嚴(yán)曉東 宋智偉

（新余鋼鐵集團(tuán)有限公司 自動(dòng)化部，江西 新余 338001）

1 概述

高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)是以實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為支撐，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)反映高爐的生產(chǎn)情況。

2 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)背景

目前,高爐爐況分析數(shù)據(jù)主要來(lái)自于生產(chǎn)監(jiān)控畫(huà)面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史趨勢(shì)和每天的人工報(bào)表數(shù)據(jù)。由于監(jiān)控畫(huà)面顯示和歷史趨勢(shì)的數(shù)據(jù)源存在實(shí)時(shí)性和局部性，不能反應(yīng)出高爐冶煉整體情況的完整性。雖然每天的報(bào)表數(shù)據(jù)能解決這一問(wèn)題，但是要從這些大量的紙質(zhì)報(bào)表中進(jìn)行數(shù)據(jù)提煉、分析，效率低下，且這種傳統(tǒng)的依靠操作工日復(fù)一日的手動(dòng)抄錄數(shù)據(jù)存在較多缺點(diǎn)。

2.1 手工抄錄數(shù)據(jù)易出現(xiàn)差錯(cuò)。

2.2 數(shù)據(jù)出差錯(cuò)后追溯難度大。

2.3 不便于對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

2.4 不便于管理人員對(duì)高爐現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

2.5 與公司推行的無(wú)紙化辦公理念相違背。

2.6 無(wú)法滿足當(dāng)前公司的信息化發(fā)展需求，更無(wú)法為今后的大數(shù)據(jù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。

高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)正是為了解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，該系統(tǒng)操作便捷、數(shù)據(jù)來(lái)源可靠、計(jì)算分析準(zhǔn)確，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，整體上提高了二鐵廠的工作效率。

3 高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)簡(jiǎn)介

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

二鐵高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的主要系統(tǒng)流程為：

（1）架設(shè)KEPWare EX OPC 服務(wù)器，通過(guò)其內(nèi)置驅(qū)動(dòng)與不同品牌PLC 進(jìn)行連接，再由自定義開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)采集程序，將OPC 服務(wù)器內(nèi)相關(guān)設(shè)備的有效數(shù)據(jù)讀取出來(lái)保存到服務(wù)端數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)表中，并實(shí)時(shí)同步更新。同時(shí)可利用KEPWare EX OPC 服務(wù)器平臺(tái)自帶的客戶端應(yīng)用界面，能夠直觀的進(jìn)行管理、監(jiān)視和控制不同的自動(dòng)化設(shè)備和軟件應(yīng)用程序。KEPWare EX OPC 自帶了多種函數(shù)、支持加減乘除運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后形成新的數(shù)據(jù)源，供后續(xù)使用。

（2）通過(guò)數(shù)據(jù)處理中間件程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)值進(jìn)行處理和計(jì)算后，通過(guò)定時(shí)器按小時(shí)寫(xiě)入歷史表中。

（3）前臺(tái)頁(yè)面調(diào)用后臺(tái)方法將數(shù)據(jù)展示在前端頁(yè)面中，供用戶參考、操作。

系統(tǒng)主要流程如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

3.2 系統(tǒng)主要模塊介紹

3.2.1 登錄模塊及首頁(yè)

高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的登錄模塊主要有兩大權(quán)限：高爐操作工權(quán)限和管理員權(quán)限，其中每個(gè)賬戶只能查看對(duì)應(yīng)高爐的數(shù)據(jù)，管理員權(quán)限可以訪問(wèn)4 座高爐的所有數(shù)據(jù)和調(diào)度日志模塊，但不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何操作。進(jìn)入系統(tǒng)后，頁(yè)面左邊是目錄樹(shù)形式，展示所有高爐的功能操作。系統(tǒng)頁(yè)面中右以圖形化形式展示了四座高爐的利用系數(shù)、每日產(chǎn)量以及槽下料倉(cāng)的實(shí)時(shí)配料情況。

