高永 陳鶴松

摘 要：電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)需要從各火力發(fā)電廠的SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)中獲取生產(chǎn)運行的實時數(shù)據(jù)，通過對獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行的業(yè)務(wù)計算和統(tǒng)計計算，做到對全省火力發(fā)電機組的節(jié)能情況、減排情況的實時監(jiān)控，為行業(yè)降低消耗，減少損失和污染物排放，合理地利用能源提供了科學(xué)依據(jù)。本文詳細(xì)介紹了基于國產(chǎn)海迅實時數(shù)據(jù)庫及外圍套件搭建系統(tǒng)的架構(gòu)及功能實現(xiàn)，為系統(tǒng)的國產(chǎn)化研究具做出了有益的探索。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排監(jiān)管；實時數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)計算；統(tǒng)計計算

發(fā)電行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)通過采集火力發(fā)電機組、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，實時分析機組運行狀態(tài)，計算評價機組運行能耗、排放、線損水平，能夠?qū)崿F(xiàn)機組運行管理、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和高級應(yīng)用分析等功能的一套實時監(jiān)控分析系統(tǒng)。運行管理包括機組運行狀態(tài)實時顯示、現(xiàn)場采集測點組態(tài)、數(shù)據(jù)采集及能耗、排放計算故障統(tǒng)計與查詢等功能；數(shù)據(jù)分析應(yīng)用功能包括機組實時數(shù)據(jù)綜合曲線顯示、參數(shù)超限或無效報警、機組運行穩(wěn)定/工況調(diào)整等暫態(tài)過程自動識別、能耗/排放在線計算及分負(fù)荷段統(tǒng)計等。

發(fā)電行業(yè)節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)同時還要具備數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、組態(tài)圖配置、曲線分析、告警服務(wù)、數(shù)據(jù)對比、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)管理等功能。

由于火電廠原有的監(jiān)控系統(tǒng)均采用國外進(jìn)口實時數(shù)據(jù)庫作為存儲媒介。進(jìn)口實時數(shù)據(jù)庫不僅價格昂貴，而且運維費用極高。節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)不僅對數(shù)據(jù)庫的存儲要求高，而且要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要有豐富的外圍套件與接口，此系統(tǒng)是使用具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)替代國外進(jìn)口產(chǎn)品的一次有益嘗試。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)

根據(jù)對系統(tǒng)功能需求的調(diào)研分析，系統(tǒng)采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層、通訊網(wǎng)絡(luò)層及監(jiān)控中心層三層結(jié)構(gòu)：

⑴現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層，包含SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源，屬電廠的運行設(shè)備；

⑵通訊網(wǎng)絡(luò)層，包含數(shù)據(jù)采集接口及相關(guān)通訊組件。數(shù)據(jù)采集接口，負(fù)責(zé)完成對各種不同廠家SIS、MIS、CEMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，然后對相關(guān)數(shù)據(jù)按照通訊規(guī)約進(jìn)行封裝，通過調(diào)度網(wǎng)絡(luò)將各種參數(shù)傳輸至監(jiān)控中心層；

⑶監(jiān)控中心層，本層是整個系統(tǒng)的核心部分，主要包括通訊服務(wù)器、實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、計算服務(wù)器、WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及其他各種相關(guān)設(shè)備和軟件；監(jiān)控中心層是整個系統(tǒng)的控制和管理中心，該中心由數(shù)據(jù)處理層和業(yè)務(wù)管理層構(gòu)成，數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)計算，業(yè)務(wù)管理層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理流程和數(shù)據(jù)WEB發(fā)布；各相關(guān)部門以及被監(jiān)測的企業(yè)可以通過Internet以瀏覽器方式根據(jù)自己的權(quán)限獲得各自的數(shù)據(jù)信息

