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采用设备对象模型技术构建电厂SIS初探

gecimao 发表于 2019-06-16 05:48 | 查看: | 回复:

  如何真正实现节能降耗、控制电力生产成本,目前已是每个电力企业所面临的严峻课题。随着新增机组及扩建项目浪潮逐步接近尾声,国内众多发电企业已开始把管理重心移向内部挖潜、提高机组运行效率、降低生产成本、提高人员素质和企业核心竞争力方面。作为一种解决方案,SIS(Supervisory Information System,即厂级

  随着SIS应用的深入和基于SIS信息应用的不断拓展,传统的SIS系统所提供的数据监视、性能分析等功能已经无法满足需要,电厂正在面临着如何把信息资源共享及信息平台再次整合的挑战,同时要求把电力生产中设备状态、检修、成本控制、工期安排、原材料保证等诸多方面纳入集中管理。调查发现,表面上看似SIS系统和电厂ERP系统应用的拓展问题,实际是因为传统的SIS解决方案不能做到软件随需而变的缺陷造成的。现有SIS系统软件构架多是处于一种具有较强针对性的、面向生产过程信息的管理和查询,并不能够解决综合信息的整合。因此,笔者针对这种现状,结合电厂数据深度挖掘和应用目的,设计出一个基于电厂设备对象模型的新

  型的SIS系统的构架——iEOS(internet/intranet Enterprise Operating System),为电力信息的综合管理和应用,提出一种先进的解决方案。

  随着电厂DCS的广泛使用,基于工业数据库系统(InSQL,PI)的SIS应用也在不断地覆盖各个不同容量的电厂。同时,为了使用现代化管理的需求,这些电厂也同时实现了面向生产管理和资产管理的 ERP或者EAM这类系统。但是,随着应用的深入,人们发现伴随着消灭一个个小型的“信息孤岛”的同时,产生了2个大型的“孤岛”—(SIS岛和管理系统岛),目前这两种系统之间仅仅具有一种简单的数据单向传递的信息共享,所有的管理人员还不得不为了获得综合的信息在不同的系统之间奔走。

  如何建立有效的SIS应用构架,使得基于现场标签量(Tag)的SIS系统信息和采用关系数据库系统基于二位数据表的管理系统在信息和应用层面有效地整合,使得用户通过单一的系统就可以掌握企业全貌,是研发iEOS的由来。

  作为新一代专门用于拓展电力企业信息综合处理及应用能力的SIS系统平台,在设计iEOS构架时,充分考虑到以下目标的实现:

  ■ 终极设计目标是要提供给用户能够解决各类生产问题的、具有长生命周期的软件产品。

  基于对象模型技术实现电厂SIS系统的关键技术在于,充分地了解电厂的生产设备的组成结构,将传统的面向标签量(Tag)的系统转换为面向现场设备的可扩展的设备模型类的定义,在实际的应用中,同时类的实例化,实现在计算中建立一个基于关系数据库和工业数据库的电厂模型,由于其中的信息来自于生产一线,可以准确地描述设备的真实状况,从而能够实现以设备模型对象为基础的电厂所有信息的存取。如图1所示:

  针对目前电厂应用软件系统适应变化的能力较弱,2-3年即更新换代造成企业投资浪费的现状; iEOS在开发过程中,针对电力企业的资产性质、工作性质作了充分的了解和抽象,提出了基于设备对象模型的三层信息处理模式的构架,将电力企业中基本不变的信息(设备、运行、资产、操作票、热力系统结构等)作为基本的数码电厂存放在计算机中,并在此基础上提供支持二次开发的平台,支持所有的软件开发商针对电厂常变的信息(组织结构、结算方式、生产统计方法等)进行处理。使得软件适应变化的能力加强、代价减小,真正实现软件的随需而变。保护客户的投资。

  针对电厂的应用的整合,本构架基于面向服务的解决方案(SOA),将所有的应用抽象成为一个个和具体业务若关联的服务,以服务代替具体应用程序,实现面向电厂应用的行业软构件,这些服务在解决具体问题时,加上各个电厂的具体应用参数,就可以成为面向具体应用的实用的解决方案了!

