信息化集成系統(tǒng)在余熱發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測中的應(yīng)用

摘要：詳細(xì)介紹了信息化集成系統(tǒng)在管理地域分散、數(shù)量多、規(guī)模小的余熱電廠上的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)的架構(gòu)，各種數(shù)據(jù)采集的技術(shù)原理、方法，重點(diǎn)闡述了各項(xiàng)功能應(yīng)用及在余熱發(fā)電管理中起到的效力與價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信息化;余熱發(fā)電;遠(yuǎn)程監(jiān)測;集成系統(tǒng)

0 ? ?引言

本系統(tǒng)是為中節(jié)能余熱發(fā)電總部建設(shè)的一套遠(yuǎn)程監(jiān)測集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對10個(gè)分散的余熱電廠的集中管理和經(jīng)營分析。通過該系統(tǒng)，不僅能有效管理各電廠的生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)等工作，還可根據(jù)經(jīng)營需要自動(dòng)獲取各廠的各項(xiàng)生產(chǎn)和管理指標(biāo);同時(shí)也能為各電廠提供強(qiáng)有力的遠(yuǎn)程技術(shù)支持，解放勞動(dòng)力，精簡崗位配置，減少人員出差頻率，改進(jìn)現(xiàn)有工作模式和效率，提升電廠和總部的管理水平和運(yùn)營效益。

1 ? ?系統(tǒng)主要功能

該系統(tǒng)主要功能是建立四大業(yè)務(wù)內(nèi)容和支持性數(shù)據(jù)庫。

（1）四大業(yè)務(wù)內(nèi)容包括：1）宏觀經(jīng)營分析，便于高層對各廠的經(jīng)營管理;2）流程圖監(jiān)測，包含生產(chǎn)流程演示及現(xiàn)場溝通;3）安全管理，風(fēng)險(xiǎn)提示及各類生產(chǎn)分析、指標(biāo)分析等;4）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理，縱向、橫向的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)分析。

（2）建立支持性數(shù)據(jù)庫，以提供廠級性能的計(jì)算和分析。

2 ? ?系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)總圖如圖1所示。

2.1 ? ?系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)集中部署在余熱發(fā)電管理總部（成都），下屬電廠（分布在7省10個(gè)地方）僅部署數(shù)據(jù)采集站。

（1）總部部署及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?？偛考胁渴鹑哂鄬?shí)時(shí)庫服務(wù)器，通過防火墻/VPN接收來自各電廠采集站的OPC數(shù)據(jù);集中部署關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，僅對服務(wù)器網(wǎng)段開放;集中部署應(yīng)用服務(wù)器，供總部、各電廠的授權(quán)用戶進(jìn)行訪問，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控分析以及綜合管理業(yè)務(wù)。

（2）電廠部署及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。各電廠通過中控IOserver采集機(jī)實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的采集，然后把數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成OPC數(shù)據(jù)，并以O(shè)PC的方式對外傳送。電廠出口防火墻支持VPN功能，可使現(xiàn)場系統(tǒng)免受外網(wǎng)攻擊，并與總部建立VPN連接。電廠的終端經(jīng)過授權(quán)可通過總部系統(tǒng)訪問各廠數(shù)據(jù)。電廠有三類底層數(shù)據(jù)：DCS系統(tǒng)、智能儀表、NCS系統(tǒng)。針對不同場景采用不同的采集方案：DCS與IOserver采用OPC通信，NCS與IOServer采用IEC104通信，智能儀表采用485串接Modbus/TCP與IOserver通信。

2.2 ? ?存儲(chǔ)架構(gòu)

系統(tǒng)有大量關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)，這些數(shù)據(jù)的可靠性、可訪問性非常重要。根據(jù)信息的重要性，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)存放在獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備中。在常規(guī)配置基礎(chǔ)上，存儲(chǔ)配置使用雙控冗余，容量達(dá)到10 TB，并支持后續(xù)擴(kuò)展。

2.3 ? ?實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫規(guī)模

系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為4萬點(diǎn)的管理規(guī)模。

3 ? ?生產(chǎn)信息系統(tǒng)

