電池產(chǎn)品，其產(chǎn)值及銷售額占二次電池的70%。

然而，如果廢舊鉛酸蓄電池處理不當(dāng)，很容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并威脅到人類健康。

目前，中國是全球鉛用量的第一大國，已成為全球鉛酸蓄電池的生產(chǎn)基地，大力發(fā)展廢舊鉛酸電池回收再利用技術(shù)，減少污染和資源消耗，提高資源利用率，有利于我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

我國雖然廢舊鉛酸蓄電池的回收利用工作起步較早，但由于種種原因，其回收技術(shù)卻發(fā)展緩慢。目前，少數(shù)企業(yè)的技術(shù)水平雖有所發(fā)展，但與世界發(fā)達(dá)國家比較，差距仍然很大，有待進(jìn)一步縮小。

目前，我國大型鉛酸電池回收再生企業(yè)的基本處理技術(shù)主要采用整只廢電池機(jī)械破碎分選法，首先將整只電池破碎并分成板柵、鉛膏、廢酸液、廢塑料和廢隔板等幾部分。板柵通過熔煉直接做成合金或粗鉛錠以資再利用；而對含硫鉛膏則首先采用脫硫預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行脫硫，再分別還原回收鉛；廢酸液經(jīng)過廢水處理池處理后重復(fù)利用；塑料則經(jīng)過清洗潔凈后作為副產(chǎn)品外售。這種方法總體與國外差別不大，其工藝和設(shè)備總體上也基本可以達(dá)到國際先進(jìn)水平。但是，國內(nèi)企業(yè)信息化程度普遍比較低，存在一些普遍性的問題，如信息化和一體化程度較低，目前雖然有不少企業(yè)建立了管理網(wǎng)絡(luò)，但大多數(shù)與控制層脫節(jié)。而在更深層次上，能夠?qū)⑵髽I(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及先進(jìn)管理理論與控制技術(shù)相融合的是寥寥無幾。與此同時，由于企業(yè)發(fā)展進(jìn)度和規(guī)劃的問題，在同層次上往往存在多個功能或結(jié)構(gòu)具有很大差異的系統(tǒng)，其間的配合性很差，信息交換效率低下，而且缺乏開放性、靈活性、標(biāo)準(zhǔn)化程度低。不少企業(yè)往往同時存在常規(guī)儀表、工控機(jī)、PLC和DCS等，且相互之間數(shù)據(jù)通訊非常困難，從而造成設(shè)備互換性、集成度差，在很大程度上影響了企業(yè)效率的提高。利用現(xiàn)代信息技術(shù)對企業(yè)進(jìn)行管控一體化改造，從而提高生產(chǎn)效率和綜合運(yùn)營水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排已成為企業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，企業(yè)管控目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必然離不開網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支持，因此，要將新型管控模式、標(biāo)準(zhǔn)體系、業(yè)務(wù)流程在基于信息化技術(shù)的平臺上與信息化生產(chǎn)和管理高度融合，存在兩方面的問題，一方面整體的管控體系和模式要和信息系統(tǒng)整體架構(gòu)符合，另一方面，信息化平臺架構(gòu)也要滿足整個企業(yè)管控模式與協(xié)同的需求，兩者相輔相成實(shí)現(xiàn)集中管控的目標(biāo)。

為消除控制設(shè)備之間的信息孤島現(xiàn)象，搭建統(tǒng)一的生產(chǎn)實(shí)時／歷史數(shù)據(jù)庫平臺，使生產(chǎn)過程信息在全廠范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)共享，將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和分析結(jié)果提供給MIS系統(tǒng)，必須構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定的廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)（SIS：Supervisory Information System）。

1 SIS系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫模型與作用

SIS系統(tǒng)的首要功能是向現(xiàn)場操作人員提供運(yùn)行指導(dǎo)信息，同時為管理者提供決策依據(jù)，把數(shù)據(jù)變成決策；然后是實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線優(yōu)化運(yùn)行分析和指導(dǎo)，使設(shè)備以最佳的狀態(tài)運(yùn)行，從而提高效率、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性；同時通過對全廠運(yùn)行成本實(shí)時動態(tài)地進(jìn)行核算和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，使經(jīng)營管理者能夠及時做出正確決策，從而提高管理水平。

系統(tǒng)通常由三部分組成，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（包括硬件設(shè)備的驅(qū)動連接和實(shí)時調(diào)度），實(shí)時／歷史數(shù)據(jù)庫以及建立在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的各種應(yīng)用軟件。

實(shí)時數(shù)據(jù)的采集作為整個SIS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)為系統(tǒng)的上層應(yīng)用（企業(yè)級數(shù)據(jù)庫等）提供足夠的信息支持使其能夠正常工作。其關(guān)鍵工作在于對底層硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和有效調(diào)度，數(shù)據(jù)接口作為在第三方監(jiān)控系統(tǒng)和SIS 網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)橋梁，其技術(shù)水平和工作效率將會在很大程度上影響到整個信息系統(tǒng)的性能。

SIS中，實(shí)時數(shù)據(jù)庫作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)加工、發(fā)布三大功能的統(tǒng)一平臺，是SIS 的基礎(chǔ)核心部分。在本系統(tǒng)中其主要工作是通過各種數(shù)據(jù)接口采集到各個底層控制系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，將其保存到歷史數(shù)據(jù)庫中的同時，把實(shí)時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)提供給SIS的高級應(yīng)用部分，并提供歷史數(shù)據(jù)的追憶能力。