3.2.2 高爐報(bào)表模塊

每個(gè)高爐的報(bào)表分為八大部分：

（1）高爐作業(yè)數(shù)據(jù)：分為高爐作業(yè)情況（圖2）和出鐵情況（圖3）兩部分。高爐作業(yè)情況展示高爐操作及爐狀的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其中探尺料線反映是整點(diǎn)前15 分鐘內(nèi)的最大料線，送風(fēng)風(fēng)溫是整點(diǎn)一個(gè)小時(shí)內(nèi)的平均風(fēng)溫，這些運(yùn)算通過(guò)OPC 內(nèi)置函數(shù)經(jīng)運(yùn)算得出。出鐵情況展示高爐的出鐵情況，如爐次、出鐵時(shí)間、鐵量、鐵水溫度、檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

圖2 高爐作業(yè)數(shù)據(jù)

圖3 高爐出鐵數(shù)據(jù)

（2）爐頂數(shù)據(jù)：每小時(shí)記錄一次，顯示高爐爐頂設(shè)備料罐、閥箱、氣密箱等數(shù)據(jù)。

（3）爐體溫度數(shù)據(jù)：每小時(shí)取值一次，展示高爐爐體各標(biāo)高內(nèi)外環(huán)和中心的溫度數(shù)據(jù),并通過(guò)運(yùn)算得出當(dāng)天高爐爐體各標(biāo)高內(nèi)外環(huán)和中心的溫度平均值。

（5）能源消耗數(shù)據(jù)：每小時(shí)取值，顯示高爐風(fēng)、水、電、氣等能源每小時(shí)的消耗量和累計(jì)消耗量。同時(shí)實(shí)時(shí)顯示風(fēng)、水、電、氣等能源點(diǎn)的瞬時(shí)流量。

（6）槽下上料數(shù)據(jù)：記錄并顯示每一批料對(duì)應(yīng)槽下料倉(cāng)各料種重量，爐頂布料參數(shù)等，如圖4。

圖4 槽下上料數(shù)據(jù)

（7）操作日志：為高爐操作工提供手動(dòng)錄入界面，對(duì)高爐風(fēng)量變更、休風(fēng)、配料情況、槽下外排、記事等情況進(jìn)行記錄。

（8）經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：根據(jù)二鐵廠提供的公式對(duì)高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行每日統(tǒng)計(jì)，同時(shí)也可查詢以往的歷史技術(shù)指標(biāo)。其中發(fā)電量與入爐煤量需操作人員手動(dòng)輸入，輸入完成后再進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。其系統(tǒng)畫(huà)面如圖5 所示。

圖5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

3.2.3 調(diào)度日志模塊

調(diào)度日志分為調(diào)度日志、鐵水磅記錄，根據(jù)二鐵調(diào)度現(xiàn)有紙質(zhì)報(bào)表，開(kāi)發(fā)出格式相同的電子報(bào)表。然后將各種不同的數(shù)據(jù)源整合成一條完整的符合要求的數(shù)據(jù)并填入報(bào)表模板中。報(bào)表中一部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于其它的信息化系統(tǒng)，如鐵前MES 系統(tǒng)，產(chǎn)銷(xiāo)MES(一鋼檢化驗(yàn)部分)，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)則來(lái)源于系統(tǒng)中的高爐報(bào)表模塊。

4 技術(shù)創(chuàng)新

4.1 帆軟報(bào)表

村里也有水井，一條巷子走到岔道就有一口，井水是專(zhuān)用來(lái)吃的。有了自來(lái)水后，井口就封上了。井口太淺，怕孩子追逐玩耍時(shí)落進(jìn)去。

傳統(tǒng)的報(bào)表開(kāi)發(fā)技術(shù)很難滿足高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中復(fù)雜的調(diào)度日志報(bào)表和生產(chǎn)報(bào)表，這些報(bào)表往往是樣式不太規(guī)則，數(shù)據(jù)來(lái)自多個(gè)不同的地方，并且可能需要對(duì)數(shù)據(jù)在報(bào)表中進(jìn)行一些相對(duì)復(fù)雜的處理。最終經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)帆軟報(bào)表設(shè)計(jì)器可根本解決這一問(wèn)題。

