基于NET框架与XML技术的工业锅炉智能化监控系统设计

周小娟

(西安外事学院，陕西 西安 710077)

锅炉是主要的供热源，以煤等燃料为基础，经特定工艺后达到化学能转变为热能的效果，并传递给水，随之形成蒸汽或热水。纵观当前状况，尽管锅炉的市场占有率表现出持续提升的趋势，但我国能源结构依然停留在以煤为主的阶段，相较而言燃煤锅炉的体量明显更大。从工作特点来看，此类锅炉自动化水平低、不具备优良的热效率。而在锅炉系统设计工作中，则要重点考虑节能与环保两大问题，基于何种方式利用能源无疑是经济发展水平的关键性影响因素。

1 控制系统组成

计算机是整个系统中最为核心的部分，并设置有PCI数据采集卡、执行器以及各类检测器件，上位机具备软件监控与分析功能，并辅以下位机，主要实现数据采集与控制。

2 锅炉系统组成

锅炉的基本功能在于产生持续性的热水或蒸汽，转移到汽轮机中达到发电的效果，或是进入到供热管道中发生高效率的热量交换，以便给生产提供支持。经上述流程后，低温水会再次进入锅炉中以便实行二次加热，基于上述方式持续循环。作为一套完整的锅炉系统，最为基础的当属锅炉本体系统，此外还涉及输煤系统、燃烧系统等多个部分。

3 工业锅炉智能化监控系统设计

3.1 锅炉控件的设计

控件的本质指的是基于数据的封装格式，具备特定的方法与属性。具体而言，方法是空间发挥出功能特性的基本前提，属性则具备对数据的读取操作能力。

考虑到系统开发效率问题，且为了提升后续系统维护的可行性，在本次锅炉监控系统设计工作中，引入了丰富的Windows控件。实际工作中，锅炉的实物仿照图将处于持续被使用的状态，为确保系统具有较好的可维护性，引入了微软GDI+技术，在其支持下对单筒与双筒两大类控件做出程序编写操作，经此处理后的控件经过封装可演变为“...dll”文件，后续使用中可将文件添加至项目。对此，本部分则针对GDI+技术与控件做针对性分析。

GDI+指的是图形设备接口，主要功能在于为Win系统与绘图程序创建联通渠道，以达到信息高效交流的效果，从实际应用的角度来看，则通过非动态链接库的形式呈现出来，并进行内部集成。以aphics类为代表的多个绘图类，基于对各功能类的灵活调动处理，可为用户绘图工作提供支持。

3.2 系统登录及用户管理界面的设计

锅炉监控系统必须满足安全运行的基本要求，登录界面主要提供了登录、退出与管理三项功能，用户可通过特定的账户与密码进入系统，用户名采取的是唯一性原则，用户根据自身想法设置密码，形成安全责任机制，即用户具备三次输入密码的权限，超出后将禁止登录。此外，主界面中提供的注销功能也可恢复至登录界面，可满足其他用户的登录需求，此举的目的在于提升员工交接班的顺畅性，在此过程中产生的各项操作都要得到有效记录，所有用户登录信息都将保留。设置的管理按键主要面向的是管理员，但依然要输入正确的密码后方可进入系统中执行管理操作。

用户管理界面的构成，可细分为注册、密码修改以及删除三大模块。为确保系统的安全性，系统额外增设了身份证验证算法，要求所有用户都提供真实有效的身份证信息，从而达到规避虚假信息的效果。新用户注册时根据自身实际情况选择相对应的职位，而依据职位的不同系统会赋予针对性的操作权限，所有用户信息都会被完整存储于XML数据库。

系统软件设计工作中，主界面与登录界面具有一致性，即都采取的是Form类，可基于委托事件达到数据高效传递的效果。此处提及的委托，可理解为是与C或C++中函数指针具有一致性的一种封装类型，主要功能在于将一种方法以传递参数的形式实现向其他方法的传递。关于.Net中提及的事件，则具备关联事件发送者与接受者的效果，为代理类的一种。具体而言，事件发送者指的是触发某一事件的对象，而接受者则指的是针对该时间的处理方法。所以，事件机制的实现存在基本前提，即得到代理类的支持。

