基于紫金桥实时数据库构建某化工集团能源管理信息系统（集中式）
我国煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13％，列世界第三位，但人均拥有量只相当于世界平均水平的50％。；石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。
中国能源消费的快速增长将能源需求推上了一个更高的台阶。在这一基数上，即使能保持较低的能源需求增长，能源需求的绝对增量也将是巨大的，我国目前年能源需求量达到24.6亿吨标准煤(大约占世界能源总消耗的15%)。如果将能源需求增长降低到5%，年增加量也达到1.23亿吨标准煤。事实上，如果GDP增长为9%，以目前的经济结构和增长方式，很难将能源需求增长降低到5%。
因此，节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。能源紧缺已成为当今全球制约经济发展的瓶颈，开源与节流是解决能源危机的两大途径，开源的过程是艰辛和漫长的，相比之下，节约的途径是最佳的，一方面需要的投资额不是很大，另一方面随着科学技术的日新月异，各项节约能源的技术、工艺、产品及设备也层出不穷，为我们提供了巨大的选择空间，再者国家政策的支持与资金的扶持，从经济手段上为能源的节约提供了有利条件。
化工集团虽属国有大型企业，十分关心重视节能工作，但由于我国能源管理主要依靠报表的历史原因，企业多年来的节能工作也停留在大型设备的节能和技术改造方面，缺少现代化的管理平台和管理手段，缺乏能源调度的能力和水平，存在能源管理体系配套不完善，能源消费的分析与管控能力较差等问题，现已出现能源管理方面的瓶颈，但其能源管理仍具有很大的管理节能的潜力。因此，对化工能源管控系统进行全面的升级改造，将进一步提高企业的能源利用水平，降低企业成本，给企业带来生机，使企业成为国内一流的节能减排的先进生产企业。
根据需求分析，本次项目以智能仪表、流量计、PLC等数据源为主，DCS系统等控制系统为辅，以安全经济运行和提高企业整体节能效益为目的，选用业界先进、性能稳定、功能强大、安全可靠、操作方便、用途广泛的紫金桥实时数据库系统作为基础数据平台，采用先进、适用、有效的专业计算方法，实现整个集团范围内的生产能耗信息共享，厂级生产能耗的实时信息监控和调度，为公司管理层提供真实、可靠的实时运行数据，为市场运作下的企业提供科学、准确的经济性指标。从管理角度来看，它为控制企业成本、为提高生产力提供重要而真实的运行数据；同时，通过数据的分析和比较，能提出科学的、合理的节能决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。
系统整体架构图
系统整体采用集中式数据采集架构，整体分为两个部分，分别是下属各化工企业和集团本部。
（1） 下属生产企业
架构底层为下属生产企业层，包括6家分公司。在各个分公司分别放置一台接口机，接口机可根据集团需要监视的指标和采集频率从DCS等控制系统中采集数据。接口机上运行采集DCS等系统的接口程序和过单向物理隔离网闸的接口程序。在接口机与DCS等系统之间加装防火墙，保障生产系统的安全性。为保证系统安全性，在下属企业接口机与集团接口机之间通过单向物理隔离网闸进行隔离，只允许下属企业接口机单向向集团接口机传递数据，不允许数据的回传。
（2） 公司本部
架构上层为公司本部层。该层用千兆交换机进行组网，连接的设备有紫金桥实时数据库服务器、EMS（能源管理）应用服务器、关系型数据库服务器、数据采集接口机。
系统采用集中式数据采集方式，在公司本部部署一台数据采集接口机，通过运行过单向物理隔离网闸的接口程序将下属各企业接口机的实时数据采集到公司本部紫金桥实时数据库服务器中。采用集中式数据采集可以保证数据的安全性和保密性，减少系统的故障点，使系统易于管理和维护；可以节约成本；
