论文部分内容阅读
[摘 要]主要介绍了利用InfoPlus.21实时数据库的SQLPlus和自定义数据结构实现企业装置的环保数据实时监测。
[关键词]实时数据库 InfoPlus.21 SQLPlus 存储过程 实时监测 环保数据
中图分类号：G115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0319-02
0引言
随着环境在线监测仪器仪表和数据通讯技术的迅猛发展，长岭分公司在利用InfoPlus.21实时数据库进行优化生产过程，提高产品的产量、质量和效益的同时，致力于推动污染源在线监测现代化進程，实现了装置工业排放废气中的SO2、NOx、烟尘、氧含量和废水外排口氨氮、PH值等在线分析监测的全面自动化和信息化，实现对装置废气、废水等污染物的排放进行严格的监控，避免了超标排放。在环保信息化建设的过程中，长岭分公司信息技术中心充分利用InfoPlus.21实时数据库的SQLPlus和自定义数据结构[1]，通过编写存储过程实现环保数据的实时采集、计算和统计，开发了装置环保数据实时监测系统。业务人员可随时了解实时动态的环保数据，并根据统计和分析结果[2]及时发现问题，仪表维护人员也能实时了解在线监测仪器仪表运行的状况，及时处理仪表故障。装置环保数据实时监测系统在实际应用中为长岭分公司实现环保信息化提供更加及时、准确的环保数据。
1 系统需求分析
目前，中国石化长岭分公司采用环境在线监测仪表的检测点主要有6个烟气监测点和3个污水监测点。其中，烟气监测点包含热电作业部CFB装置的2#烟囱外排烟气、3#催化烟气脱硫脱硝的净烟气CEMS和原烟气CEMS、1#催化烟气脱硫脱硝的净烟气CEMS和原烟气CEMS、2#硫磺和3#硫磺的外排烟气，监测的项目有PH、COD、氨氮、油含量、流量。
装置的环保数据实时监测系统的业务需求如下：
（1） 系统对于所有的监测项目的当前值都要实际采集、存储，并通过IE浏览器进行实时监测。根据设定的预警值，实时改变当前值的颜色，提示用户及时采取措施及处理问题；
（2） 根据设定的达标值，实时计算所有监测项目的月达标率、年达标率和本月超标的时间，用户可统计、分析和考核监测项目的达标情况；
（3） 实时监测仪表运行状态，累计本月仪表运行时间和本月仪表停运时间，实时计算本月仪表运行率，统计本月仪表故障次数，用户可分析仪表运行故障的原因，并及时处理仪表故障。
2 方案设计
2.1 系统结构
装置的环保数据实时监测系统功能结构如图1所示。
将环境在线监测仪表的监测点就近引入装置DCS系统，然后通过接口采集和存储实时的环保数据到InfoPlus.21实时数据库。LIMS的数据通过标准接口保存到InfoPlus.21实时数据库。
利用InfoPlus.21自定义数据结构定制数据模板，存贮所有在线监测仪表的监测点信息和参数。数据模板可根据需要进行扩展。
存储过程封装了废水、废气的各个监控项目的业务逻辑和核心算法，并保存在InfoPlus.21实时数据库中。存储过程被Query调用，并设置为定时执行，传入的信息来源于设定的数据模板，结果保存在InfoPlus.21的计算软点中。所有存储过程采用模块化设计，便于业务逻辑修改和功能扩展。
通过建立InfoPlus.21与SQLServer的异构数据库连接，实现定期将环保数据的实时分析结果保存到SQLServer，便于统计查询。
通过.net开发Web应用程序，以WebService的方式读取InfoPlus.21的实时数据，并实时刷新网页。
2.2 系统功能
在IE中，装置环保数据实时监测系统以可配置表单的形式自动计算和分析数据[2]，具体功能如下：
1） 监测的实时值正常时显示绿色，超预警值时显示黄色并发声3秒，超达标值时显示红色，并可显示趋势曲线。其中预警值和达标值可配置。
2） 监测的实时值在连续3个采样周期超标确认处于超标状态，开始累计超标时间，连续3个采样周期处于达标范围内确认达标，暂停超标计时，按月累计处于超标状态的时间，每月26号零时复位，并在复位前累计到年超标时间，年超标时间在1月26号零时复位。
3） 仪表运行状态由运行变为故障记为1次故障，按月累计仪表故障次数，每月26号零时复位。
4） 按月累计仪表故障时间和仪表运行时间，每月26号零时复位。本月总累计时间。
