火電廠管控一體移動(dòng)信息系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

劉鋼

摘要：在闡述移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和火電廠基本信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析了管控一體化移動(dòng)信息系統(tǒng)的用戶需求，設(shè)計(jì)了火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)框架，進(jìn)一步討論了移動(dòng)信息系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和基于HTML5的離線應(yīng)用開發(fā)，給出了系統(tǒng)信息系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)信息系統(tǒng)；火電廠；數(shù)據(jù)采集；離線應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）33-0223-02

1 引言

自2009年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)軔，到2011年開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)應(yīng)用在日常工作和生活中發(fā)揮越來越大的作用，但在工業(yè)領(lǐng)域，尤其在電力行業(yè)，由于電力行業(yè)信息安全框架的約束，并未展開大規(guī)模應(yīng)用。

傳統(tǒng)意義上的火電廠監(jiān)控與管理往往是在廠內(nèi)完成的，通過DCS（集散控制系統(tǒng)）、SIS（廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)）、MIS（管理信息系統(tǒng)）等系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用，可以進(jìn)行管控一體化相關(guān)的各類工作[1]，但是在離開計(jì)算機(jī)或離開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的情況下則無(wú)法工作。諸如智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端具有時(shí)刻在線、便攜隨身等特點(diǎn)，將傳統(tǒng)信息系統(tǒng)擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)管控一體移動(dòng)信息系統(tǒng)。本文對(duì)此問題展開研究。

2 管控一體化移動(dòng)信息系統(tǒng)需求分析

對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)，各級(jí)各類管理人員和工作人員需要獲取的共有三類，首先是各機(jī)組實(shí)時(shí)的生產(chǎn)信息和典型生產(chǎn)信息的統(tǒng)計(jì)情況；其次是生產(chǎn)報(bào)警信息的實(shí)時(shí)推送；最后是設(shè)備缺陷信息的及時(shí)獲取。對(duì)于管理數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在工作日志、交接班日志、工作計(jì)劃、用煤調(diào)度計(jì)劃、廠內(nèi)通知等方面。以上信息，分別隸屬于廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)、生技管理平臺(tái)、管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等，對(duì)這些信息進(jìn)行采集、傳輸、匯總、分發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)信息系統(tǒng)[2]。

3 火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)框架

基于對(duì)移動(dòng)信息系統(tǒng)的需求分析，可知本系統(tǒng)需要完成如下三個(gè)方面的工作：

1）火電廠內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸

系統(tǒng)需要在火電廠內(nèi)部設(shè)置若干臺(tái)接口機(jī)，分別用來完成對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的采集工作。對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)而言，需要使用工業(yè)通信協(xié)議或?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)接口獲取實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；對(duì)于管理數(shù)據(jù)而言，需要調(diào)用第三方系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口或直接訪問其數(shù)據(jù)庫(kù)獲取信息。

2）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總與管理

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心是整個(gè)移動(dòng)新系統(tǒng)的后臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)提供Web服務(wù)或其他接口供廠內(nèi)數(shù)據(jù)采集軟件完成數(shù)據(jù)匯總，并提供接口供移動(dòng)客戶端完成數(shù)據(jù)獲取。

3）移動(dòng)客戶端軟件

客戶端軟件是直接面向用戶的終端應(yīng)用，用于完成數(shù)據(jù)的發(fā)布、展示、查詢等工作，且需要滿足不同操作系統(tǒng)智能手機(jī)的多樣化、碎片化需求。

針對(duì)以上分析，圖1給出了火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)的整體框架[3]。

4 移動(dòng)信息系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)

4.1基于工控協(xié)議與實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)數(shù)據(jù)最直接的方式是從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（控制系統(tǒng)）中獲取，間接方式是從廠家監(jiān)控信息系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取。Modbus協(xié)議是獲得多家DCS（分散控制系統(tǒng)）支持的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是從控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的首選方式。通過如圖2所示的查詢方法即可從DCS中實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前信息。

但由于行業(yè)內(nèi)安全防護(hù)要求，基于Modbus直接從現(xiàn)場(chǎng)獲取數(shù)據(jù)需要加裝物理隔離裝置，這較大地提高了項(xiàng)目難度和項(xiàng)目成本，因此一般采用實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)訪問的方式獲取數(shù)據(jù)。目前火電廠常用的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是PI和eDNA，兩者都提供了完備的應(yīng)用開發(fā)接口供調(diào)用。以PI為例，通過“連接-訪問-釋放”的步驟即可完成數(shù)據(jù)采集工作[4]。

