鋼鐵企業(yè)多源數(shù)據(jù)匯聚技術分析

廖火根 新余鋼鐵集團有限公司發(fā)展規(guī)劃處

鋼鐵企業(yè)在我國現(xiàn)代化工業(yè)建設中發(fā)揮著至關重要的作用，社會經濟的轉型、產品種類與規(guī)格需求的增多，促使企業(yè)加快智能化、數(shù)字化生產制造進程。因此，有必要對企業(yè)數(shù)據(jù)組織技術、多源數(shù)據(jù)匯聚技術進行探討，以此促進鋼鐵企業(yè)轉型、發(fā)展。

一、鋼鐵企業(yè)中數(shù)據(jù)的多源性

EPR、EMS、MES等系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)多源數(shù)據(jù)的主要來源，從數(shù)據(jù)應用價值、目標出發(fā)，構建起的物聯(lián)網能夠對多源數(shù)據(jù)進行全面采集。因此，鋼鐵企業(yè)生產管理、質量管理、能源管理、環(huán)保管理、協(xié)作多樣性涉及多種數(shù)據(jù)源，為實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的有效匯聚，需要利用智能分析模塊將數(shù)據(jù)轉變成可分析的信息，根據(jù)外部變化以及內部變化對智能化、數(shù)字化管理計劃進行調整，最終完成價值創(chuàng)造。

二、鋼鐵企業(yè)能源管理項目需求

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2019年，我國全年生鐵、鋼材產量達到80937萬噸，同比增長5.3%、9.8%。目前，鋼鐵企業(yè)裝備達到了國際先進水平，為進一步提高能源管理效率與環(huán)保水平，需要匯聚各能源計量點數(shù)據(jù)，建立一套自動化采集、存儲、統(tǒng)計、處理的能源管理系統(tǒng)，并以報表形式展現(xiàn)車間日常生產能源消耗，從而保障工業(yè)技術安全，有效控制水、電、風、汽、氣的能源消耗，以此進一步提高多源數(shù)據(jù)的利用效率，實現(xiàn)生產環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控與管理。

三、鋼鐵企業(yè)多源數(shù)據(jù)匯聚技術

（一）數(shù)據(jù)采集

針對多源數(shù)據(jù)的采集，主要是利用通信網關將分散在生產管理各節(jié)點的能源數(shù)據(jù)進行匯聚，數(shù)據(jù)采集點位包括燒結廠、球團廠、煉鐵廠、煉鋼廠等，然后在匯聚層交換機的作用下，將多源數(shù)據(jù)傳輸至機房，由機房核心交換機遠程自動抓取、運算、存儲多源數(shù)據(jù)。通信網關中，每個子網被分配到不同的子網IP地址，與PLC控制系統(tǒng)相互獨立、協(xié)調工作，大容量內存為多源數(shù)據(jù)存儲與處理提供支撐，并可支持電源、CPU以及通訊冗余。

（二）數(shù)據(jù)計算

由于鋼鐵企業(yè)生產過程涉及多個方面，要想提取多源數(shù)據(jù)特征，需要利用維變換或是函數(shù)變換表達信息數(shù)據(jù)間的交換，并利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網等技術深入挖掘數(shù)據(jù)價值，以此保證多源數(shù)據(jù)匯聚的準確性與可靠性[1]。采用最小二乘法的偏相關函數(shù)預測鋼鐵企業(yè)能量的消耗，可針對生產過程中的實際問題，給予準確的評價。同時，可以根據(jù)生產過程場景的不同，利用相關性分析數(shù)據(jù)源與工程應用之間的關系，進而為智能化管理平臺的創(chuàng)建提供支撐。

（三）多源數(shù)據(jù)匯聚

1.數(shù)據(jù)匯聚

（1）實時數(shù)據(jù)

時序數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)是實時數(shù)據(jù)的兩大類型，其中，時序數(shù)據(jù)是指壓力、瞬時量、溫度等監(jiān)測值數(shù)據(jù)，具有較強的時間屬性，通過過濾、壓縮等降低無用時序數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)存儲空間的占用，進而提高數(shù)據(jù)庫利用效率。鋼鐵企業(yè)對時序數(shù)據(jù)的匯聚，主要是運用商業(yè)實時數(shù)據(jù)庫軟件讀取、存儲時序數(shù)據(jù)，能夠針對溫度、壓力、流量等生產環(huán)節(jié)監(jiān)測點數(shù)值以及工藝流程特點，對時序數(shù)據(jù)進行有針對性的采集與處理。計量數(shù)據(jù)是指消耗量、累積量、有功電度等數(shù)據(jù)，主要是運用流量計、儀表采集生產過程中的計量數(shù)據(jù)，包括吹氧量、高爐煤氣消耗量、吹氬量、環(huán)保監(jiān)測計量數(shù)據(jù)等，可通過緩存周期設定數(shù)值控制訪問數(shù)據(jù)的速度。