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

1.2 數(shù)據(jù)管理

⑴數(shù)據(jù)采集與傳輸。數(shù)據(jù)采集接口程序，負(fù)責(zé)完成對從國外數(shù)據(jù)庫中獲取實時數(shù)據(jù)，然后對相關(guān)數(shù)據(jù)按照通訊規(guī)約（E文件格式）進(jìn)行封裝，通過網(wǎng)絡(luò)將各種參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器。采集的數(shù)據(jù)分為快照取值和存檔取值兩類：快照取值是指未經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)，無精度損失；存檔取值是指壓縮后存于硬盤的數(shù)據(jù)，會影響數(shù)據(jù)精度?？紤]到后期計算值的準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)采集需要采用快照取值。

⑵數(shù)據(jù)存儲。各現(xiàn)場采集的運行數(shù)據(jù)通過通訊服務(wù)器存入海迅數(shù)據(jù)庫中，海迅數(shù)據(jù)庫將依據(jù)測點規(guī)范對各機組的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和存儲，并通過多種通訊接口提供給應(yīng)用系統(tǒng)使用。實時計算軟件從海迅實時數(shù)據(jù)庫中獲取到實時數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果和事件數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過自帶的遷移工具，按一定的測點和時間范圍等選擇性條件，實現(xiàn)國外數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)管數(shù)據(jù)向海迅實時庫的遷移。

1.3 業(yè)務(wù)計算服務(wù)

業(yè)務(wù)計算軟件基于計算模型進(jìn)行業(yè)務(wù)計算和匯總統(tǒng)計處理，提供業(yè)務(wù)分析指標(biāo)的在線處理。能夠加載水蒸氣函數(shù)庫和煙氣函數(shù)庫；能夠加載客戶方原有的計算函數(shù)庫；針對計算公式所涉及的測點，進(jìn)行完善的管理；根據(jù)客戶方提供的計算公式和數(shù)據(jù)庫中的值得到最終結(jié)果，并展示。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計服務(wù)

數(shù)據(jù)統(tǒng)計服務(wù)依據(jù)時間段配置要求進(jìn)行實時指標(biāo)的統(tǒng)計計算，并將統(tǒng)計結(jié)果存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫相關(guān)表中，以便指標(biāo)報表和指標(biāo)對比分析使用。統(tǒng)計服務(wù)需要支持時間加權(quán)平均、容量加權(quán)平均、算術(shù)平均、累計、最大值、最小值、差值等統(tǒng)計類型；并支持不同時間段內(nèi)統(tǒng)計的要求，如每分鐘、每小時等。

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)門戶

系統(tǒng)提供強大的WEB瀏覽功能，對各類應(yīng)用服務(wù)、參數(shù)、圖形、報表、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容提供靈活和豐富的信息展示；任何被整合到系統(tǒng)中的信息都能以一定的方式進(jìn)行瀏覽和查詢；提供歷史追溯與反演、斷面查詢等高級應(yīng)用功能；為授權(quán)用戶提供定制功能，可記錄其對系統(tǒng)的使用習(xí)慣和實際個性化要求形成服務(wù)于特定用戶的信息展示界面。

2.2 實時監(jiān)控

利用海迅實時數(shù)據(jù)庫平臺的實時數(shù)據(jù)展示功能，通過門戶系統(tǒng)實時監(jiān)控浙江省電力行業(yè)下屬火電企業(yè)實時運行狀況，主要包括地理信息圖（總覽圖）、實時監(jiān)控界面兩個主要部分。

電力地理位置標(biāo)志在全省地圖上，可以按地級市進(jìn)行地圖的縮放，點擊電廠（電網(wǎng)）名稱進(jìn)入各電廠的基礎(chǔ)資料子模塊。

實時監(jiān)控畫面則根據(jù)實際需要，畫出機組總圖、汽輪機圖、鍋爐圖、脫硫系統(tǒng)圖和脫硝系統(tǒng)圖，詳見圖4、圖5。

2.3 趨勢查詢

利用海迅數(shù)據(jù)庫自身的趨勢查詢工具，用戶可根據(jù)自身需要定義曲線參數(shù)組合，將不同測點的數(shù)據(jù)的曲線放到同一個界面進(jìn)行對比分析，并以不同顏色進(jìn)行展示，顏色可自定義。