系統(tǒng)涉及多個(gè)生產(chǎn)區(qū)域，分散在各地，互相之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，是基于分布式部署要求的技術(shù)架構(gòu)，也是MES的基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)，所有的MES模型、應(yīng)用模塊都在該平臺(tái)上開發(fā)，模塊之間具有良好的協(xié)作性，也為各個(gè)應(yīng)用模塊帶來良好的兼容性和可擴(kuò)展性。集成系統(tǒng)主要包括信息集成平臺(tái)和工廠建模平臺(tái)兩部分。

3.1 ? ?信息集成平臺(tái)

信息集成平臺(tái)分為單位組織管理、權(quán)限管理、總分廠管理、菜單分組管理四大部分。

（1）單位組織管理。系統(tǒng)提供層級機(jī)構(gòu)和用戶組機(jī)構(gòu)，滿足機(jī)構(gòu)復(fù)雜、靈活的矩陣式組織模型的管理要求。

（2）權(quán)限管理。系統(tǒng)通過設(shè)置各類操作權(quán)限和組織機(jī)構(gòu)，來密切配合應(yīng)用分工與業(yè)務(wù)權(quán)限管理功能。

（3）總部與分廠管理?？偡謴S管理是總部集成分廠信息的基礎(chǔ)模塊，包括數(shù)據(jù)源引用及流程圖引用兩塊功能。通過遠(yuǎn)程WebService接口封裝，枚舉分廠畫面，實(shí)現(xiàn)總部直接查看分廠畫面的功能。

（4）菜單分組管理。菜單分組管理是對整個(gè)平臺(tái)的所有菜單進(jìn)行二次分組，允許管理員通過在線組態(tài)的方式，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行菜單的重組，包括新建子菜單、菜單分組、用戶自定義分組。

3.2 ? ?生產(chǎn)管理應(yīng)用

Web應(yīng)用通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)可以開發(fā)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的Web綜合應(yīng)用平臺(tái)，主要功能包括流程圖監(jiān)測、趨勢分析、數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)報(bào)警等。用戶利用Web瀏覽器訪問系統(tǒng)，可隨時(shí)隨地監(jiān)測各電廠生產(chǎn)運(yùn)行。

（1）數(shù)據(jù)采集。采集數(shù)據(jù)采包含10個(gè)電廠的10套DCS數(shù)據(jù)、10套NCS數(shù)據(jù)以及30套智能電表數(shù)據(jù)。

（2）流程圖監(jiān)測?？偛考斜O(jiān)測各電廠流程圖300幅，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場遠(yuǎn)程同步，便于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析、技術(shù)指導(dǎo)。

（3）趨勢分析。用戶可以在辦公網(wǎng)上登錄系統(tǒng)后對系統(tǒng)中任意一個(gè)位號的過程變量實(shí)時(shí)、歷史趨勢進(jìn)行查詢?？赏瑫r(shí)顯示多條曲線，便于進(jìn)行對比分析;可以自定義坐標(biāo)，便于查看對比;可以放大曲線的任意區(qū)域，精確觀察變化細(xì)節(jié)。

（4）報(bào)警管理。實(shí)時(shí)報(bào)警可以通過在流程圖組態(tài)過程中進(jìn)行報(bào)警組態(tài)，將報(bào)警的觸發(fā)條件和參數(shù)，如高限、低限報(bào)警等輸入到報(bào)警數(shù)據(jù)庫中，然后將實(shí)際獲取到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與報(bào)警設(shè)置參數(shù)進(jìn)行比對，再根據(jù)比對的結(jié)果進(jìn)行聲光預(yù)警提示，告知管理人員生產(chǎn)出現(xiàn)異常。

（5）指標(biāo)對比分析。在對比分析上，系統(tǒng)提供橫向、縱向?qū)Ρ确治龉δ埽瑢?shí)現(xiàn)對往年同期指標(biāo)對比分析、各電廠之間對比分析、機(jī)組之間對比分析等。通過對比分析找出原因，分析差距，采取對應(yīng)的措施，提高生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)。

（6）能耗分析。能耗統(tǒng)計(jì)分析管理將系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和整理，結(jié)合運(yùn)行計(jì)劃和檢修計(jì)劃的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)能效統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)行和決策支持、考核及監(jiān)察等管理應(yīng)用，為總部提供綜合信息查詢分析手段，實(shí)現(xiàn)能源過程全面管理。