紫金桥实时数据库服务器用于接收、处理、存储来自各生产企业DCS等系统的实时生产能耗数据；实时数据库服务器可兼职数据发布服务器，用于数据的发布，管理员可以通过IE访问数据发布服务器，可以配置、管理和发布网页，普通用户经授权后在任何位置都可以通过IE浏览器来访问网页，查看网页发布信息。
EMS（能源管理）应用服务器提供系统需要的能源管理信息统计，指标计算等业务应用；
关系型数据库服务器为接收来自实时数据库服务器的实时能耗数据信息，可生成历史数据库，更重要的是作为能源管理系统业务应用的后台数据支撑。
1. 采集方式
目前下属6家生产企业数据源以DCS、PLC系统为主，数据采集有两种情况：
1) 对于提供标准OPC方式的DCS等系统，可采用紫金桥 OPC接口软件进行采集。紫金桥OPC接口软件是紫金桥实时数据库系统数据采集标准软件，目前在大部分的工程项目中均采用该方式，软件成熟，运行稳定、可靠，是实施紫金桥系统项目的首选。
2) 对于不提供标准OPC方式的DCS等系统，可直接选用紫金桥公司开发的标准接口，紫金桥系统有国内外知名自动化系统的标准接口软件包，支持1000多种标准接口。如ABB，AB、Siemens ，Yokogawa Plus/CS等；或采用基于接口开发包SDK自主开发的接口软件，根据系统现有的数据访问方式和数据传输规约进行开发。
下属生产企业将DCS等控制系统数据采集到各自的接口机后将数据直接上传至公司本部，在公司侧和下属企业侧接口机中运行过单向隔离网闸的接口程序，程序为紫金桥软件公司开发的成熟的接口，保证数据的完整传输。
2. 采集频率
数据采集频率根据采集数据的不同种类，可以通过参数进行设置。
3. 数据格式
所采集到的数据按照设计好的数据分类规则进行分类存贮；对采集到的数据要标定数据的采集时间、参数类别代码等；对不同的参数可以根据兖矿集团公司规定的规则执行编码。
4. 数据缓存
数据接口机可以缓存全部采集到的数据。
5. 数据维护
数据接口机具有自动和人工进行数据备份、数据恢复、数据清理的能力。对数据的维护设定特定权限，防止误操作，保证安全性。
紫金桥实时数据库采用目前世界上效率最高，使用最简单，应用最广泛的旋转门压缩算法和独到的二次过滤技术及二次压缩技术，使进入到紫金桥实时数据库的数据经过了最有效的压缩，极大地节省了硬盘空间。例如，每秒1万点数据存储一年，仅需要不到15G的硬盘空间，即一只普通硬盘也可存贮五到十年的数据。
紫金桥实时数据库提供了多种丰富的可视化工具，其中最常用的有RealDB-View 、RealDB-Explore 、RealDB-FreeReport、RealDB-EventLog、RealDB-HisCurve、RealDB-AnalySecurve 、RealDB-Accident 、RealDB-STable 等。
(1)RealDB-View流程界面运行
RealDB-View是紫金桥实时数据库系统的图形显示界面，用于在服务器端或客户端计算机建立系统运行环境，以C/S结构体系展示用户开发的实时交互界面，实时显示生产过程数据值，实时趋势图、历史趋势图、过程数据报表、历史数据报、饼图、棒图等，监控对象状态等信息。
(2)RealDB-Explore数据浏览器
RealDB-Explore用于集中查看各数据服务器的实时数据、设备状态、画面，以及各服务器的系统运行情况等。
(3)RealDB-FreeReport自由报表
内嵌报表系统支持单元格合并、拆分，运行时可以动态增删行列。单元格支持多种数据、图形、按钮等多种数据格式，并可以通过脚本动态改变属性。支持从关系数据库读取数据并自动形成报表。既可以制作日报、班报、月报等生产型报表，还可以制作班组考核、物料平衡分析、员工管理等管理型报表。
(4)RealDB-EventLog事件浏览
记录了实时数据库的相关操作，包括系统启动信息、网络连接信息、设备故障信息等。通过这些信息可以了解系统的运行日志，对系统的维护提供了有力的支持。
(5)RealDB-HisCurve实时历史曲线
使用实时趋势可以察看某一个数据库点或中间点在当前时刻的状态，而且实时趋势也可以保存一小段时间的数据趋势，这样使用它就可以了解当前设备的运行状况，整个车间当前的生产情况。使用历史趋势可以方便的观察数据库中的历史点在任意一个时刻的状态。
