龍紅葉，熊 峰，胡小梅，李力生

LONG Hong-ye1,XIONG Feng1,HU Xiao-mei1,LI Li-sheng2

（1. 上海大學(xué) 上海市機(jī)械自動(dòng)化與機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200072；2. 上海高橋捷派克石化工程建設(shè)有限公司，上海 200137）

0 引言

石化行業(yè)作為六大高耗能、高排放的行業(yè)之一，節(jié)能減排工作任重道遠(yuǎn)。目前各石化企業(yè)節(jié)能減排工作的重點(diǎn)大都集中于改變資源狀況、改進(jìn)原料路線、提高產(chǎn)能規(guī)模和優(yōu)化系統(tǒng)流程等，對(duì)通過提高裝置設(shè)施運(yùn)維水平以確保長周期平穩(wěn)運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排方面研究較少。隨著各行各業(yè)都進(jìn)入高科技信息化時(shí)代，石化運(yùn)維也針對(duì)當(dāng)前石化運(yùn)維服務(wù)逐步從傳統(tǒng)的注重專業(yè)技術(shù)能力和應(yīng)急響應(yīng)向“全天候、多專業(yè)”的“一站式”服務(wù)轉(zhuǎn)換發(fā)展的趨勢(shì)，充分發(fā)揮自身專業(yè)齊全和技術(shù)實(shí)力雄厚的優(yōu)勢(shì)，總結(jié)和提煉多年來為各行業(yè)內(nèi)石化生產(chǎn)企業(yè)提供多種不同專業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)維服務(wù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，積極開展了運(yùn)維服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作。根據(jù)石化工程建設(shè)公司設(shè)備運(yùn)保業(yè)務(wù)管理的特點(diǎn)，建立石化工程建設(shè)公司一體化設(shè)備報(bào)修綜合管理信息平臺(tái)，對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，而石化裝置的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是設(shè)備一體化管理的重要組成部分，是保證設(shè)備正常運(yùn)行、提高設(shè)備使用和維護(hù)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用模塊化的理念，采用B/S開發(fā)模式，充分利用了ASP.NET和Server數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，在技術(shù)上采用先進(jìn)的Microsoft.net FrameWork技術(shù)框架，實(shí)現(xiàn)了集成式的、共享式的、開放式、易于維護(hù)和擴(kuò)充的信息化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括兩個(gè)模塊，即生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊和狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊。

1.1 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理模塊

1.1.1 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊的業(yè)務(wù)流程

生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理是一項(xiàng)科學(xué)的系統(tǒng)工程,在嚴(yán)格的規(guī)章制度和執(zhí)行程序規(guī)范下,各步驟既分工明確又相互聯(lián)系、相互依存。業(yè)務(wù)流程圖如圖 1 所示。生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理的流程如下：

1）用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行登陸，進(jìn)入系統(tǒng)；

2）進(jìn)入系統(tǒng)之后，系統(tǒng)自動(dòng)判斷用戶的身份，不同的用戶具有不同的操作權(quán)限；

3）用戶完成自己的操作之后，退出系統(tǒng)。

1.1.2 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊的功能

圖1 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理模塊的業(yè)務(wù)流程圖

主要功能：根據(jù)設(shè)備說明書和已有的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)建立設(shè)備的正常工作參數(shù)庫、預(yù)警參數(shù)庫和停修故障模式庫，為狀態(tài)數(shù)據(jù)分析提供決策依據(jù)。

具體的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理的功能圖如圖2所示。

每個(gè)功能的概況可以用以下說明：

1）管理

（1）查詢：

工程師根據(jù)設(shè)備位號(hào)、作業(yè)區(qū)、裝置名稱、設(shè)備名稱、設(shè)備狀態(tài)信息（可以選擇單個(gè)字段或者同時(shí)選擇多個(gè)字段）進(jìn)行查詢自己所需要的設(shè)備生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)信息。

（2）修改：

確定查詢后，可以確定修改信息數(shù)據(jù)一經(jīng)確認(rèn)錄入，就不得擅自修改，只有得到授權(quán)的工程師才能對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。（通過權(quán)限控制）

（3）刪除：

確定查詢信息后，可以確定刪除信息。只有得到授權(quán)的工程師才能對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。（通過權(quán)限控制）。

圖2 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理模塊的功能圖

除此以外，系統(tǒng)報(bào)表能輸出到WORD或EXCEL、打印等功能。

2）導(dǎo)入：

當(dāng)需要增加多臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)信息時(shí)（由于單個(gè)增加非常繁瑣），工程師可以通過Excel表格進(jìn)行批量導(dǎo)入。

