周小娟

(西安外事學(xué)院，陜西 西安 710077)

鍋爐是主要的供熱源，以煤等燃料為基礎(chǔ)，經(jīng)特定工藝后達(dá)到化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿男Ч?，并傳遞給水，隨之形成蒸汽或熱水?？v觀當(dāng)前狀況，盡管鍋爐的市場(chǎng)占有率表現(xiàn)出持續(xù)提升的趨勢(shì)，但我國(guó)能源結(jié)構(gòu)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(diǎn)來(lái)看，此類(lèi)鍋爐自動(dòng)化水平低、不具備優(yōu)良的熱效率。而在鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，則要重點(diǎn)考慮節(jié)能與環(huán)保兩大問(wèn)題，基于何種方式利用能源無(wú)疑是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的關(guān)鍵性影響因素。

1 控制系統(tǒng)組成

計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)中最為核心的部分，并設(shè)置有PCI數(shù)據(jù)采集卡、執(zhí)行器以及各類(lèi)檢測(cè)器件，上位機(jī)具備軟件監(jiān)控與分析功能，并輔以下位機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制。

2 鍋爐系統(tǒng)組成

鍋爐的基本功能在于產(chǎn)生持續(xù)性的熱水或蒸汽，轉(zhuǎn)移到汽輪機(jī)中達(dá)到發(fā)電的效果，或是進(jìn)入到供熱管道中發(fā)生高效率的熱量交換，以便給生產(chǎn)提供支持。經(jīng)上述流程后，低溫水會(huì)再次進(jìn)入鍋爐中以便實(shí)行二次加熱，基于上述方式持續(xù)循環(huán)。作為一套完整的鍋爐系統(tǒng)，最為基礎(chǔ)的當(dāng)屬鍋爐本體系統(tǒng)，此外還涉及輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)等多個(gè)部分。

3 工業(yè)鍋爐智能化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 鍋爐控件的設(shè)計(jì)

控件的本質(zhì)指的是基于數(shù)據(jù)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(fā)揮出功能特性的基本前提，屬性則具備對(duì)數(shù)據(jù)的讀取操作能力。

考慮到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率問(wèn)題，且為了提升后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)的可行性，在本次鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，引入了豐富的Windows控件。實(shí)際工作中，鍋爐的實(shí)物仿照?qǐng)D將處于持續(xù)被使用的狀態(tài)，為確保系統(tǒng)具有較好的可維護(hù)性，引入了微軟GDI+技術(shù)，在其支持下對(duì)單筒與雙筒兩大類(lèi)控件做出程序編寫(xiě)操作，經(jīng)此處理后的控件經(jīng)過(guò)封裝可演變?yōu)椤?..dll”文件，后續(xù)使用中可將文件添加至項(xiàng)目。對(duì)此，本部分則針對(duì)GDI+技術(shù)與控件做針對(duì)性分析。

GDI+指的是圖形設(shè)備接口，主要功能在于為Win系統(tǒng)與繪圖程序創(chuàng)建聯(lián)通渠道，以達(dá)到信息高效交流的效果，從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，則通過(guò)非動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式呈現(xiàn)出來(lái)，并進(jìn)行內(nèi)部集成。以aphics類(lèi)為代表的多個(gè)繪圖類(lèi)，基于對(duì)各功能類(lèi)的靈活調(diào)動(dòng)處理，可為用戶(hù)繪圖工作提供支持。

3.2 系統(tǒng)登錄及用戶(hù)管理界面的設(shè)計(jì)

鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)必須滿(mǎn)足安全運(yùn)行的基本要求，登錄界面主要提供了登錄、退出與管理三項(xiàng)功能，用戶(hù)可通過(guò)特定的賬戶(hù)與密碼進(jìn)入系統(tǒng)，用戶(hù)名采取的是唯一性原則，用戶(hù)根據(jù)自身想法設(shè)置密碼，形成安全責(zé)任機(jī)制，即用戶(hù)具備三次輸入密碼的權(quán)限，超出后將禁止登錄。此外，主界面中提供的注銷(xiāo)功能也可恢復(fù)至登錄界面，可滿(mǎn)足其他用戶(hù)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(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)操作都要得到有效記錄，所有用戶(hù)登錄信息都將保留。設(shè)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(jìn)入系統(tǒng)中執(zhí)行管理操作。