3.3 主显示界面

主界面的功能较为丰富，可将锅炉运行状态及时呈现出来，除了常规的表格与曲线形式外，还具备情景再现的显示功能；报警显示的主要功能在于针对意外情况及时发出报警信号，不同问题所对应的报警声音存在差异，便于监控人员及时发现问题，采取针对性处理措施；报警数据处理区主要服务于各类报警信息，可实现存储、消除报警等。

用户管理区位于右上侧，主要功能在于显示用户的具体信息，诸如用户名、退出操作等。存在注销按钮，点击该处将会触发系统，经确认后最终安全的退回登录界面，经此操作后主界面处于失能状态，呈现于界面上的控件都无法执行相关操作。

3.4 锅炉显示界面

系统设置有显示界面，经采集卡后可获得锅炉运行的具体数据，将其转移到上位机，最终通过显示界面呈现出来，用户以实际情况为准，可选择单(双)筒锅炉模式，关于具体的内容如图1所示。从显示界面的构成来看，设置有手动输入、数据采集以及热平衡计算三大部分。经实际检测后获得具体数据，此时工程师可将其输入至分析模块中，以便求得锅炉热损失；以实际测量工位为准，将各个显示框设置在与之相对应的位置上。下方呈现的内容指的是热损失(q1-q6)显示区，设置有精确计算与估算两种模式，在二者的支持下可求得固体不完全燃烧热损失(qa)，若要展开精确计算，最基础的条件便是获得灰渣、漏煤与飞灰三类物质中所含有的可燃物总量，若锅炉控制过程中不具备实验检测的条件，便要考虑各燃煤锅炉种类，分析呈现出的煤灰颜色，以此为基准确定qa值，本监控系统中设置有黑、浅黑、浅灰、灰四个等级，各自对应的热损失值也存在差异。

3.5 表格显示窗口

关于表格显示窗口，具体内容如图2所示。显示项目较为丰富，常见有序号、监测点对应实测值、上下限值等，该表呈现出的数据会通过及时的方式呈现至锅炉显示界面中，而借助表格显示形式，有助于用户更为精准的观察数据。该界面中设置有数据导出按钮，可提供数据内容的打印功能，便于分析处理，此项操作前系统会检测工控机运行状态，分析其与打印机的连接状况，并明确各驱动的安装情况，最终顺利完成打印。

图1 锅炉显示界面

图2 采集数据表格显示窗口

3.6 趋势线显示窗口

基于曲线显示界面，可将实际检测结果绘制成曲线并将其呈现出来，从而反映检测结果与时间所具备的变动关系，此举便于监控人员针对锅炉运行情况做出分析。本次系统设计中，具备三要素显示能力，具体为汽包液位、炉膛压力、蒸汽温度。从整个曲线图的构成(见图3)来看，左侧设置有属性设置窗口，具体分为曲线颜色、图形底色等多重属性，此外还增设了一条平均值线，主要目的在于为用户提供便捷的分析通道，可精确掌握锅炉实际情况。

3.7 系统日志显示窗口

此界面的主要功能在于呈现用户的各项操作行为，所有的操作信息都会被有效整合，并完全存储于XML数据库中，对于用户而言每做出一步操作都会被及时地记录在数据库中，这一功能的突出特点在于为后续故障分析提供了支持，可快速寻找到引发故障的原因，在短时间内将其解决，确保系统的稳定运行。

3.8 系统报表界面

此界面的主要功能在于呈现各个子系统的报警情况，从构成来看可分为过滤条件、搜索、显示等多个模块。从用户的角度来看，借助过滤条件模块能够精准获取到各项报警信息；而基于高级搜索模块，可实现对数据库数据的过滤效果，用户能够更为精准地掌握所需信息，整个操作过程具有高效化的特点，可有效展开数据观测并分析。

图3 趋势线显示窗口

4 结 论

本文基于工业锅炉的运行情况，展开了智能化监控系统的设计工作，工控机作为上位机，具备数据显示与分析、指令传达等功能，下位机可实现对所得数据的深度分析与结果输出，引入了微软.NET框架，在其中利用C#执行编写操作。整个系统设置有多个类型界面，如登录界面、显示界面、日志界面等，彼此协同工作，为用户提供便捷化的使用体验。总体上，本文设计的监控系统具有一定的参考价值，可为相关人员的设计工作提供指导。