1.2 狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊

1.2.1 狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊的業(yè)務(wù)流程

狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊是對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)而又仔細(xì)的事情，每個(gè)環(huán)節(jié)必須認(rèn)真地操作?？梢杂脠D3來表示，具體實(shí)施過程如下：

1）用戶進(jìn)行登陸，進(jìn)入系統(tǒng)；

2）進(jìn)入系統(tǒng)后，用戶根據(jù)自己的需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看或者及時(shí)的實(shí)施處理；

3）操作完成后，退出系統(tǒng)。

1.2.2 狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊的功能

主要功能：按照一定的頻率以手工或自動(dòng)的方式采集設(shè)備運(yùn)行過程中的主要參數(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控采集的設(shè)備數(shù)據(jù)分析設(shè)備運(yùn)行是否正常，若出現(xiàn)預(yù)警，計(jì)算最大預(yù)警運(yùn)行時(shí)間和故障預(yù)判斷，修改采集頻率和采樣頻率等信息，發(fā)送設(shè)備預(yù)警或停修報(bào)告。

具體實(shí)現(xiàn)如下，如圖4所示。

1）設(shè)備監(jiān)控信息管理（查詢、增加、修改和刪除）：

記錄設(shè)備的一些基本信息，查看設(shè)備的主要參數(shù)(異常的振動(dòng)烈度、軸承溫度、機(jī)械密封泄漏值等)并進(jìn)行處理；

2）預(yù)警性能分析：記錄設(shè)備的所有預(yù)警采集數(shù)據(jù)，按照專家系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)判斷；

圖3 狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊的業(yè)務(wù)流程圖

3）設(shè)備預(yù)警最大運(yùn)行時(shí)間判斷：對(duì)單個(gè)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行分析判斷，得出設(shè)備在預(yù)警確定前運(yùn)行的最長時(shí)間；

4）設(shè)備狀態(tài)故障預(yù)判斷：對(duì)單個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，若達(dá)到停修狀態(tài)，啟動(dòng)設(shè)備強(qiáng)制停修報(bào)告；

圖4 狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊的功能圖

5）設(shè)備停修報(bào)告：記錄設(shè)備所屬的事業(yè)部、裝置名稱、設(shè)備位號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備達(dá)到預(yù)修時(shí)采集點(diǎn)的位置、采集點(diǎn)的最大值、采集點(diǎn)的類型（震動(dòng)、溫度）、預(yù)修時(shí)間（最遲維修響應(yīng)時(shí)間）。這時(shí)設(shè)備采集提醒標(biāo)志清零；

6）設(shè)備狀態(tài)查詢：按裝置名稱、設(shè)備名稱、設(shè)備位號(hào)、采集時(shí)間段提供設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)查詢；

7）設(shè)備采集提醒：

設(shè)備采集提醒標(biāo)志不為零時(shí)進(jìn)行定期提醒；

設(shè)備采集數(shù)據(jù)缺失提醒；

8）報(bào)表輸出：預(yù)警設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（異常標(biāo)注）、當(dāng)前時(shí)間下的設(shè)備最長運(yùn)行時(shí)間、預(yù)修時(shí)間點(diǎn)。

2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分析

在ASP. NET2.0中典型的三層架構(gòu)包括 Web表示層(包括頁面及后臺(tái)代碼) 、業(yè)務(wù)邏輯層BLL(包括業(yè)務(wù)接口、業(yè)務(wù)實(shí)體、業(yè)務(wù)邏輯) ,數(shù)據(jù)訪問層DAO。三層架構(gòu)示意圖如圖 5所示。

數(shù)據(jù)訪問層(DAL)執(zhí)行從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)或向數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。在分布式應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)中,相應(yīng)功能使用 ADO. NET 數(shù)據(jù)適配器和 SQL服務(wù)器存儲(chǔ)過程來完成。本層從業(yè)務(wù)邏輯層接收請(qǐng)求,從數(shù)據(jù)訪問層獲取數(shù)據(jù)或向其發(fā)送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)使用存儲(chǔ)過程獲取數(shù)據(jù),選用ADO. NET 向數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù),最后將數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果返回到業(yè)務(wù)邏輯層,作為 ADO. NET 數(shù)據(jù)集。

業(yè)務(wù)邏輯層(BLL)包含業(yè)務(wù)對(duì)象本身以及應(yīng)用于它們的規(guī)則。這也是主要業(yè)務(wù)對(duì)象所在的位置。它們實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)體或系統(tǒng)對(duì)象。系統(tǒng)的業(yè)務(wù)規(guī)則將在這些對(duì)象中編碼。它從 web 表現(xiàn)層接受請(qǐng)求,根據(jù)編碼的業(yè)務(wù)規(guī)則處理請(qǐng)求，從數(shù)據(jù)訪問層獲取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)訪問層,將處理結(jié)果傳遞回 web 表現(xiàn)層。