用戶(hù)管理界面的構(gòu)成，可細(xì)分為注冊(cè)、密碼修改以及刪除三大模塊。為確保系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)額外增設(shè)了身份證驗(yàn)證算法，要求所有用戶(hù)都提供真實(shí)有效的身份證信息，從而達(dá)到規(guī)避虛假信息的效果。新用戶(hù)注冊(cè)時(shí)根據(jù)自身實(shí)際情況選擇相對(duì)應(yīng)的職位，而依據(jù)職位的不同系統(tǒng)會(huì)賦予針對(duì)性的操作權(quán)限，所有用戶(hù)信息都會(huì)被完整存儲(chǔ)于XML數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作中，主界面與登錄界面具有一致性，即都采取的是Form類(lèi)，可基于委托事件達(dá)到數(shù)據(jù)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(shù)指針具有一致性的一種封裝類(lèi)型，主要功能在于將一種方法以傳遞參數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)向其他方法的傳遞。關(guān)于.Net中提及的事件，則具備關(guān)聯(lián)事件發(fā)送者與接受者的效果，為代理類(lèi)的一種。具體而言，事件發(fā)送者指的是觸發(fā)某一事件的對(duì)象，而接受者則指的是針對(duì)該時(shí)間的處理方法。所以，事件機(jī)制的實(shí)現(xiàn)存在基本前提，即得到代理類(lèi)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(yùn)行狀態(tài)及時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)，除了常規(guī)的表格與曲線(xiàn)形式外，還具備情景再現(xiàn)的顯示功能；報(bào)警顯示的主要功能在于針對(duì)意外情況及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，不同問(wèn)題所對(duì)應(yīng)的報(bào)警聲音存在差異，便于監(jiān)控人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取針對(duì)性處理措施；報(bào)警數(shù)據(jù)處理區(qū)主要服務(wù)于各類(lèi)報(bào)警信息，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、消除報(bào)警等。

用戶(hù)管理區(qū)位于右上側(cè)，主要功能在于顯示用戶(hù)的具體信息，諸如用戶(hù)名、退出操作等。存在注銷(xiāo)按鈕，點(diǎn)擊該處將會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)確認(rèn)后最終安全的退回登錄界面，經(jīng)此操作后主界面處于失能狀態(tài)，呈現(xiàn)于界面上的控件都無(wú)法執(zhí)行相關(guān)操作。

3.4 鍋爐顯示界面

系統(tǒng)設(shè)置有顯示界面，經(jīng)采集卡后可獲得鍋爐運(yùn)行的具體數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)移到上位機(jī)，最終通過(guò)顯示界面呈現(xiàn)出來(lái)，用戶(hù)以實(shí)際情況為準(zhǔn)，可選擇單(雙)筒鍋爐模式，關(guān)于具體的內(nèi)容如圖1所示。從顯示界面的構(gòu)成來(lái)看，設(shè)置有手動(dòng)輸入、數(shù)據(jù)采集以及熱平衡計(jì)算三大部分。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)后獲得具體數(shù)據(jù)，此時(shí)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(shí)際測(cè)量工位為準(zhǔn)，將各個(gè)顯示框設(shè)置在與之相對(duì)應(yīng)的位置上。下方呈現(xiàn)的內(nèi)容指的是熱損失(q1-q6)顯示區(qū)，設(shè)置有精確計(jì)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(kāi)精確計(jì)算，最基礎(chǔ)的條件便是獲得灰渣、漏煤與飛灰三類(lèi)物質(zhì)中所含有的可燃物總量，若鍋爐控制過(guò)程中不具備實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的條件，便要考慮各燃煤鍋爐種類(lèi)，分析呈現(xiàn)出的煤灰顏色，以此為基準(zhǔn)確定qa值，本監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置有黑、淺黑、淺灰、灰四個(gè)等級(jí)，各自對(duì)應(yīng)的熱損失值也存在差異。

