基于NET框架與XML技術的工業鍋爐智能化監控系統設計

周小娟

(西安外事學院，陜西 西安 710077)

鍋爐是主要的供熱源，以煤等燃料為基礎，經特定工藝后達到化學能轉變為熱能的效果，并傳遞給水，隨之形成蒸汽或熱水。縱觀當前狀況，盡管鍋爐的市場占有率表現出持續提升的趨勢，但我國能源結構依然停留在以煤為主的階段，相較而言燃煤鍋爐的體量明顯更大。從工作特點來看，此類鍋爐自動化水平低、不具備優良的熱效率。而在鍋爐系統設計工作中，則要重點考慮節能與環保兩大問題，基于何種方式利用能源無疑是經濟發展水平的關鍵性影響因素。

1 控制系統組成

計算機是整個系統中最為核心的部分，并設置有PCI數據采集卡、執行器以及各類檢測器件，上位機具備軟件監控與分析功能，并輔以下位機，主要實現數據采集與控制。

2 鍋爐系統組成

鍋爐的基本功能在于產生持續性的熱水或蒸汽，轉移到汽輪機中達到發電的效果，或是進入到供熱管道中發生高效率的熱量交換，以便給生產提供支持。經上述流程后，低溫水會再次進入鍋爐中以便實行二次加熱，基于上述方式持續循環。作為一套完整的鍋爐系統，最為基礎的當屬鍋爐本體系統，此外還涉及輸煤系統、燃燒系統等多個部分。

3 工業鍋爐智能化監控系統設計

3.1 鍋爐控件的設計

控件的本質指的是基于數據的封裝格式，具備特定的方法與屬性。具體而言，方法是空間發揮出功能特性的基本前提，屬性則具備對數據的讀取操作能力。

考慮到系統開發效率問題，且為了提升后續系統維護的可行性，在本次鍋爐監控系統設計工作中，引入了豐富的Windows控件。實際工作中，鍋爐的實物仿照圖將處于持續被使用的狀態，為確保系統具有較好的可維護性，引入了微軟GDI+技術，在其支持下對單筒與雙筒兩大類控件做出程序編寫操作，經此處理后的控件經過封裝可演變為“...dll”文件，后續使用中可將文件添加至項目。對此，本部分則針對GDI+技術與控件做針對性分析。

GDI+指的是圖形設備接口，主要功能在于為Win系統與繪圖程序創建聯通渠道，以達到信息高效交流的效果，從實際應用的角度來看，則通過非動態鏈接庫的形式呈現出來，并進行內部集成。以aphics類為代表的多個繪圖類，基于對各功能類的靈活調動處理，可為用戶繪圖工作提供支持。

3.2 系統登錄及用戶管理界面的設計

鍋爐監控系統必須滿足安全運行的基本要求，登錄界面主要提供了登錄、退出與管理三項功能，用戶可通過特定的賬戶與密碼進入系統，用戶名采取的是唯一性原則，用戶根據自身想法設置密碼，形成安全責任機制，即用戶具備三次輸入密碼的權限，超出后將禁止登錄。此外，主界面中提供的注銷功能也可恢復至登錄界面，可滿足其他用戶的登錄需求，此舉的目的在于提升員工交接班的順暢性，在此過程中產生的各項操作都要得到有效記錄，所有用戶登錄信息都將保留。設置的管理按鍵主要面向的是管理員，但依然要輸入正確的密碼后方可進入系統中執行管理操作。

用戶管理界面的構成，可細分為注冊、密碼修改以及刪除三大模塊。為確保系統的安全性，系統額外增設了身份證驗證算法，要求所有用戶都提供真實有效的身份證信息，從而達到規避虛假信息的效果。新用戶注冊時根據自身實際情況選擇相對應的職位，而依據職位的不同系統會賦予針對性的操作權限，所有用戶信息都會被完整存儲于XML數據庫。

系統軟件設計工作中，主界面與登錄界面具有一致性，即都采取的是Form類，可基于委托事件達到數據高效傳遞的效果。此處提及的委托，可理解為是與C或C++中函數指針具有一致性的一種封裝類型，主要功能在于將一種方法以傳遞參數的形式實現向其他方法的傳遞。關于.Net中提及的事件，則具備關聯事件發送者與接受者的效果，為代理類的一種。具體而言，事件發送者指的是觸發某一事件的對象，而接受者則指的是針對該時間的處理方法。所以，事件機制的實現存在基本前提，即得到代理類的支持。