帆軟報(bào)表設(shè)計(jì)器是一款集數(shù)據(jù)展示(報(bào)表)和數(shù)據(jù)錄入(表單)功能于一身，用于快速構(gòu)建企業(yè)信息系統(tǒng)的Java 報(bào)表軟件。

其主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）報(bào)表三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。FineRepor 報(bào)表軟件采用主流的三層架構(gòu)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，只需要在開(kāi)發(fā)人員的電腦上安裝設(shè)計(jì)器，設(shè)計(jì)完后，將工程部署到服務(wù)器上即可，其他用戶可通過(guò)瀏覽器直接訪問(wèn)，提高了開(kāi)發(fā)效率。

（2）多源數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。由于高爐生產(chǎn)的復(fù)雜性，需要眾多數(shù)據(jù)來(lái)為高爐生產(chǎn)情況的分析提供支撐，而這些數(shù)據(jù)的來(lái)源繁多，用傳統(tǒng)的B/S 開(kāi)發(fā)模式很難實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的功能，尤其是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的處理。

FineReport 報(bào)表軟件提供了異構(gòu)數(shù)據(jù)源模型、Excel+綁定數(shù)據(jù)列的報(bào)表設(shè)計(jì)模型等，使得行列對(duì)稱(chēng)；同一張報(bào)表的數(shù)據(jù)可同時(shí)來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)表，多個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，或者多個(gè)不同的用戶自定義數(shù)據(jù)視圖，然后在報(bào)表中可直接相互運(yùn)算形成最終的報(bào)表。

（3）支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)連接。FineReport 報(bào)表支持多維數(shù)據(jù)庫(kù)，支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)源，如Oracle、DB2、SQLServer、MySQL、Sybase、Informix 等主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；支持通過(guò)JDBC的方式直接連接數(shù)據(jù)庫(kù)，或通過(guò)JNDI的方式與應(yīng)用服務(wù)器共享數(shù)據(jù)連接。

4.2 vue 框架的使用

Vue 框架是近幾年興起的一種輕量級(jí)軟件框架。Vue 框架的使用大大提高了開(kāi)發(fā)人員的開(kāi)發(fā)效率，且其集成了很多第三方UI 庫(kù)，開(kāi)發(fā)者可直接使用。另外使用vue 框架還能大大提高頁(yè)面的訪問(wèn)速度，且高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用的是前后端分離的開(kāi)發(fā)模式，這不僅提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率，也減輕了后期系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)的壓力。

5 系統(tǒng)運(yùn)行效果

5.1 二鐵高爐數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的投用后，原本需要大量人工操作和手動(dòng)記錄的各類(lèi)高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)現(xiàn)在都會(huì)自動(dòng)記錄和保存，歷史記錄可隨時(shí)追溯，極大地減少了高爐操作人員的人工操作，提升了工作效率，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。

5.2 在任何一臺(tái)客戶端電腦上，都可以方便的訪問(wèn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)，客戶端可以進(jìn)行在線數(shù)據(jù)的查詢，高爐的管理人員和調(diào)度人員能更方便的觀察數(shù)據(jù)以分析高爐生產(chǎn)情況，更快作出決策。

5.3 由于高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)可自動(dòng)記錄并計(jì)算相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，相比于人工操作更準(zhǔn)確快捷，各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一應(yīng)俱全，保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。為二鐵廠貫徹落實(shí)優(yōu)崗減員，降本創(chuàng)效政策提供了有力支持。

6 結(jié)論

二鐵數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)自2020 年5 月在第二煉鐵廠全面投運(yùn)至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)的上線使用極大的提高了二鐵廠的工作效率，也使其管理精度和管理水平上到了新的臺(tái)階。側(cè)面的還減少了紙張等耗材的使用，降低了辦公成本，這也與公司提倡的“降本創(chuàng)效”，“無(wú)紙化辦公”相吻合。為公司“升級(jí)改造 沖千億”目標(biāo)助力，更為新鋼公司未來(lái)信息化、智能化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。