5） 自动计算本月达标率、本年达标率和本月仪表运行率，并可按月查询及生成报表。
2.3 技术方案
装置环保数据实时监测系统采用B/S模式进行开发，用户界面为IE浏览器。技术上采用.net和WebService编程，以及InfoPlus.21系统内部的存储过程编程来实现系统开发。.net和WebService编程主要实现用户操作界面相关的功能。存储过程主要实现所有的业务数据的统计和分析功能[2]。
2.3.1 存储过程设计
装置环保数据实时监测系统包含气体和液体数据的监测和分析。而数据计算和分析的核心是存储过程，其中封装了业务人员统计分析数据的经验和逻辑。存储过程采用Aspen SQLPlus编程实现，如图2所示。每一个存储过程都采用模块化设计，可以灵活地组合多个存储过程来满足各种不同的组态需求。存储过程的设计充分考虑并优化了数据处理的性能。
存储过程按功能分为实时数据分析和计算类、数据模板组态维护类、异构数据通讯类。实时数据分析和计算的内容包括实时计算和分析烟气中的SO2、NOx、烟尘、氧含量、流量，以及污水中的PH、COD、氨氮、油含量、流量。数据模板保存实时计算所需的位号、控制指标等基础信息。异构数据通讯主要负责定期将日和月的统计分析结果写入SQLServer。 其中，存储过程从InfoPlus.21的History聚集表中读取所需的历史数据，并结合当前的实时数据，进行数据的实时计算和分析；通过自定义数字状态集来定制运行状态；充分利用InfoPlus.21点的冗余字段保存标志位信息。充分利用InfoPlus.21内置的基础函数，加快开发进度。
2.3.2 用户界面设计
环保实时数据监控实现对外排烟气和外排污水的在线自动监测，使用户能及时了解仪表设备运行状态、设备的异常次数和異常时间，并作出调整采取措施，防止环保数据超标。环保大气和水质实时数据监测界面如图3所示。
2.4 关键技术
（1）InfoPlus.21存储过程技术：所有的业务逻辑和特殊计算被封装成存储过程函数，保存在InfoPlus.21的内存实时库中，方便其他程序灵活调用。InfoPlus.21存储过程是根据InfoPlus.21系统里的ProcedureDef定义创建的，并使用Aspen SQLPlus进行编程，可以包含循环结构和具有定义用户函数的能力，远远超出了基本SQL接口的功能。在交互式查询编辑器中可以方便地建立查询和应用，不需复杂的编译、连接和循环执行。
（2）InfoPlus.21自定义数据模板：InfoPlus.21实时数据库系统提供自定义数据模板，可根据需要自定义数据的字段个数、类型和名称，便于将工位号和工艺指标控制范围等参数配置到数据模板中，可以减少与外部系统的交互，提高实时数据的自动计算的效率，同时方便系统的维护。
（3）Web Service技术：能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。
3 应用情况
项目组按期完成装置环保数据实时监测系统的开发，并纳入生产实时监控平台。系统的投用为用户的工作提供了极大的便利，通过环保实时数据监测的应用，用户可在线查询仪表设备运行状态、设备的异常次数和异常时间，及时作出调整采取措施，防止环保数据超标。仪表维护人员能根据预警、报警信息及时发现隐患和排除故障，极大提高了在线仪表的运行率。
4 总结
实践证明，通过装置环保数据实时监测系统，有效地对装置废气、废水等污染物的排放进行了严格的监控，避免了超标排放，极大地提高了企业的环保管理水平。目前，该系统只是监测了外排烟气和废水的各项环保指标，未来将继续在生产装置内部扩大环保的监测点。
致谢
本论文是在中国石化长岭分公司信息技术中心何扬欢高级工程师的精心指导下完成的。2016年8月16日，我报名参加了长岭炼化公司的社会公众开放日，对企业重视环境保护产生了深刻的印象。论文初期，何老师给了我建设性的意见，这对于我论文的顺利完成起了极其重要的作用。论文后期，何老师为我的论文倾注了大量的心血，一步步地指导、修改。何老师严谨的治学精神和渊博的专业知识使我受益匪浅，在此谨向何老师致以衷心的感谢。
在我的论文的撰写过程中，还得到了许多老师和同学的无私帮助，在此一并致以谢意。
参考文献
[1] Aspen InfoPlus.21 Applications Development Manual，PME311（071）.2011，11