(6)RealDB-AnalySecurve趋势分析
每个窗口同时可以显示8支趋势笔，每支笔的起始时间、时间范围可以随意指定，因此用户可以对同一位号在不同时刻进行比较。在趋势图中，你可以用鼠标选择任何区域，对其进行放大。过程趋势同时提供统计分析功能，可以对任何一段趋势曲线的统计值进行计算，帮助工艺技术员和工程师进行统计分析。窗口中的趋势笔可以随意指定，并且可以保存到文件中，以便下次调用。
(7)RealDB-STable 装置平稳率分析
用于装置运行状态分析，可按班次、指定的时间段进行分析，可自动剔除装置停工时段。
(8)RealDB-Accident 事故追忆
使用事故追忆组件可以捕捉任何一个微小的变化所造成的事故，只要您在数据库中进行了事故追忆点的必要设置，那么当事故发生后，您可以察看任何一个事故的曲线图，并且可以放大显示曲线的任何一部分。通过它您可以对事故进行细致分析，并且这种分析可以达到毫秒级。
实时信息监视功能以采集生产过程实时能耗原始数据为基础，实现对各控制系统实时运行工况的能耗在线监测。通过系统组态图、趋势曲线、棒图、表格等形式实时显示全厂各DCS、车间、系统、设备的运行状态参数，为能源管理人员提供直观的实时生产过程能耗信息，同时还具有实时数据越限报警功能。
为了方便生产能源管理人员，系统提供全厂一览图，主要包括当前控制系统的主要经济性参数指标的目标值、实际值与偏差值等。系统所提供的生产过程画面同控制系统运行监视画面保持一致，能够正确显示生产过程数据、设备状态、报警状态、经济指标、运行指导等信息。系统提供操作指导画面，直观、清晰地能显示相关的实时工况和操作指导信息，并对易引起安全问题和操作指导信息给出醒目的提示。
系统的统计报表及综合分析功能主要实现对各类生产能耗数据的综合处理和统计分析，自动生成企业生产能源管理所需的各类能耗信息报表，如：值报表、日报表、周报表、月报表、季报表、年报表等，并可按日、月、年等方式进行查询和打印。用户可根据自身需要定制报表，并可定期对报表进行归档处理。
报警管理功能是在故障发生第一时刻将详实的故障信息及时告知相关维修人员，以缩短故障维修时间，增加机组的在线运行时间，同时将告警信息进行长期保存，以便日后查询、分析。
该功能主要实现对无法实时采集的数据进行手工导入，包括生产数据、能耗数据、设备状态数据等，以及需要人为设置的数据如运行基准值、报警值。
通过综合分析对比各企业的运行数据，客观评比各单位的运行水平，对各下属单位进行公正的能源消耗绩效考评，开展各单位节能业务技能竞赛，不断促进各单位的节能运行管理水平。
为更加充分的利用和共享生产能耗数据，实现生产过程能耗信息和生产能源管控系统的集成，需要实现实时数据库和关系数据库中的数据整合。把实时数据库中经过运算、汇总数据输出到关系数据库中，从而实现与管理数据库的集成，为企业的上层管理提供可靠的数据基础。除了实时生产能耗数据，转储数据还可包括：组态内容，实时能耗数据，统计数据，报警，事件，操作等信息。除了主动将数据送往关系库外，紫金桥实时数据库还提供了各种开放接口，通过这些接口第三方程序可以访问数据平台中的实时数据、历史数据、统计数据等。
1) 开放性好：实时数据库提供了开放数据访问接口，可以实现数据库的二次开发，为今后生产管理系统、能源管理系统、生产指挥中心等提供基础数据。
2) 良好安全性：所有的设计方案都充分考虑了系统的安全性，使用采集系统对监控系统的影响达到最小。为各分公司安装实时数据库，这样可以缓存各分公司的数据，同时分公司实时数据库服务器可使管理与控制网相互隔离，避免网内人为因素或计算病毒对监控系统的影响。
3) 数据容量大：理论上数据点数是无限制的(受硬盘空间和内存大小的影响)。
4) 运行稳定：实时数据平台经过严格的测试和长期的运行考查具有良好的稳定性。
5) 扩展性强：开放IO接口规范，增强系统扩展性。
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