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紫金桥实时数据库余热电站远程监控系统解决方案
紫金桥实时数据库余热电站远程监控系统解决方案
前言
企业信息化已经形成了从DCS/PLC/SCADA等过程控制系统到MES到ERP的三层模型。过程控制及数据采集层主要是按装置监测、控制生产过程，保证生产的安全进行和产品质量；MES层负责集成全厂所有系统，形成全厂数据平台，并为生产管理服务，分析数据；ERP层负责全厂的经营管理，和事务性管理。
余热电站远程监控系统属于MES层，是在基于实时数据库系统上的集实时信息、生产记录、调度指挥、综合统计、能源调配于一体的综合信息平台。 随着集团余热发电业务BOT项目的逐渐增多，并且分布于全国各地。 在系统设计上遵循以下建设原则：
现有资源最大利用原则
充分利用现有的系统资源，尽最大程度减少客户的总体采购费用。
投资经济性原则
在满足目前系统运行要求和一定时期内系统运行要求的前提下，选择投资最经济的方案，从而满足用户对系统性价比的要求。同时，系统在设计中充分考虑了开放性和可伸缩性，用户可以根据系统应用的不断成熟，通过增加、更换模块的方式，方便快捷的扩展系统的能力，从而能够充分地保护用户的投资。
统一完整性原则
整体框架、功能不变，独立于应用进行全面规划、统一协调。
立足企业全局应用，对系统网络硬件平台、接口、信息编码体系、应用软件功能等进行统筹设计，避免交叉重复，减少资源浪费，合理划分网络层次、结构和信息流向，充分考虑实时信息的特殊要求，充分考虑系统接口和容量，满足系统扩建以及扩展其他应用的需要。
先进性原则
选择主流新技术，具备未来的可持续建设性、可适应性能力。
在软件的选择上保证提供的所有软件产品为最新正式版本；具有很好的开放性，支持相关的主流标准和规范；支持主流的操作系统和硬件平台。在开发技术和手段上具有先进性，采用国际上先进的技术成果，具有良好的升级能力，设计及配件具有良好的灵活性。在业务上，满足未来竞争的要求。
安全性原则
确保现有系统在项目过程中的延续可用性、安全运行性。
系统在设计时具备相应安全措施，防止未经授权的用户对系统进行非法访问。在使用平台及查询系统多样化的情况下，实时数据库在网络结构、应用系统等多个方面设置安全措施，以确保符合安全性要求。
系统可靠性
采用先进可靠的容错技术，保证任何软件模块的维护和更新都不影响其它软件模块，软件具有容错能力。不同时期软件版本能向下兼容，软件版本易于升级，且在升级过程中不影响系统运行。及时提供最新版本的软件，且该软件是经过测试正式推出的，其可靠性、稳定性经过严格验证。
系统可管理性
产品具备安装、使用方便等特点，同时具有较强的管理手段，能够合理配置和调整系统资源，监视系统运行状态，控制系统运行，并能够利用软件的可管理能力，做到集中存储、集中备份、集中管理。
系统逻辑架构如下所示：
企业信息化已经形成了从DCS/PLC/SCADA等过程控制系统到MES到ERP的三层模型。过程控制及数据采集层主要是按装置监测、控制生产过程，保证生产的安全进行和产品质量；MES层负责集成全厂所有系统，形成全厂数据平台，并为生产管理服务，分析数据；ERP层负责全厂的经营管理，和事务性管理。
余热电站远程监控系统属于MES层，是在基于实时数据库系统上的集实时信息、生产记录、调度指挥、综合统计、能源调配于一体的综合信息平台。 随着集团余热发电业务BOT项目的逐渐增多，并且分布于全国各地。 在系统设计上遵循以下建设原则：
现有资源最大利用原则
充分利用现有的系统资源，尽最大程度减少客户的总体采购费用。
投资经济性原则
在满足目前系统运行要求和一定时期内系统运行要求的前提下，选择投资最经济的方案，从而满足用户对系统性价比的要求。同时，系统在设计中充分考虑了开放性和可伸缩性，用户可以根据系统应用的不断成熟，通过增加、更换模块的方式，方便快捷的扩展系统的能力，从而能够充分地保护用户的投资。
统一完整性原则
整体框架、功能不变，独立于应用进行全面规划、统一协调。
立足企业全局应用，对系统网络硬件平台、接口、信息编码体系、应用软件功能等进行统筹设计，避免交叉重复，减少资源浪费，合理划分网络层次、结构和信息流向，充分考虑实时信息的特殊要求，充分考虑系统接口和容量，满足系统扩建以及扩展其他应用的需要。
先进性原则
选择主流新技术，具备未来的可持续建设性、可适应性能力。
在软件的选择上保证提供的所有软件产品为最新正式版本；具有很好的开放性，支持相关的主流标准和规范；支持主流的操作系统和硬件平台。在开发技术和手段上具有先进性，采用国际上先进的技术成果，具有良好的升级能力，设计及配件具有良好的灵活性。在业务上，满足未来竞争的要求。
安全性原则
确保现有系统在项目过程中的延续可用性、安全运行性。
系统在设计时具备相应安全措施，防止未经授权的用户对系统进行非法访问。在使用平台及查询系统多样化的情况下，实时数据库在网络结构、应用系统等多个方面设置安全措施，以确保符合安全性要求。