[2] [美] 拜伦·埃利斯著. 实时分析.机械工业出版社，2016，4
[关键词]实时数据库 InfoPlus.21 SQLPlus 存储过程 实时监测 环保数据
中图分类号：G115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0319-02
0引言
随着环境在线监测仪器仪表和数据通讯技术的迅猛发展，长岭分公司在利用InfoPlus.21实时数据库进行优化生产过程，提高产品的产量、质量和效益的同时，致力于推动污染源在线监测现代化進程，实现了装置工业排放废气中的SO2、NOx、烟尘、氧含量和废水外排口氨氮、PH值等在线分析监测的全面自动化和信息化，实现对装置废气、废水等污染物的排放进行严格的监控，避免了超标排放。在环保信息化建设的过程中，长岭分公司信息技术中心充分利用InfoPlus.21实时数据库的SQLPlus和自定义数据结构[1]，通过编写存储过程实现环保数据的实时采集、计算和统计，开发了装置环保数据实时监测系统。业务人员可随时了解实时动态的环保数据，并根据统计和分析结果[2]及时发现问题，仪表维护人员也能实时了解在线监测仪器仪表运行的状况，及时处理仪表故障。装置环保数据实时监测系统在实际应用中为长岭分公司实现环保信息化提供更加及时、准确的环保数据。
1 系统需求分析
目前，中国石化长岭分公司采用环境在线监测仪表的检测点主要有6个烟气监测点和3个污水监测点。其中，烟气监测点包含热电作业部CFB装置的2#烟囱外排烟气、3#催化烟气脱硫脱硝的净烟气CEMS和原烟气CEMS、1#催化烟气脱硫脱硝的净烟气CEMS和原烟气CEMS、2#硫磺和3#硫磺的外排烟气，监测的项目有PH、COD、氨氮、油含量、流量。
装置的环保数据实时监测系统的业务需求如下：
（1） 系统对于所有的监测项目的当前值都要实际采集、存储，并通过IE浏览器进行实时监测。根据设定的预警值，实时改变当前值的颜色，提示用户及时采取措施及处理问题；
（2） 根据设定的达标值，实时计算所有监测项目的月达标率、年达标率和本月超标的时间，用户可统计、分析和考核监测项目的达标情况；
（3） 实时监测仪表运行状态，累计本月仪表运行时间和本月仪表停运时间，实时计算本月仪表运行率，统计本月仪表故障次数，用户可分析仪表运行故障的原因，并及时处理仪表故障。
2 方案设计
2.1 系统结构
装置的环保数据实时监测系统功能结构如图1所示。
将环境在线监测仪表的监测点就近引入装置DCS系统，然后通过接口采集和存储实时的环保数据到InfoPlus.21实时数据库。LIMS的数据通过标准接口保存到InfoPlus.21实时数据库。
利用InfoPlus.21自定义数据结构定制数据模板，存贮所有在线监测仪表的监测点信息和参数。数据模板可根据需要进行扩展。
存储过程封装了废水、废气的各个监控项目的业务逻辑和核心算法，并保存在InfoPlus.21实时数据库中。存储过程被Query调用，并设置为定时执行，传入的信息来源于设定的数据模板，结果保存在InfoPlus.21的计算软点中。所有存储过程采用模块化设计，便于业务逻辑修改和功能扩展。
通过建立InfoPlus.21与SQLServer的异构数据库连接，实现定期将环保数据的实时分析结果保存到SQLServer，便于统计查询。
通过.net开发Web应用程序，以WebService的方式读取InfoPlus.21的实时数据，并实时刷新网页。
2.2 系统功能
在IE中，装置环保数据实时监测系统以可配置表单的形式自动计算和分析数据[2]，具体功能如下：
1） 监测的实时值正常时显示绿色，超预警值时显示黄色并发声3秒，超达标值时显示红色，并可显示趋势曲线。其中预警值和达标值可配置。
2） 监测的实时值在连续3个采样周期超标确认处于超标状态，开始累计超标时间，连续3个采样周期处于达标范围内确认达标，暂停超标计时，按月累计处于超标状态的时间，每月26号零时复位，并在复位前累计到年超标时间，年超标时间在1月26号零时复位。
3） 仪表运行状态由运行变为故障记为1次故障，按月累计仪表故障次数，每月26号零时复位。
4） 按月累计仪表故障时间和仪表运行时间，每月26号零时复位。本月总累计时间。
5） 自动计算本月达标率、本年达标率和本月仪表运行率，并可按月查询及生成报表。
2.3 技术方案