  iEOS充分考虑到电厂处理的信息量巨大 (通常约10万个标签量)、信息表现和查询方式多样性以及实时信息传输刷新的高速等特点,iEOS重新整合和电厂设备和设备测点之间的关系率先在SIS中引入设备分类树的概

  iEOS是个开放式的应用系统开发平台,对于设备密集型的电力等行业来说,iEOS不仅能完成基础的SIS的功能如实时信息显示、电厂效率计算分析、设备状态查询等,在iEOS系统中通过对设备对象的关联帮助客户了解到电厂所有相关设备的现有信息,例如:设备缺陷、设备检修记录、工作票等。这些信息可与SIS中采集的现场运行数据,共同以图形、曲线、表格和报告等方式呈现。因此,用户使用iEOS后,能实现电厂现有资源的充分整合。

  iEOS提供的综合信息浏览器(iEOSBrowser)是整合了微软IE和其他信息处理技术的综合门户。在iEOS浏览器中,可实现网页、画面、曲线、应用系统界面之间的灵活连接和引用;可以支持Web页面、Office文档(Word, Excel)

  、PDF、媒体文件(声音、视频)以及iEOS专用页面(画面、报表、曲线、查询等)的显示。

  iEOS将设备的基本属性和业务处理模式分离的构架,系统的基本处理模块里存放有电厂设备基本的、不会随着外部条件变化的属性,如同在计算机中建立了一个和实际电厂设备一一对应的数字化电厂。软件模块的生命周期基本就等同于实际使用设备的生命周期。而对于业务的变化,仅是体现在基础数据之上的处理和更新上。由于iEOS具有数据整合功能,在众多设备信息查询中,仅是建立查询的连接,而不产生新的统计数据,使原有系统运行不受影响,所以当其他系统升级后,整个构架不会发生变化,仅需针对变化做微调即可,避免电厂软件每经过一段应用时间后就要推倒重来的弊端。

  iEOS易于使用并做二次开发,系统采用集成组态系统和运行浏览器两大模块,用户可在同一个软件平台下完成组态、维护、设置、备份以及迁移和部署工作。所有的功能模块均以插件的形式出现,可以实现界面功能中各种表现形式的即时组态、即时发布和即时更新。对于电厂的信息管理人员,iEOS提供的系统二次开发接口,可以使具备一般计算机编程知识和技能的业务人员,实现编制程序模块、嵌入系统、统一发布、实现信息无缝连接等项任务。

  iEOS针对电厂主要业务的开发,提供了深层次的数据挖掘及业务计算功能,在iEOS特有的计算平台的支持下,可完成对电厂设备性能指标(机、炉、空预器、加热器、辅机等)、耗差指标以及每台机组的运行成本计算,可显示当前各项主要损失棒图、细化到各班组每日度经济性损失分布;实现机组的在线热力试验、班组绩效考评、基于效率计算的设备管理等应用。为电厂的经济运行、综合指标评价等提供全面的、正确的、实时的依据。

  由于在SIS数据库中保存了多年的机组运行数据,同时查询和管理非常容易,这就使得今后开展更高级的应用分析例如电厂运行历史分析、在线优化分析、故障诊断、运行虚拟分析和趋势预测等深度挖掘工作等,降低了进入门槛,使电厂真正体现出数字化运行和管理水平。

  由安徽瑞志信息技术有限公司开发的iEOS系统,采用 Wonderware公司的工业数据库系统Historian(InSQL),目前已成功应用于安徽马鞍山万能达发电厂4x300MWSIS工程及马钢热电厂等,使这些企业的生产管理上了一个明显的台阶,与其它传统SIS平台使用情况相比较,iEOS系统的以上特点十分显著,可明显缩短SIS系统的实施周期,系统更加简单,方便管理和维护,人机界面新颖易操作,降低了使用人员掌握计算机技术门槛,同时也很方便用户的二次开发,获得了各厂的广泛好评,达到了创新系统的目标。

  作者总结了多年电力信息化应用经验,介绍一种新型电厂SIS系统的解决方案iEOS系统,是对于传统SIS系统的概念的扩展。iEOS采用面向电厂设备的对象模型技术,为构建数字化电厂提供了一种切实可行的方法,使得电厂设备的各类信息通过对象模型树的方式进行存取,实现了电厂实时信息和管理信息的完全整合,为电力生产提供了一种最新的、非常有效的支持手段。在今后的实践中,iEOS将把与电厂的ERP、EAM等管理系统的跨平台共享作为新的研究方向,并为电厂在线仿真、故障诊断及趋势预报等更深入研究打下坚实的基础。

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