圖5 石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

Web 表現(xiàn)層(Veb layer)是指在應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)的客戶端，包含以下功能： 管理 Web 頁的呈現(xiàn)和行為 ,向業(yè)務(wù)邏輯層發(fā)送用戶輸入 ,從業(yè)務(wù)邏輯層接收結(jié)果等。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)

從信息技術(shù)角度來看，石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能和應(yīng)用需達(dá)到以下目標(biāo)：

1）實(shí)用性，真正投入應(yīng)用；2）易使用性；3）安全可靠性；4）先進(jìn)性；5）靈活性和可擴(kuò)展性；6）較高的響應(yīng)性能；7）易維護(hù)性；8）保護(hù)原有投資。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程

系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)有序有原則的設(shè)計(jì)過程，從數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)一直到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的維護(hù)都做了周密的規(guī)劃。

3.2.1 系統(tǒng)需求分析階段

本系統(tǒng)主要是研究石化設(shè)備的智能檢測(cè)。而本系統(tǒng)主要分為兩個(gè)模塊，一個(gè)是生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊，主要負(fù)責(zé)記錄設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信息；一個(gè)是狀態(tài)數(shù)據(jù)分析模塊，記錄設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行總體統(tǒng)計(jì)分析和單個(gè)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)變化分析，為設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判斷。

3.2.2 系統(tǒng)的概念、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

這個(gè)階段主要對(duì)數(shù)據(jù)庫的表、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、字段進(jìn)行搜集，并整理成完整的表，然后將對(duì)表與表之間的關(guān)系理清。

3.2.3 系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

系統(tǒng)針對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理和狀態(tài)數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用特點(diǎn) ，在軟件工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持下進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能圖

按照管理功能來分，系統(tǒng)主要分為四個(gè)模塊，即系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)入庫模塊、數(shù)據(jù)查詢分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊。

1）系統(tǒng)管理模塊：包括用戶管理、日志管理和數(shù)據(jù)備份恢復(fù)。其中，用戶管理實(shí)現(xiàn)增加、刪除用戶，賦予和修改用戶的信息或權(quán)限等功能；日志管理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)日志顯示、統(tǒng)計(jì)、查詢和打印等功能; 數(shù)據(jù)備份提供數(shù)據(jù)庫的備份功能 ，以防止突發(fā)事故對(duì)數(shù)據(jù)庫造成的破壞；數(shù)據(jù)恢復(fù)實(shí)現(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)庫的備份信息自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)的功能。

2）數(shù)據(jù)入庫模塊：包括入庫數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫、屬性數(shù)據(jù)入庫。入庫檢查根據(jù)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、拓?fù)潢P(guān)系的正確性、屬性字段的完整性、屬性數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢查監(jiān)理，保證最終輸入到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)入庫實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的批量入庫和單獨(dú)入庫，屬性數(shù)據(jù)入庫實(shí)現(xiàn)相關(guān)屬性信息的批量入庫功能。

3）數(shù)據(jù)查詢分析模塊：主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查詢，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，以便對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，統(tǒng)計(jì)分析異常設(shè)備情況，繪制異常設(shè)備的曲線圖等功能。

4）數(shù)據(jù)管理模塊：包括數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)提取。其中，數(shù)據(jù)更新提供屬性數(shù)據(jù)的修改功能，提供矢量空間數(shù)據(jù)的在線編輯功能等；數(shù)據(jù)提取提供從數(shù)據(jù)庫中下載空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的功能。

3.2.4 系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

系統(tǒng)總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)在充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)已有的一些大型資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫的建庫經(jīng)驗(yàn)來完成。數(shù)據(jù)庫總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)中，最終以大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫Microsof t SQL Server2005 為核心，以Microsoft Studio 2008編寫頁面；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用B/ S模式 ,整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)路線如圖 7所示。

圖7 石化裝置智能監(jiān)測(cè)的技術(shù)圖

4 結(jié)論

本文采用了ASP.NET開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用B/S開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)了石化裝置智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)充分利用了ASP.NET和Server數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、安全性和可維護(hù)性都有了很大的提高。在設(shè)計(jì)中，結(jié)合軟件工程的思想，采用模塊化的理念，支持前后臺(tái)并發(fā)執(zhí)行的方式訪問數(shù)據(jù)庫，本系統(tǒng)除了包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)查詢分析和數(shù)據(jù)管理模塊外，還開發(fā)了報(bào)表中心和系統(tǒng)報(bào)表預(yù)警這樣具有特色的模塊。系統(tǒng)在某石化企業(yè)應(yīng)用過程中，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、操作簡(jiǎn)單、功能完善，完全適應(yīng)現(xiàn)代石化管理的要求，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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