3.3 主顯示界面

主界面的功能較為豐富，可將鍋爐運行狀態及時呈現出來，除了常規的表格與曲線形式外，還具備情景再現的顯示功能；報警顯示的主要功能在于針對意外情況及時發出報警信號，不同問題所對應的報警聲音存在差異，便于監控人員及時發現問題，采取針對性處理措施；報警數據處理區主要服務于各類報警信息，可實現存儲、消除報警等。

用戶管理區位于右上側，主要功能在于顯示用戶的具體信息，諸如用戶名、退出操作等。存在注銷按鈕，點擊該處將會觸發系統，經確認后最終安全的退回登錄界面，經此操作后主界面處于失能狀態，呈現于界面上的控件都無法執行相關操作。

3.4 鍋爐顯示界面

系統設置有顯示界面，經采集卡后可獲得鍋爐運行的具體數據，將其轉移到上位機，最終通過顯示界面呈現出來，用戶以實際情況為準，可選擇單(雙)筒鍋爐模式，關于具體的內容如圖1所示。從顯示界面的構成來看，設置有手動輸入、數據采集以及熱平衡計算三大部分。經實際檢測后獲得具體數據，此時工程師可將其輸入至分析模塊中，以便求得鍋爐熱損失；以實際測量工位為準，將各個顯示框設置在與之相對應的位置上。下方呈現的內容指的是熱損失(q1-q6)顯示區，設置有精確計算與估算兩種模式，在二者的支持下可求得固體不完全燃燒熱損失(qa)，若要展開精確計算，最基礎的條件便是獲得灰渣、漏煤與飛灰三類物質中所含有的可燃物總量，若鍋爐控制過程中不具備實驗檢測的條件，便要考慮各燃煤鍋爐種類，分析呈現出的煤灰顏色，以此為基準確定qa值，本監控系統中設置有黑、淺黑、淺灰、灰四個等級，各自對應的熱損失值也存在差異。

3.5 表格顯示窗口

關于表格顯示窗口，具體內容如圖2所示。顯示項目較為豐富，常見有序號、監測點對應實測值、上下限值等，該表呈現出的數據會通過及時的方式呈現至鍋爐顯示界面中，而借助表格顯示形式，有助于用戶更為精準的觀察數據。該界面中設置有數據導出按鈕，可提供數據內容的打印功能，便于分析處理，此項操作前系統會檢測工控機運行狀態，分析其與打印機的連接狀況，并明確各驅動的安裝情況，最終順利完成打印。

圖1 鍋爐顯示界面

圖2 采集數據表格顯示窗口

3.6 趨勢線顯示窗口

基于曲線顯示界面，可將實際檢測結果繪制成曲線并將其呈現出來，從而反映檢測結果與時間所具備的變動關系，此舉便于監控人員針對鍋爐運行情況做出分析。本次系統設計中，具備三要素顯示能力，具體為汽包液位、爐膛壓力、蒸汽溫度。從整個曲線圖的構成(見圖3)來看，左側設置有屬性設置窗口，具體分為曲線顏色、圖形底色等多重屬性，此外還增設了一條平均值線，主要目的在于為用戶提供便捷的分析通道，可精確掌握鍋爐實際情況。

3.7 系統日志顯示窗口

此界面的主要功能在于呈現用戶的各項操作行為，所有的操作信息都會被有效整合，并完全存儲于XML數據庫中，對于用戶而言每做出一步操作都會被及時地記錄在數據庫中，這一功能的突出特點在于為后續故障分析提供了支持，可快速尋找到引發故障的原因，在短時間內將其解決，確保系統的穩定運行。

3.8 系統報表界面

此界面的主要功能在于呈現各個子系統的報警情況，從構成來看可分為過濾條件、搜索、顯示等多個模塊。從用戶的角度來看，借助過濾條件模塊能夠精準獲取到各項報警信息；而基于高級搜索模塊，可實現對數據庫數據的過濾效果，用戶能夠更為精準地掌握所需信息，整個操作過程具有高效化的特點，可有效展開數據觀測并分析。

圖3 趨勢線顯示窗口

4 結 論

本文基于工業鍋爐的運行情況，展開了智能化監控系統的設計工作，工控機作為上位機，具備數據顯示與分析、指令傳達等功能，下位機可實現對所得數據的深度分析與結果輸出，引入了微軟.NET框架，在其中利用C#執行編寫操作。整個系統設置有多個類型界面，如登錄界面、顯示界面、日志界面等，彼此協同工作，為用戶提供便捷化的使用體驗。總體上，本文設計的監控系統具有一定的參考價值，可為相關人員的設計工作提供指導。