（7）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。實(shí)現(xiàn)對企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，主要包含發(fā)電量、供電量、生產(chǎn)重要指標(biāo)、能耗指標(biāo)、碳排放、折標(biāo)煤等，對企業(yè)的用電等重要生產(chǎn)成本指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（8）報(bào)表管理。

1）統(tǒng)計(jì)報(bào)表。報(bào)表其數(shù)據(jù)來源于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，利用報(bào)表組態(tài)工具實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理和分析，編制各種應(yīng)用報(bào)表。用戶可以通過Internet跟進(jìn)權(quán)限實(shí)時(shí)掌握報(bào)表信息。

2）分析決策報(bào)表。提供報(bào)表分析工具以及相應(yīng)的豐富展示界面（如棒圖、曲線、堆積等），對系統(tǒng)內(nèi)的各類生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與展示，對于同系列數(shù)據(jù)支持橫向、縱向?qū)Ρ?實(shí)現(xiàn)總部、電廠兩級數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于管理層決策分析。

（9）事故分析。系統(tǒng)可對電廠各類安全事故取樣、歸檔，真實(shí)、完整反演機(jī)電事故過程，即使系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了很大變化也能真實(shí)地反映當(dāng)時(shí)情況。通過對事故歷史數(shù)據(jù)的回放和查看，對事故發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)分析，找出事故原因。在事故數(shù)據(jù)回放中，總部與電廠DCS數(shù)據(jù)一致，為事故分析提供原始數(shù)據(jù)。

（10）其他功能。系統(tǒng)具備Web發(fā)布、權(quán)限控制、手機(jī)訪問、外圍接入、模塊擴(kuò)展等功能。

4 ? ?系統(tǒng)配置

4.1 ? ?總部配置

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2套;關(guān)系庫服務(wù)器1套;應(yīng)用服務(wù)器2套;磁盤陣列1套;光纖交換機(jī)1套;網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1套;防火墻1套;KVM 1臺(tái);機(jī)柜1套;UPS 1套;操作站2臺(tái)。

4.2 ? ?電廠配置

服務(wù)器10套;防火墻10套;串口服務(wù)器10套;網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)10套。

4.3 ? ?電廠數(shù)據(jù)接口

DCS接口：和利時(shí)3套;中控1套;ABB 2套;科遠(yuǎn)1套;AB 3套。NCS接口：南自1套;京能5套;許繼4套。

5 ? ?系統(tǒng)集成的應(yīng)用效果

5.1 ? ?實(shí)現(xiàn)效果

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總部與各電廠信息集成、共享，實(shí)時(shí)掌握分廠現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)及生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的多維度統(tǒng)計(jì)分析。具有5個(gè)顯著效果：數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化、監(jiān)控可視化、信息集成化、管理遠(yuǎn)程化、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)化。

5.2 ? ?系統(tǒng)成效

辦公：系統(tǒng)接入Internet，可滿足多場景下的辦公需求，支持移動(dòng)應(yīng)用，提高業(yè)務(wù)處理便捷性。

生產(chǎn)管理：提高生產(chǎn)異常信息獲取的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，實(shí)施掌控生產(chǎn)經(jīng)營情況，降低異常風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)整合減少信息孤島，降低人員工作量，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為管理決策提供支持。如圖2所示，系統(tǒng)自動(dòng)形成的各電廠經(jīng)營分析趨勢圖直觀、準(zhǔn)確、高效。

6 ? ?結(jié)語

集成系統(tǒng)的應(yīng)用改變了余熱發(fā)電遠(yuǎn)程管理的方式，減少了崗位配置和差旅頻率，從而降低了人工成本，提升了余熱發(fā)電總部與各分廠的生產(chǎn)和管理效率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 崔樹銀，錢虹.發(fā)電企業(yè)信息化[M].2版.北京：中國電力出版社，2014.

[2] 馬永光，陸振國，林永君.基于Internet的電廠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（2）：80-83.

[3] 張紅先，曹一家，汪新秀.一種基于Web技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（6）：33-35.

收稿日期：2020-02-22

作者簡介：唐永強(qiáng)（1983—），男，四川安岳人，工程師，主要從事電氣工程與余熱發(fā)電相關(guān)的自動(dòng)化、信息化工作。