环保数据合规性分布式控制系统

2021-11-28潘建双宋海洋郭亮方锐陈明潇高凤君

中国科技纵横 2021年6期

潘建双宋海洋郭亮方锐陈明潇高凤君

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司信息计量部，河北唐山 063200）

0.引言

钢铁冶炼过程中会产生大量的有害物质，为了使钢铁冶炼后的排放的气体符合要求，通常使用环保设备对钢铁冶炼过程中产生的有害物质进行清除，使钢铁冶炼过程中排放的气体符合环保要求。但是，现有技术中在使用环保设备对钢铁冶炼过程中产生的有害物质进行清除时，通常使用在线监测系统采集环保排放数据和部分生产数据，仅需要确定环保排放数据符合环保要求即可，已无法满足国家生态环境部提出对于生产工序不可中断的，要提供分布式控制系统一年以上数据记录，以自证达到减排比例的要求。从而，亟需一种能够对环保排放数据的真实性进行验证的系统[1]。

1.系统实现技术

1.1 数据集成

通过开发不同的数据接口实现不同系统的数据互通，将多个系统中环保数据、环保设备运行数据和生产数据采集到SCADA平台[2]。

（1）HJ212解析转发接口，搭建解析服务器系统，从能环部环保系统现场采集设备发送的数据包进行数据解析，并将解析的数据通过ModbusTCP协议转发到SCADA平台；（2）关系型数据库Oracle数据接口，从数据库获取产量信息数据，转发到SCADA平台；（3）PI数据接口，使用PI系统的OPCserver服务，打通数据从底层数据采集到上层应用的接口，使数据进入到SCADA平台；（4）报表分析系统接口，将PES系统采集的产量数据、PI系统采集的环保设施参数数据、环境在线监测系统采集的环境因子监测数据发送到管理系统的数据库中供报表分析功能使用。

1.2 建立关联性

根据区域、设备和时间，建立环保数据、环保设备运行数据和生产数据的关联性，并通过开发的数据合规性分布式控制系统同时呈现在PC终端上，实时监控数据的变化的同时，从3个维度匹配展示、验证各自的真实性。

所述环保数据包括烟气颗粒物浓度、氮氧化物和二氧化硫等，所述环保设备运行数据包括除尘器风机电流数据，压差数据和风量数据等，所述生产数据包括煤气使用量、煤气发生量、出铁开始和结束时间等。

2.系统实现方案

2.1 数据采集

将未采集到系统中的环保数据、环保设备运行数据和生产数据，通过配置KEPSeverEX软件和组态软件的数据采集机将其从PLC系统采集到PI数据库，最后将采集到的数据传输到SCADA数据库[3]。

将PES系统、环境在线监测系统和能源生产调度系统已采集的所需数据，通过开发的数据通讯接口将其传输到SCADA数据库。

2.2 建立系统模块

环保数据合规性分布式控制系统，其包括数据监测模块，数据采集模块，数据解析模块，数据存储模块和数据分析模块，其中数据监测模块，用于实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据；数据采集模块，用于与数据监测模块相连，将数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给数据解析模块；数据解析模块，用于实时解析数据采集模块传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取与所述环保数据对应的环保计量数据，与所述环保设备运行数据对应的环保设备运行计量数据和与所述生产数据对应的生产计量数据；数据存储模块，用于存储实时解析到的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据；数据分析模块，用于与数据存储模块通信连接，分析所述环计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果[4]。

同时，还包括信号转换模块，用于与所述数据监测模块通信连通，用于将所述数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给所述数据采集模块。

在实际应用过程中，数据存储模块包括：接收单元，用于接收数据解析模块所解析出的实时计量数据；存储单元，用于将接收到的计量数据在数据库中进行显示和存储；编辑单元，用于编辑接收到的计量数据相关的名称、地址等信息；转发单元，用于将接收并存储的计量数据转发到数据分析模块。以及数据分析模块包括：接收单元，所述接收单元用于接收数据存储模块转发的实时计量数据；编辑单元，所述编辑单元用于编辑接收到的实时计量数据；显示单元，所述显示单元用于显示、监测接收到的实时计量数据变化趋势；其中，所述编辑单元用于编辑接收到的实时计量数据趋势功能的开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50%、缩小至50%、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度、编辑垂直标定等，以及导出功能所需导出的计量数据时间跨度[5]。

3.系统实现

3.1 预期实现效果

通过图形化方式直观展示炼铁部、炼钢部、热轧部、钢轧部、烧结球团、套筒窑等主要生产区域烟气颗粒物浓度、除尘器风机电流数据和产、耗的生产数据等数据的概览。

每个单一区域可直观显示同一区域内监测到的环保数据、环保设备运行数据和生产数据，并在同一时间坐标轴进行同步匹配、展示。从而，可实现从3个维度匹配展示、验证各自的真实性。同时，用户可根据各自的需求在编辑单元调整各自的需要展示的内容。

3.2 其他系统功能

（1）历史数据查询。针对不同时间阶段、不同用户、不同对象/单元，可以查询环保监测数据与环保设备数据、产线产量数据等内容。在历史回放的模式下，界面各个组件将依照回放时间段存储的历史数据变化情况，除以报表和曲线的方式来进行表示和查询。历史回放的时间，速度等参数均可调整，支持快进、慢进、暂停等播放模式[6]。

（2）报警管理。采用树形结构的区域及报警组对象方式进行管理报警，支持精确多维定位报警信息，方便查找与管理；客户端能显示和确认来自分布式网络上任何服务器上的实时报警；支持网络报警及操作事件的数据断线存储，并具备自动恢复功能。

（3）报表管理。系统能够显示和查询环保数据、环保设备运行数据和生产数据的实时数据，历史数据，外部关系数据库数据，实现统计报表无纸化。

（4）用户管理。系统管理员及用户账户管理，可实现添加、删除、权限修改、禁用启用等功能。根据系统所设置的安全规则，用户被指定不同的用户角色，只能访问自己被授权的资源。在系统层面上区分出功能权限与数据权限。功能权限，只能访问被赋予权限的内容，包括页面及功能按钮等；数据权限，每个用户同样也只能访问被赋予权限的数据而不能访问其余的数据。