2.4 節(jié)能監(jiān)管

利用海迅數(shù)據(jù)庫自帶的報表工具，在節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對全省發(fā)電機組按照不同的容量或負(fù)荷段對機組能耗指標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計；根據(jù)需要提供各種形式的排序（包括，時間段的選擇，有開始時間和結(jié)束時間，負(fù)荷段，機組名稱，指標(biāo)項，機主類型，廠站名稱，需要采樣時間頻率的設(shè)置等）。

2.5 減排監(jiān)管

利用海迅數(shù)據(jù)自帶的工具，可實現(xiàn)減排監(jiān)管的基礎(chǔ)信息、實時監(jiān)控、曲線查詢、實時報表和歷史報表等功能；實時報表通過海迅實時數(shù)據(jù)庫直接獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)，歷史報表通過海迅數(shù)據(jù)自帶的計算服務(wù)提供的統(tǒng)計結(jié)果，依據(jù)用戶對于報表時間要求進(jìn)行查詢展現(xiàn)。

2.6 線損統(tǒng)計

海迅實時數(shù)據(jù)自帶的工具支持從省調(diào)獲取日線損數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整合，并展示和做到報表中。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新點

在火力發(fā)電行業(yè)，由于各類生產(chǎn)運行系統(tǒng)的安全等級要求高，系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)采樣頻率高，火力發(fā)電的各類生產(chǎn)運行系統(tǒng)大多采用實時數(shù)據(jù)庫，并且多以國外進(jìn)口為主。本系統(tǒng)以國產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫為核心，基于數(shù)據(jù)庫豐富的外圍套件，搭建了一個功能強大，性能先進(jìn)的實用系統(tǒng)，創(chuàng)新點如下：

⑴節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海迅數(shù)據(jù)庫，是首套國產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。其優(yōu)勢包括：實時高速吞吐技術(shù)、高效的磁盤緩存技術(shù)、獨創(chuàng)的混合壓縮算法、靈活的復(fù)雜對象處理機制、跨平臺部署等。

⑵節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)利用海迅實時數(shù)據(jù)庫平臺的實時數(shù)據(jù)展示功能，可實時監(jiān)控火電企業(yè)實時運行狀況。提供準(zhǔn)確的實時監(jiān)控與歷史查詢，對各類應(yīng)用服務(wù)、參數(shù)、圖形、報表、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容提供靈活和豐富的信息展示。

⑶數(shù)據(jù)統(tǒng)計服務(wù)依據(jù)時間段配置要求進(jìn)行實時指標(biāo)的統(tǒng)計計算，并將統(tǒng)計結(jié)果存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫相關(guān)表中，以便指標(biāo)報表和指標(biāo)對比分析使用。

⑷針對節(jié)能監(jiān)管、減排監(jiān)管、綜合分析、線損統(tǒng)計等業(yè)務(wù)功能提供統(tǒng)計報表服務(wù)，實時數(shù)據(jù)直接從海迅實時數(shù)據(jù)庫中獲取，統(tǒng)計數(shù)據(jù)由計算統(tǒng)計服務(wù)提供。各報表均提供多項選擇條件，可根據(jù)需要進(jìn)行條件設(shè)置，查看并導(dǎo)出結(jié)果頁面。

4 結(jié)束語

黨中央、國務(wù)院高度重視節(jié)能減排工作，多次召開會議進(jìn)行部署，制定相關(guān)的法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)各行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管的信息化手段較少，尤其是在國家提倡自主創(chuàng)新，大力提倡軟硬件國產(chǎn)化的宏觀背景下，本系統(tǒng)的實現(xiàn)對各行業(yè)的節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的國產(chǎn)化實現(xiàn)做了很好探索，樹立了標(biāo)桿作用。