在完成數(shù)據(jù)采集后，需要將數(shù)據(jù)序列化成統(tǒng)一的字符串，并調(diào)用zlib庫(kù)對(duì)整個(gè)字符串進(jìn)行壓縮，壓縮后，使用.net framework提供的DESCryptoServiceProvider類進(jìn)行可逆加密，加密后的數(shù)據(jù)成為字節(jié)數(shù)組，可以安全的將該字節(jié)數(shù)組發(fā)往服務(wù)器。

4.2基于NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)匯總

由于本系統(tǒng)需要同時(shí)處理管理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)（生產(chǎn)數(shù)據(jù)），使用傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并不足以用最佳方式存儲(chǔ)信息。以生產(chǎn)日志為例，在生產(chǎn)日志中既包括各臺(tái)機(jī)組的值長(zhǎng)錄入的文本型描述信息（如交接班情況、總體運(yùn)行情況、網(wǎng)控與燃料化學(xué)信息等），又包括各臺(tái)機(jī)組的分層運(yùn)行信息（是否運(yùn)行、總體運(yùn)行臺(tái)數(shù)、功率），在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用單一的長(zhǎng)字符串如nvarchar等存儲(chǔ)不易于解析，使用過多字段存儲(chǔ)又不利于訪問，因此采用基于JSON的描述方式，形成易于被計(jì)算機(jī)解析的鍵值對(duì)字符串，在該字符串中，可以以數(shù)組方式和多種數(shù)據(jù)類型來存儲(chǔ)每天生成的運(yùn)行日志。如圖3所示。

4.3 基于HTML5的離線應(yīng)用開發(fā)

由于智能終端操作系統(tǒng)的多樣性和顯示分辨率的多樣性，使用各種平臺(tái)的原生開發(fā)接口開發(fā)本地化的APP并不是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的最佳策略。 HTML5是HTML的最新版本，2014年底由W3C完成制定。在HTML5中，提供了WebSocket、WebWorker、應(yīng)用程序緩存、Web數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、Canvas等多方面的功能，使用這些功能并結(jié)合Javascript前段語(yǔ)言，可以完成原先需要通過Java或Object C等語(yǔ)言結(jié)合原生開發(fā)接口才能完成的工作。

針對(duì)僅通過HTML5不能完成的工作，業(yè)界也提供了諸如HTML5 Plus、APPCan、Phonegap等框架，這些框架底層封裝了Android和iOS等智能手機(jī)操作系統(tǒng)的開發(fā)接口，并通過Javascript將接口開放，通過頁(yè)面前端即可調(diào)用這些接口完成更高層面的應(yīng)用。一般的封裝工作均提供了豐富的前端組件，這些前端組件使得用戶可以便捷的編寫出與原生界面一致的用戶界面[5-6]。

進(jìn)一步的，通過這些前端框架，并結(jié)合智能手機(jī)瀏覽器，可以開發(fā)不需要安全的離線APP，離線APP的開發(fā)主要基于APPCache，對(duì)于一般的網(wǎng)頁(yè)，每次訪問時(shí)均需要從服務(wù)器獲取頁(yè)面中的所有數(shù)據(jù)，通過APPCache，可以配置專用的Manifest文件，該文件包括了CACHE小節(jié)和NETWORK小節(jié)，在CACHE小節(jié)中配置的文件將被瀏覽器存儲(chǔ)在本地而無(wú)需從網(wǎng)絡(luò)中獲取，這在客觀上實(shí)現(xiàn)了程序的隱性安裝，加快了用戶的訪問速度，提升了用戶訪問體驗(yàn)。

5 系統(tǒng)運(yùn)行

本系統(tǒng)在平圩電廠4*600MW機(jī)組中得到運(yùn)行，主要信息包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理信息和辦公信息。如圖4所示。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)部分可以按照機(jī)組查看現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可查看歷史趨勢(shì)曲線；管理信息部分可以查看機(jī)組缺陷信息、生產(chǎn)日志、交接班日志信息等；辦公部分可以查看各部門工作計(jì)劃、燃煤調(diào)度計(jì)劃、通知公告等信息，并輔助有廠內(nèi)快速溝通、報(bào)警信息推送、關(guān)鍵參數(shù)推送等功能。

參考文獻(xiàn)：

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