本系統(tǒng)采用pSpace實(shí)時數(shù)據(jù)庫，其結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

pSpace實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、客戶端和專用工具三部分組成：其中，服務(wù)器（pSpace Server）是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)主要工作，其中主要包括實(shí)時數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求、歷史數(shù)據(jù)的條件存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理、事件管理、調(diào)度、資源管理和系統(tǒng)配置等。pSpace Admin：對服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程在線管理和配置等工作的設(shè)定，包括數(shù)據(jù)庫基本結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程組態(tài)、用戶與安全管理、底層實(shí)時數(shù)據(jù)采集組態(tài)、報警與事件記錄組態(tài)、日志記錄、計算引擎組態(tài)和系統(tǒng)性能監(jiān)控等；pSpace所提供的計算引擎用于對底層數(shù)據(jù)進(jìn)行二次計算及高級統(tǒng)計分析，支持第三方數(shù)據(jù)庫和分布式計算。數(shù)據(jù)服務(wù)（pSpace Data Service）為第三方軟件訪問pSpace實(shí)時數(shù)據(jù)庫提供了標(biāo)準(zhǔn)接口（包括OPC、DDE、ODBC、ADO 等）；外部編程工具（pSpace COM SDK）提供基于COM 技術(shù)的開放式編程接口。pSpace DAServer作為數(shù)據(jù)采集器負(fù)責(zé)對生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以便為SIS系統(tǒng)提供最基礎(chǔ)的支持，能夠自動對網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)荷進(jìn)行平衡，并為斷線數(shù)據(jù)提供緩沖。

圖1 pSpace實(shí)時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型

SIS系統(tǒng)的主要功能是底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并據(jù)此通過專用軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)行優(yōu)化和性能分析、設(shè)備故障診斷及設(shè)備壽命管理等功能，對全廠的生產(chǎn)過程和運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化管理，并為監(jiān)控人員提供運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)。在保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，通過最優(yōu)化控制策略確保設(shè)備狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)，使其潛能得以充分發(fā)揮，從而保證整個生產(chǎn)過程在安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)工作，最終達(dá)到效益最大化的目標(biāo)。

2 SDAL平臺架構(gòu)設(shè)計

由于生產(chǎn)過程中實(shí)時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，但是數(shù)據(jù)量龐大，本系統(tǒng)采用典型的三層軟件架構(gòu)：表現(xiàn)層、中間業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)庫層。SIS 系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。

圖2 SIS系統(tǒng)的架構(gòu)

圖2的系統(tǒng)軟件架構(gòu)中，前端界面表示層采用.Net技術(shù)開發(fā)；中間層包括業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層兩個子層，業(yè)務(wù)邏輯層采用.Net Remoting開發(fā)，通過提供.Net Remoting 接口供客戶端調(diào)用來完成業(yè)務(wù)處理；數(shù)據(jù)訪問層則采用ADO 技術(shù)開發(fā)，通過OLE DB 訪問實(shí)時／歷史數(shù)據(jù)庫。

由于大部分現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存在編碼方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)定義甚至于原始數(shù)據(jù)庫等方面的差異，隨著信息技術(shù)的發(fā)展提高，信息化系統(tǒng)的開發(fā)人員面臨的各種問題也日益加重。為了提高數(shù)據(jù)處理效率，消除上述現(xiàn)場數(shù)據(jù)之間存在的差異，需要設(shè)計作用于中間層的靈巧型數(shù)據(jù)訪問層SDAL（Smart Data Access Layer）來完成該功能。否則，使用這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序?qū)⒉坏貌徊捎脧?fù)雜的定義和接口獨(dú)立完成數(shù)據(jù)庫的訪問、數(shù)據(jù)的存取和轉(zhuǎn)換，這將大幅度增加開發(fā)復(fù)雜度和成本；此外，讓不同的應(yīng)用程序直接與各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行連接也可能帶來數(shù)據(jù)安全方面的隱患，如違規(guī)操作或錯誤的數(shù)據(jù)干擾等。

SDAL的主要功能是：以層次結(jié)構(gòu)的廠級數(shù)據(jù)模型為核心統(tǒng)一命名不同來源的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并提供檢索和保存服務(wù)；根據(jù)需求對數(shù)據(jù)提供多種預(yù)處理、檢驗(yàn)和協(xié)調(diào)方法以保證數(shù)據(jù)的一致性；對應(yīng)用程序的各種事件（包括日志、警告、運(yùn)行狀態(tài)等）進(jìn)行集中管理并提供事后查詢。

SDAL 系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成：SDAL 服務(wù)，設(shè)備模塊管理和事件管理。

SDAL服務(wù)啟動時會載入整個工廠的結(jié)構(gòu)模型的配置文件，并按照該模型對相應(yīng)的數(shù)據(jù)源進(jìn)行有效配置；設(shè)備模塊管理可以使工程師方便地增加、刪除模塊，為模塊增減參數(shù)，以搭建工廠的樹形結(jié)構(gòu)，也可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)；事件管理可以使配置工程師對應(yīng)用程序進(jìn)行管理，通過查看日志文件了解應(yīng)用程序的工作狀態(tài)并進(jìn)行事故追憶。

SDAL 系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 SDAL系統(tǒng)架構(gòu)

3 結(jié)語

在上述平臺上針對廢舊鉛酸蓄電池回收再利用領(lǐng)域這一特定用戶的需求，對其整個生產(chǎn)過程進(jìn)行合理規(guī)劃，可以有效地實(shí)施管控一體化項(xiàng)目。該系統(tǒng)的實(shí)施可以對全公司范圍內(nèi)產(chǎn)品和資源的生產(chǎn)量、使用量（消耗）、庫存及與能源消耗有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的采集和存儲，并對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，同時可以提供給有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門作為生產(chǎn)指揮與調(diào)度的依據(jù)，以達(dá)到合理生產(chǎn)、節(jié)能降耗并減少污染的目的。

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