3.5 表格顯示窗口

關(guān)于表格顯示窗口，具體內(nèi)容如圖2所示。顯示項(xiàng)目較為豐富，常見(jiàn)有序號(hào)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)值、上下限值等，該表呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)及時(shí)的方式呈現(xiàn)至鍋爐顯示界面中，而借助表格顯示形式，有助于用戶(hù)更為精準(zhǔn)的觀察數(shù)據(jù)。該界面中設(shè)置有數(shù)據(jù)導(dǎo)出按鈕，可提供數(shù)據(jù)內(nèi)容的打印功能，便于分析處理，此項(xiàng)操作前系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)工控機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，分析其與打印機(jī)的連接狀況，并明確各驅(qū)動(dòng)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(shù)據(jù)表格顯示窗口

3.6 趨勢(shì)線(xiàn)顯示窗口

基于曲線(xiàn)顯示界面，可將實(shí)際檢測(cè)結(jié)果繪制成曲線(xiàn)并將其呈現(xiàn)出來(lái)，從而反映檢測(cè)結(jié)果與時(shí)間所具備的變動(dòng)關(guān)系，此舉便于監(jiān)控人員針對(duì)鍋爐運(yùn)行情況做出分析。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)曲線(xiàn)圖的構(gòu)成(見(jiàn)圖3)來(lái)看，左側(cè)設(shè)置有屬性設(shè)置窗口，具體分為曲線(xiàn)顏色、圖形底色等多重屬性，此外還增設(shè)了一條平均值線(xiàn)，主要目的在于為用戶(hù)提供便捷的分析通道，可精確掌握鍋爐實(shí)際情況。

3.7 系統(tǒng)日志顯示窗口

此界面的主要功能在于呈現(xiàn)用戶(hù)的各項(xiàng)操作行為，所有的操作信息都會(huì)被有效整合，并完全存儲(chǔ)于XML數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)于用戶(hù)而言每做出一步操作都會(huì)被及時(shí)地記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，這一功能的突出特點(diǎn)在于為后續(xù)故障分析提供了支持，可快速尋找到引發(fā)故障的原因，在短時(shí)間內(nèi)將其解決，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.8 系統(tǒng)報(bào)表界面

此界面的主要功能在于呈現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的報(bào)警情況，從構(gòu)成來(lái)看可分為過(guò)濾條件、搜索、顯示等多個(gè)模塊。從用戶(hù)的角度來(lái)看，借助過(guò)濾條件模塊能夠精準(zhǔn)獲取到各項(xiàng)報(bào)警信息；而基于高級(jí)搜索模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的過(guò)濾效果，用戶(hù)能夠更為精準(zhǔn)地掌握所需信息，整個(gè)操作過(guò)程具有高效化的特點(diǎn)，可有效展開(kāi)數(shù)據(jù)觀測(cè)并分析。

圖3 趨勢(shì)線(xiàn)顯示窗口

4 結(jié) 論

本文基于工業(yè)鍋爐的運(yùn)行情況，展開(kāi)了智能化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，工控機(jī)作為上位機(jī)，具備數(shù)據(jù)顯示與分析、指令傳達(dá)等功能，下位機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)所得數(shù)據(jù)的深度分析與結(jié)果輸出，引入了微軟.NET框架，在其中利用C#執(zhí)行編寫(xiě)操作。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)類(lèi)型界面，如登錄界面、顯示界面、日志界面等，彼此協(xié)同工作，為用戶(hù)提供便捷化的使用體驗(yàn)?？傮w上，本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的參考價(jià)值，可為相關(guān)人員的設(shè)計(jì)工作提供指導(dǎo)。