SIS系统升级改造与环保参数语音报警融合的应用

王峰

摘要：随着语音报警提示功能的飞速发展，电厂环保参数也都将语音播报显示系统作为运行监视一个重要环节，以提高系统运行中一些重要参数的可视性。该篇文章对语音软件系统和SIS系统升级改造的融合进行了介绍，对如何提高电厂环保参数异常或通讯数据中断进行提前报警提示和控制。

关键词：SIS系统升级改造，环保参数异常，数据通讯中断，语音报警提示，数据监视可靠。

1.SIS系统

SIS系统是一个包括网络设备、数据服务器、网关（接口）机、过程管理功能站以及实时数据库和应用软件在内的信息集成系统。

随着这些年基于SIS系统的使用体会及大量的历史数据的积累，我厂产生了一些新的需求，想对SIS系统的易用性和深入应用做一些有益的尝试，在原有SIS系统功能的基础上进行系统易用性、安全性的升级，并开发诊断、优化、预警和决策支持等数据挖掘类的深入应用，进一步提高SIS系统的应用水平，使SIS系统对生产管理发挥更大的作用。

电厂环保数据由烟气小间通过环保专网上传到环保局，由于4台机组烟气小间相互独立，无法统一监控，在数据出现异常的时候无法及时发现，从而造成不必要的损失。随着环保数据越来越敏感，我们急需通过技术手段对环保指标进行实时监视，及时发现指标异常，并通过有效手段通知运行人员。

1.1网络结构

目前，4台机组已接入厂级监控信息系统（SIS系统），生产运行人员通过办公网络可以查看CEMS的实时数据状况。依目前已建立的该种系统网络结构，提出如下网络结构方案：

在主控室设置一台路由交换机，用于采集SIS传送来的“CEMS工况信息”的数据信息，该路由交换机输出两路信息，分别送至2个主控室；在控制室的集控台上，增添1台PC机，负责对“CEMS工况信息”数据信息进行监视和光字报警显示；每台主机配置一套桌面音箱提供声音报警信息；在中央控制室电缆夹层敷设一根网线，用于连接交换机和PC机；利用报警系统功能中的发布功能，设计出专用的PC机监控画面和报警软件，实现对CEMS运行工况的监控功能；由于操作台没有足够空间，每台PC机配1台VGA视频、USB双通道切换器，和办公主机共用显示器。网络结构如下：

1.2数据传输方式

主控室数据处理服务和报警监控终端，通过TCP/IP协议访问SIS系统传来的“CEMS工况信息”数据信息。传输介质为双绞线、传输协议为openplant-OPC。

2.系统功能

2.1远程监视

根据主控室对系统的要求，将以“数码光字牌”的方式直接显示各机组的CEMS数据运行状态及实时指标，以及相关数据的状态显示及报警，具体内容如下表。数据刷新周期为60秒，延时不超过60秒。

建议我厂SIS系统进一步完善并开发深入应用，具体功能如下：

实时数据库功能完善：

基于portal式的数据展现

生产过程监视

生产过程回放

设备可靠性自动统计

参数越限统计生产报表

运行知识库系统

厂级性能计算

耗差分析与操作指导

指标考核系统

基于SIS的设备点检及状态诊断

2.2openPlant实时数据库的特点

openPlant实时数据库系统经过长时间、多案例、大数据量、多行业的应用和积累，目前已经升级到V3.0版本，对数据库的存储、压缩、索引、安全、效率、稳定、接口、工具方面都得到了质的提高和完善，V3.0版本的特点如下：

-支持系统平台：Windows、Linux、Solaris、AIX、HPUX；

-新的注册机制，支持数据库容量和使用时间限制；

-采用V3通讯协议，支持自定义数据库字段；

-支持计算点类型：事件驱动、周期驱动，计算表达式长度最大为1K字节；

-优化取历史数据：采样值、等间距值、绘图值、统计值，取历史无时间限制；

-增加写历史缓存功能，提高采集程序写缓存历史的性能；

-支持实时值的快照功能，失电后重启恢复到最后更新状态；

-增加报警功能；

-增加日志记录功能；

-增加用户管理功能，提供用户、安全组等授权机制；

2.3软件安装位置及方法

安装位置：C:\ProgramFiles(x86)\shenghua\ep

安装方法：将工程文件拷贝到任意路径下双击运行ep.exe即可。

2.3.1软件目录

Log：系统日志

Sound：报声音目录

ep.exe：报警软件主程序

ep.exe.config：配置文件

ep.pdb：软件组件

opapi2.dll：数据采集接口

opapi2.lib：数据采集函数库

2.3.2配置文件

Host：数据源地址Port：数据源端口Timeout：超时设置User：数据源连接名

Password：数据源连接密码Version：版本号PointNum：连接点数Interval：重连时间

Sound：报警声音目录Points_name：连接测点名Points_HistoryName：趋势测点名

报警提示信息

Range_*：报警限值

_0：负荷_1：通信状态_2：数据状态

_3：SO2瞬时值_4：SO2折算值

_5：Nox瞬时值_6：Nox折算值

_7：颗粒物瞬时值_8：颗粒物折算值

_9：O2_10：温度_11：压力

_12：湿度_13：流速_14：流量

_15：SO2均值_16：Nox均值_17：颗粒物均值

2.4系统功能

2.4.1远程监视

根据主控室对系统的要求，将以“数码光字牌”的方式直接显示各机组的CEMS数据运行状态及实时指标，以及相关数据的状态显示及报警，具体内容如下表。数据刷新周期为60秒，延时不超过60秒。