装置环保数据实时监测系统采用B/S模式进行开发，用户界面为IE浏览器。技术上采用.net和WebService编程，以及InfoPlus.21系统内部的存储过程编程来实现系统开发。.net和WebService编程主要实现用户操作界面相关的功能。存储过程主要实现所有的业务数据的统计和分析功能[2]。
2.3.1 存储过程设计
装置环保数据实时监测系统包含气体和液体数据的监测和分析。而数据计算和分析的核心是存储过程，其中封装了业务人员统计分析数据的经验和逻辑。存储过程采用Aspen SQLPlus编程实现，如图2所示。每一个存储过程都采用模块化设计，可以灵活地组合多个存储过程来满足各种不同的组态需求。存储过程的设计充分考虑并优化了数据处理的性能。
存储过程按功能分为实时数据分析和计算类、数据模板组态维护类、异构数据通讯类。实时数据分析和计算的内容包括实时计算和分析烟气中的SO2、NOx、烟尘、氧含量、流量，以及污水中的PH、COD、氨氮、油含量、流量。数据模板保存实时计算所需的位号、控制指标等基础信息。异构数据通讯主要负责定期将日和月的统计分析结果写入SQLServer。 其中，存储过程从InfoPlus.21的History聚集表中读取所需的历史数据，并结合当前的实时数据，进行数据的实时计算和分析；通过自定义数字状态集来定制运行状态；充分利用InfoPlus.21点的冗余字段保存标志位信息。充分利用InfoPlus.21内置的基础函数，加快开发进度。
2.3.2 用户界面设计
环保实时数据监控实现对外排烟气和外排污水的在线自动监测，使用户能及时了解仪表设备运行状态、设备的异常次数和異常时间，并作出调整采取措施，防止环保数据超标。环保大气和水质实时数据监测界面如图3所示。
2.4 关键技术
（1）InfoPlus.21存储过程技术：所有的业务逻辑和特殊计算被封装成存储过程函数，保存在InfoPlus.21的内存实时库中，方便其他程序灵活调用。InfoPlus.21存储过程是根据InfoPlus.21系统里的ProcedureDef定义创建的，并使用Aspen SQLPlus进行编程，可以包含循环结构和具有定义用户函数的能力，远远超出了基本SQL接口的功能。在交互式查询编辑器中可以方便地建立查询和应用，不需复杂的编译、连接和循环执行。
（2）InfoPlus.21自定义数据模板：InfoPlus.21实时数据库系统提供自定义数据模板，可根据需要自定义数据的字段个数、类型和名称，便于将工位号和工艺指标控制范围等参数配置到数据模板中，可以减少与外部系统的交互，提高实时数据的自动计算的效率，同时方便系统的维护。
（3）Web Service技术：能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。
3 应用情况
项目组按期完成装置环保数据实时监测系统的开发，并纳入生产实时监控平台。系统的投用为用户的工作提供了极大的便利，通过环保实时数据监测的应用，用户可在线查询仪表设备运行状态、设备的异常次数和异常时间，及时作出调整采取措施，防止环保数据超标。仪表维护人员能根据预警、报警信息及时发现隐患和排除故障，极大提高了在线仪表的运行率。
4 总结
实践证明，通过装置环保数据实时监测系统，有效地对装置废气、废水等污染物的排放进行了严格的监控，避免了超标排放，极大地提高了企业的环保管理水平。目前，该系统只是监测了外排烟气和废水的各项环保指标，未来将继续在生产装置内部扩大环保的监测点。
致谢
本论文是在中国石化长岭分公司信息技术中心何扬欢高级工程师的精心指导下完成的。2016年8月16日，我报名参加了长岭炼化公司的社会公众开放日，对企业重视环境保护产生了深刻的印象。论文初期，何老师给了我建设性的意见，这对于我论文的顺利完成起了极其重要的作用。论文后期，何老师为我的论文倾注了大量的心血，一步步地指导、修改。何老师严谨的治学精神和渊博的专业知识使我受益匪浅，在此谨向何老师致以衷心的感谢。
在我的论文的撰写过程中，还得到了许多老师和同学的无私帮助，在此一并致以谢意。
参考文献
[1] Aspen InfoPlus.21 Applications Development Manual，PME311（071）.2011，11
[2] [美] 拜伦·埃利斯著. 实时分析.机械工业出版社，2016，4