（2）關系數(shù)據(jù)

關系數(shù)據(jù)模型具有數(shù)據(jù)存儲功能高效、數(shù)據(jù)庫設計簡單、應用成熟、后期維護工作容易等特點。鋼鐵企業(yè)對關系數(shù)據(jù)的匯聚，主要是利用訂單數(shù)據(jù)、計劃數(shù)據(jù)等生成的生產制造計劃，運用SQL語句查詢、獲取數(shù)據(jù)。同時，打通生產管理與EPR系統(tǒng)之間的接口，對工藝流程、訂單信息等進行采集，在一級控制、二級通訊系統(tǒng)作用下，生產有關工藝參數(shù)、產品批次的實時關鍵信息，并根據(jù)外部變化以及內部變化，對生產作業(yè)計劃進行動態(tài)調整，從而加強各生產環(huán)節(jié)各節(jié)點的關系，實現(xiàn)生產計劃的自動化、智能化控制。鋼鐵企業(yè)生產過程中關系數(shù)據(jù)匯聚流程如圖1所示。

圖1 鋼鐵企業(yè)生產環(huán)節(jié)關系數(shù)據(jù)匯聚流程

（3）事件數(shù)據(jù)

事件數(shù)據(jù)則是指鋼鐵企業(yè)生產過程中產 品工藝參數(shù)、各類物料消耗，通過詳細定義來明確數(shù)據(jù)生產與采集系統(tǒng)之間的事件關系，從而運用事件數(shù)據(jù)記錄產品生產全過程。在鋼鐵企業(yè)生產環(huán)節(jié)，運用到的實時監(jiān)控設備有儀表、傳感器等，經過處理、分析之后反饋給生產工藝，以此避免安全事故的發(fā)生。

2.NMP模型

人員、原料、動力等相互協(xié)作、運動，最終完成鋼鐵企業(yè)的生產過程，使前后、主輔工序間相互作用、相互影響，產生的多源數(shù)據(jù)支持企業(yè)管理決策。為直觀地表征出多源數(shù)據(jù)匯聚技術優(yōu)勢，利用業(yè)務、時序、非結構三大類數(shù)據(jù)構建起智能化、數(shù)字化的統(tǒng)一管理平臺，以此集成生產過程中的生產管理、質量管理、能源管理、環(huán)保管理、協(xié)作多樣性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)節(jié)點、物料、屬性等方面的自由切換。首先，將鋼鐵企業(yè)公司看作廠節(jié)點、車間設備看作設備節(jié)點，通過規(guī)范化、標準化管理手段的運用，將不同類型物料消耗過程中產生的數(shù)據(jù)信息整合在一起。其次，依據(jù)狀態(tài)、計量數(shù)據(jù)對各指標、質量進行采集、存儲、計算，以此明確一條生產線的節(jié)點物料產出與消耗關系[2]。最后，利用事件數(shù)據(jù)連接物質流、能量流中的數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)源與目標的有效銜接，然后利用業(yè)務、事件、計量、時序數(shù)據(jù)等描述鋼鐵生產流程，從而實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的匯聚，經壓縮后存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3.數(shù)據(jù)標簽

數(shù)據(jù)標簽的形成，需要利用能源管理、MES、EPR、計量等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，運用TAG解析多源數(shù)據(jù)，與生產目標再次融合，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫的互動、交換。應用數(shù)據(jù)標簽類型有直接過程量、間接過程量，若一個獨立事件經融合成為高級事件，標簽中心便會重新定義多源數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)再組織奠定堅實基礎。同時，根據(jù)多源數(shù)據(jù)轉化為目標對象機制的不同，利用協(xié)議驅動外圍設備系統(tǒng)，促使數(shù)據(jù)產生者與數(shù)據(jù)消費者之間的聯(lián)系更加緊密，實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)匯聚技術在鋼鐵企業(yè)信息集成項目中的廣泛應用。

四、結論

綜上所述，隨著鋼鐵企業(yè)現(xiàn)代信息處理系統(tǒng)架構的逐漸完善，在分析企業(yè)關系數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)特點之后，利用NMP模型介紹智能化生產各個節(jié)點信息，以此為信息化應用系統(tǒng)服務，建立起完善的多源數(shù)據(jù)匯聚平臺，實現(xiàn)了能源信息的統(tǒng)一處理，進一步加快企業(yè)數(shù)字化、智能化建設進程。