运行状态监控内容：

2.4.2报警详细说明

系统提供实时报警功能，依据用户实际需要，设置运行参数的报警限值，当实时数据超限时，系统提供报警。

报警方式包括：弹窗报警、显示闪烁报警、声音鸣笛报警。

当某一指标出现异常，指标数据通过字体颜色变化、底色变化闪烁的方式在界面上展示，同时声音报警提示报警内容，弹窗跳出显示指标报警的具体细节。报警确认后，声音报警停止，光字报警继续显示直至指标正常。报警触发条件如下：

数据通信异常：当监测到数据为timeout状态并持续10分钟，则判定该机组CEMS通信异常。

数据状态异常：当监测到数据值维持10分钟不变化，则判定该参数状态异常。

SO2小时均值：当SO2小时均值大于190mg/Nm3时，则判定该参数超标。

NOx小时均值：当NOx小时均值大于190mg/Nm3时，则判定该参数超标。

颗粒物小时均值：当颗粒物小时均值大于25mg/Nm3时，则判定该参数超标。

2.4.3报警详细说明

-增加数据库性能监测，支持Windows平台下的系统计数器函数

3.SIS功能介绍

3.1系统登录

用户在输入SIS的ip地址后，首先展现给用户的是系统登入首页，系统登入首页中除提供用户登录功能外，还集中展现了如下内容：

机组安全运行天数

全厂总负荷

中调负荷曲线

当前班值

当日、昨日、本周、本月、本季、本年等各机组重要生产参数监视内容

不仅能让员工清晰、快捷的知道公司的主要安全生产经营情况，还能有效的展示企业形象。

3.2个人首页

用户登录系统后，进入个人首页，个人首页由菜单区、功能展示区组成，点击菜单区相关链接，可进入具体的业务操作，各个用户还可以根据自己对功能的使用频率设定快速链接；功能区以标签的方式进行功能展示，方便用户同时打开多功能并可相互切换，提供操作的快捷性，同时也有用户的首页展现功能，可以根据用户的个性化需求展现用户最关心的指标集。

3.3生产过程监视

远程监视主要是用户可以在电股份公司侧通过网络浏览器以生产过程实时图形、过程趋势、数据一览等直观的方式对各电厂生产过程进行实时监视。

3.4生产过程实时图形：

具有openPlantGBuilder图形转换工具，能够将来自控制系统中的图形转换为openPlant图形格式。一方面减少了实时监测系统图形组态的工作量，另一方面用户在客户机浏览器上看到的过程图形与控制系统中的完全一致，真正实现了过程监控从控制室到桌面的延伸。

3.5时/历史趋势

提供过程点的实时趋势及历史趋势，方便用户对历史及实时数据进行分析。用户可根据实际需要配置相关趋势组。

3.6openPlant管理控制台

控制台集成数据一览，数据快照，点信息，趋势，历史数据编辑工具，权限管理等功能模块。提供openPlant生产测点数据管理、备份、点表导入导出等功能。对openPlant实时数据库的数据管理提供一体化功能。目标是为客户提供功能全面，易于理解和使用的数据库客户端工具。

3.7网络监视

提供系统由数据采集端到系统应用服务器，SIS网络重要服务器网络通信状态检查、网络异常报警功能，避免网络中断产生的数据问题。

4.生产过程回放

过程回放能够以画面的方式再现机组过去某一历史时段的运行工况，以便用户对机组过去时间段内的运行情况进行分析和事故追忆。

过程回放系统彻底改变了以往分析事故和处理缺陷仅通过查看和打印历史曲线和参数的方式，而是以画面更加直观和全面的展现生产过程的历史工况，提高了分析处理能力和反应速度，同时可以结合以往出现的特定工况来准确分析故障，避免非计划停运，增加了生产安全运行的可靠系数。另外针对运行人员进行事故培训指导，可提高运行人员的技术水平，使得缺陷被发现的可能性和提前性大大提高。

使用回放系统，检修人员可以在办公桌面直接重现缺陷产生前后的历史画面和设备状态，结合生产过程历史运行工况，直观地了解缺陷现象，便于快速分析和定位故障点，进行更有效的针对性处理，在降低了工作强度的同时，也大大提高了工作效率。

4.1设备可靠性自动统计

可对电厂各主要设备的运行时间、启停次数、停运时间、检修时间等进行统计，为设备维护检修提供依据。该系统可以很方便地让用户知道各辅助设备当前的运行状况，有效提高检修的针对性，减少因设备故障所引起的事故和停机时间，可以保存为Excel格式文件。

