環保數據合規性分布式控制系統

潘建雙 宋海洋 郭亮 方銳 陳明瀟 高鳳君

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司信息計量部，河北唐山 063200）

0.引言

鋼鐵冶煉過程中會產生大量的有害物質，為了使鋼鐵冶煉后的排放的氣體符合要求，通常使用環保設備對鋼鐵冶煉過程中產生的有害物質進行清除，使鋼鐵冶煉過程中排放的氣體符合環保要求。但是，現有技術中在使用環保設備對鋼鐵冶煉過程中產生的有害物質進行清除時，通常使用在線監測系統采集環保排放數據和部分生產數據，僅需要確定環保排放數據符合環保要求即可，已無法滿足國家生態環境部提出對于生產工序不可中斷的，要提供分布式控制系統一年以上數據記錄，以自證達到減排比例的要求。從而，亟需一種能夠對環保排放數據的真實性進行驗證的系統[1]。

1.系統實現技術

1.1 數據集成

通過開發不同的數據接口實現不同系統的數據互通，將多個系統中環保數據、環保設備運行數據和生產數據采集到SCADA平臺[2]。

（1）HJ212解析轉發接口，搭建解析服務器系統，從能環部環保系統現場采集設備發送的數據包進行數據解析，并將解析的數據通過ModbusTCP協議轉發到SCADA平臺；（2）關系型數據庫Oracle數據接口，從數據庫獲取產量信息數據，轉發到SCADA平臺；（3）PI數據接口，使用PI系統的OPCserver服務，打通數據從底層數據采集到上層應用的接口，使數據進入到SCADA平臺；（4）報表分析系統接口，將PES系統采集的產量數據、PI系統采集的環保設施參數數據、環境在線監測系統采集的環境因子監測數據發送到管理系統的數據庫中供報表分析功能使用。

1.2 建立關聯性

根據區域、設備和時間，建立環保數據、環保設備運行數據和生產數據的關聯性，并通過開發的數據合規性分布式控制系統同時呈現在PC終端上，實時監控數據的變化的同時，從3個維度匹配展示、驗證各自的真實性。

所述環保數據包括煙氣顆粒物濃度、氮氧化物和二氧化硫等，所述環保設備運行數據包括除塵器風機電流數據，壓差數據和風量數據等，所述生產數據包括煤氣使用量、煤氣發生量、出鐵開始和結束時間等。

2.系統實現方案

2.1 數據采集

將未采集到系統中的環保數據、環保設備運行數據和生產數據，通過配置KEPSeverEX軟件和組態軟件的數據采集機將其從PLC系統采集到PI數據庫，最后將采集到的數據傳輸到SCADA數據庫[3]。

將PES系統、環境在線監測系統和能源生產調度系統已采集的所需數據，通過開發的數據通訊接口將其傳輸到SCADA數據庫。

2.2 建立系統模塊

環保數據合規性分布式控制系統，其包括數據監測模塊，數據采集模塊，數據解析模塊，數據存儲模塊和數據分析模塊，其中數據監測模塊，用于實時監測環保數據，環保設備運行數據和生產數據；數據采集模塊，用于與數據監測模塊相連，將數據監測模塊實時監測到的所述環保數據、所述環保設備運行數據和所述生產數據傳輸給數據解析模塊；數據解析模塊，用于實時解析數據采集模塊傳輸的所述環保數據、所述環保設備運行數據和所述生產數據，獲取與所述環保數據對應的環保計量數據，與所述環保設備運行數據對應的環保設備運行計量數據和與所述生產數據對應的生產計量數據；數據存儲模塊，用于存儲實時解析到的所述環保計量數據、所述環保設備運行計量數據和所述生產計量數據；數據分析模塊，用于與數據存儲模塊通信連接，分析所述環計量析數據、所述環保設備運行計量數據和所述生產計量數據，得到分析結果[4]。

同時，還包括信號轉換模塊，用于與所述數據監測模塊通信連通，用于將所述數據監測模塊實時監測到的所述環保數據、所述環保設備運行數據和所述生產數據，從模擬信號轉換為數字信號，并將轉換為數字信號的所述環保數據、所述環保設備運行數據和所述生產數據傳輸給所述數據采集模塊。

在實際應用過程中，數據存儲模塊包括：接收單元，用于接收數據解析模塊所解析出的實時計量數據；存儲單元，用于將接收到的計量數據在數據庫中進行顯示和存儲；編輯單元，用于編輯接收到的計量數據相關的名稱、地址等信息；轉發單元，用于將接收并存儲的計量數據轉發到數據分析模塊。以及數據分析模塊包括：接收單元，所述接收單元用于接收數據存儲模塊轉發的實時計量數據；編輯單元，所述編輯單元用于編輯接收到的實時計量數據；顯示單元，所述顯示單元用于顯示、監測接收到的實時計量數據變化趨勢；其中，所述編輯單元用于編輯接收到的實時計量數據趨勢功能的開始時間、時間跨度、啟?？缍孺i、前一個跨度、前半個跨度、后半個跨度、后一個跨度、同步至新的、啟停自動滾動、放大至50%、縮小至50%、取消最近一次縮放、啟停方框縮放、編輯跨度、編輯垂直標定等，以及導出功能所需導出的計量數據時間跨度[5]。

3.系統實現

3.1 預期實現效果

通過圖形化方式直觀展示煉鐵部、煉鋼部、熱軋部、鋼軋部、燒結球團、套筒窯等主要生產區域煙氣顆粒物濃度、除塵器風機電流數據和產、耗的生產數據等數據的概覽。

每個單一區域可直觀顯示同一區域內監測到的環保數據、環保設備運行數據和生產數據，并在同一時間坐標軸進行同步匹配、展示。從而，可實現從3個維度匹配展示、驗證各自的真實性。同時，用戶可根據各自的需求在編輯單元調整各自的需要展示的內容。

3.2 其他系統功能

（1）歷史數據查詢。針對不同時間階段、不同用戶、不同對象/單元，可以查詢環保監測數據與環保設備數據、產線產量數據等內容。在歷史回放的模式下，界面各個組件將依照回放時間段存儲的歷史數據變化情況，除以報表和曲線的方式來進行表示和查詢。歷史回放的時間，速度等參數均可調整，支持快進、慢進、暫停等播放模式[6]。

（2）報警管理。采用樹形結構的區域及報警組對象方式進行管理報警，支持精確多維定位報警信息，方便查找與管理；客戶端能顯示和確認來自分布式網絡上任何服務器上的實時報警；支持網絡報警及操作事件的數據斷線存儲，并具備自動恢復功能。

（3）報表管理。系統能夠顯示和查詢環保數據、環保設備運行數據和生產數據的實時數據，歷史數據，外部關系數據庫數據，實現統計報表無紙化。

（4）用戶管理。系統管理員及用戶賬戶管理，可實現添加、刪除、權限修改、禁用啟用等功能。根據系統所設置的安全規則，用戶被指定不同的用戶角色，只能訪問自己被授權的資源。在系統層面上區分出功能權限與數據權限。功能權限，只能訪問被賦予權限的內容，包括頁面及功能按鈕等；數據權限，每個用戶同樣也只能訪問被賦予權限的數據而不能訪問其余的數據。

4.結論

通過建設環保數據合規性分布式控制系統，建立了環保數據、環保設備運行數據和生產數據的關聯性，從3個維度匹配展示、驗證了數據的真實性。實現了三者的同步顯示、實時監測和趨勢分析。為預判環保指標變化趨勢，有效的監控環保數據變化提供了可靠保障。