系统可靠性
采用先进可靠的容错技术，保证任何软件模块的维护和更新都不影响其它软件模块，软件具有容错能力。不同时期软件版本能向下兼容，软件版本易于升级，且在升级过程中不影响系统运行。及时提供最新版本的软件，且该软件是经过测试正式推出的，其可靠性、稳定性经过严格验证。
系统可管理性
产品具备安装、使用方便等特点，同时具有较强的管理手段，能够合理配置和调整系统资源，监视系统运行状态，控制系统运行，并能够利用软件的可管理能力，做到集中存储、集中备份、集中管理。
系统逻辑架构如下所示：
系统逻辑架构图如上图所示，分为总部侧和余热电站侧两部分。
(一)余热电站侧
在各余热电站侧，放置一台数据采集接口机，其上安装与各控制系统的接口软件（包括OPC接口软件和开发的专用接口软件等）。通过这些接口软件将电站控制系统的实时数据采集并上传至总部侧实时数据库服务器中。
接口软件具有缓存功能，当由于网络、数据库服务器或其他故障引起数据无法上传时，接口软件缓存从控制系统采集的数据，当数据上传恢复时，接口软件将缓存的这部分数据继续上传到数据库服务器，保证数据的连续性和准确性。利用接口缓存功能，能够有效地防止数据丢失，而且单个节点的故障不影响其它控制系统数据采集，起到故障隔离作用。
(二)总部侧
为保证系统安全，总部侧划分为2个网络，分别是管控网层和管理网层。在管控网安装实时数据库服务器和关系数据库服务器。实时数据库作为核心，提供数据的压缩、存储、查询、管理等功能，配有管理工具对实时数据库进行配置管理；关系数据库用于存储各电站关系数据。应用服务器用于绘制流程图，制作报表，用于对数据进行分析应用。管理网层中Web服务器用于网页发布，可通过网页的形式对流程图、趋势图进行浏览。同时系统可与ERP系统相连，便于ERP系统对实时数据库数据的应用。
数据采集
数据采集是指从电站各种系统中读取所需数据，通过安全可靠的通信信道传输到公司总部，进入相关存储设备的过程。
需要采集的数据包括各电站的DCS数据和PLC数据，数据采集和存储保持现场控制系统原有的时间间隔和精度，也可根据用户的需要自由定义采集周期和精度，系统可支持毫秒级的时间精度。
采集方式
在与控制系统的采集器方面，紫金桥实时数据库系统提供OPC采集器、文件采集器、计算采集器等，可以支持一般标准的通信接口，如OPC、DDE 等接口方式及数值、字符串、浮点等多种数据类型。同时系统的I/O驱动程序可以与很多种I/O设备进行通信，目前支持的I/O设备包括DCS、PLC、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等。系统支持一些控制系统的专用接口，从控制系统的HMI中直接高效采集数据，如和利时公司的MACS，浙大中控、ABB的AC800F、山东鲁能控制的LN2000 等系统。
通信链路建设
为达到公司总部链路建设的目标要求，在网络设计构建中，应始终坚持以下建网原则：
高可靠性：网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证，在网络设计中选用高可靠性网络产品，合理设计网络架构，制订可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持各业务系统的正常运行。
标准开放性：系统设计采用国际标准，具有开放式体系结构，便于将来系统升级，以及和其它系统的专网、国际互联网等的联接。
灵活性及可扩展性：根据未来业务的增长和变化，网络可以平滑地扩充和升级，减少最大程度的减少对网络架构和现有设备的调整。
数据传输
采用UDP（用户数据包协议，遵循TCP/IP 标准的面向数据报的运输层协议）数据包的方式发送实时数据，所有工作在内存中进行，所以能充分的保证数据的实时性；同时，UDP 数据包遵循标准的TCP/IP 协议，其以广播方式发送（点对点或点对多点），不需要确认返回信息，减轻了网络和网关机的负载，大大提高了系统的稳定性和健壮性，系统接收UDP 数据包时采用CRC 校验等多种校验方式，确保了上传的实时数据的准确性。
数据存储
紫金桥实时数据库可以对数据进行长时间、高分辨率历史存储。历史保存时间可以精确到1毫秒，针对实时数据库特点进行了多次数据压缩处理，有效地节约了存储空间。通过优化历史数据索引引擎，让用户快速存取数据。
数据应用
实时数据库提供了各种实用组件，以便用户对实时数据库进行显示、统计、分析、报告。
系统应用效益
构建余热电站远程监控系统可有效地消除各余热发电子公司与总公司之间信息冗余和信息流通不畅的问题，各个电站所出现的问题都可被及时发现、及时反馈和及时解决，同时也使公司对各电站的运情状况了如指掌，便于对各电站的考核，提高经济效益。
通过分析各电站的数据，也可大大缩短新工艺的研发周期，提高设计质量，提高公司对市场的快速反应能力，提高公司决策的正确性和预见性，从而大大提高竞争实力，推动公司的发展。
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