4.2参数超限和生产报表

可以对锅炉主汽温、汽压、再热汽温、锅炉金属温度等主要参数的超限次数、超限峰值、超限时间进行统计。用户可以按年、月、时间段、机组、班值、专业查看各参数的超限情况，并可生成相应的超限统计报表,，可以保存为Excel等格式文件。

4.3运行知识库系统

电厂的生产运行人员在长期的生产过程中积累了大量的运行经验，这些知识对于提高运行人员的操作水平、防止同类事故的发生具有实际的指导意义。运行知识库系统可以将这些源于生产的运行经验进行分类建模，存入知识库系统中，方便用户对运行知识的查询和修改。运行知识库系统具有良好的开放性和扩展性，用户今后可以将经过确认后的运行知识加入知识库中。

系统具有良好的用户界面，方便用户学习已有的运行知识，提高运行人员的运行水平及事故处理能力。

5.厂级性能计算

性能计算模块从实时数据库中读取原始数据经时序分析、多重滤波后过滤数据坏点，再经有效性判断、一致性分析，将检测合格后的有效数据送入全面性能计算模块，得到单元机组基本热力性能指标。

性能计算和分析的项目主要包括：全厂效率、发电标准煤耗、供电标准煤耗、发电原煤耗、供电原煤耗、厂用电率、锅炉效率及各项损失、汽轮机热耗率、高压缸效率、中压缸效率、驱动给水泵汽轮机的用汽量、各级抽汽量、凝汽器清洁度、凝结水过冷度、各加热器端差、凝泵和给泵的效率等。

6.耗差分析与操作指导

对机组设备和状态进行实时监测与分析，根据性能计算和能损分析模块计算出各能损指标的数值，诊断热力系统中重大的损失源，对运行操作的经济性、安全性进行实时指导，实现节能降耗。

功能描述：该模块利用后台的计算模型计算出有关耗差的各种数据，并用详细的数据列表的方式展示，还提供了饼图来辅助分析数据。

7.指标考核系统

生产指标考核软件可根据电厂的实际运行情况制定考核标准，充分利用生产的实时及历史数据，对机组运行的各项考核指标按班值进行排名或超限时间等方式进行计算和统计，并自动生成考核结果，使企业的生产管理人员从繁琐的统计事务中解脱出来，在强化运行管理和绩效考核的同时，提高了统计数据和考核指标的真实性、准确性和客观性，真正对运行人员起到激励作用。

生产指标考核软件具有以下功能特点：

（1）强大的计算和统计功能

运生产指标考核软件具有强大的公式计算及统计功能，用户可自定义各考核指标的计算公式及统计方法，如锅炉效率、厂用电率、两侧汽温、烟温偏差等的计算，以及一些统计功能，如某个参数一段时间内的累积值、积分平均值、最大值、最小值、参数超越基准值的时间等。

（2）在线自定义考核标准

用户可在线自定义考核标准，如考核基准分数、参与考核的指标、每个指标的考核类型、考核权重等。

每个参数可设定考核条件，在条件满足时才参与考核，如某参数当“负荷>300MW”时才参与考核。

一般有以下几种考核方法：

（1）排名：如发电量、锅炉效率、煤耗、厂用电率、温度偏差等，计算指标过去一个时间段，各班组的积分平均值，按排名先后或偏离目标值的范围打分；

（2）超限：统计各参数的超限时间，按超限时间、超限峰值、超限次数打分，如金属壁温超限、两侧烟温偏差超限、汽水品质超限等。

（3）可动态调整考核标准。可利用实时数据库中的历史数据对过去某段时间各班组的运行状况进行考核，整个考核过程是可逆的，可以利用历史数据反复地校验考核标准，使考核标准很快趋于合理化。而实时考核的整个过程是不可逆的，过去因不合理的考核规则而导致的不良影响很难剔除。

（4）设备管理是企业生产经营活动中的重要组成部分。现代化的企业生产经营需要与其相适应的现代化设备管理体系，如何建立高效的设备管理体系，准确判断设备的健康状况，解决好设备的使用与维修问题一直是设备管理工作者不断探索的课题。定修在实现的技术手段上存在一定的局限性，主要体现在以下几个方面：

（1）数据缺乏连续性。传统点检获得的数据是不连续的，这里所说的不连续是指数据不能以秒级进行连续采集存储，只能由点检员每天测量得到一个瞬时值，依据这个瞬时值很难得出科学的点检结论；

（2）数据无法回放分析。点检的分析很多是通过数据回放和二次处理后分析得出的，而传统点检数据获取数据的不连续性限制了点检数据的回放和二次处理分析；

8结束语

在此次改造项目中，SIS系统升级改造与环保参数语音报警融合的应用，既节约了标准信号接收卡的备件损耗费用，同时还有效地保证了机组参数的准确性和及时性，也使得机组参数显示内容的调整、更换更为灵活，使集控室人员能更加方便、快捷地掌握机组运行信息，改造效果明显，也算是一次有价值的尝试。

参考文献:

［1］白玉峰，余延芳。火电厂SIS及其体系结构的分析［J］黑龙江电力，2006.5

［2］候晓璐，浅析计算机应用的发展现状和趋势［J］；科技创新与应用；2012.7