CN101514869B

CN101514869B - 工业用智能型数字化连续监测分析方法及系统

Info

Publication number: CN101514869B
Application number: CN2009100198435A
Authority: CN
Inventors: 于海忠; 潘恒; 刘强; 齐滨; 李冬俊; 郭全生; 宋希光; 曹永芹; 马琴; 孙丽云
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Electronic Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Electronic Co Ltd
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: CN101514869A

Abstract

一种工业用智能型数字化连续监测分析方法及系统，它包括如下步骤：1、数据采集与分发步骤；2、分布式数据处理步骤；3、窑体定位步骤；4、图像生成步骤；5、数据分析处理步骤；6、报警步骤。它采用模块化设计，各模块间即相对独立又相互协作，充分发挥数据共享、资源独立机制的特性，使系统设计更合理，更便于扩展和维护。同时结合OPC技术、SOCKET异步通讯技术、DirectX技术、DCOM技术以及C#的GDI+技术、ADO.NET技术、文件I/O接口技术等国际先进技术，使系统功能更强大，具有性能高、兼容性好、扩展性强等特点。

Description

工业用智能型数字化连续监测分析方法及系统

技术领域

工业用智能型数字化连续监测分析系统，又名IDCMA(Industrial IntelligentDigital Continuous Monitoring and Analysis System)是一种全新的智能型、数字化回转窑连续监测系统，属于自动化控制技术领域。

背景技术

回转窑是水泥工业的主要热工设备，有多种用途，除煅烧水泥熟料外，尚用作煅烧矾土，煅烧氢氧化铝，碳素煅烧等；回转窑是一台纵长的钢板制成的圆筒，内衬为耐火材料，窑衬耐火材料受到温度、化学侵蚀、机械磨损等因素的影响，内衬会有不同程度的损失，一旦内壁的耐火材料烧透就会给生产安全带来严重威胁，生产时需要时刻监控窑内壁的状况，回转窑内壁情况可以通过其表面温度情况加以判断，如果某区域温度过高，表明此处内衬损失过多，应尽快采取措施。

传统的监测方法大都存在以下不足：

1.无网络通讯控制。

大多数扫描监测系统属于扫描仪配套产品，采用点对点的通讯模式，并独立于现场自动化系统，不仅不便于自动化控制，而且无法实现网络通讯的控制和管理，更无法保证信号的质量。

2.定位精度不高，显示不准确

扫描监测系统的主要目的，是给管理人员提供准确可靠的数据，以便相关人员能及时发现问题并处理问题，这就要求监测系统要有较高的定位精度和显示准确性。经调查，大多数同类系统在这方面都采取了一定的措施，但由于现场环境不同、设备机械性能的变化、窑体转动状态(加速、减速、匀速)的不同、检测设备精度的差异、通讯和控制系统的时滞性等原因，会造成窑体定位误差随着时间的增长而变大。

3.无法实现分布式监控

同类产品中，大多属于单机模式，仅运行于一台监测终端。随着科技的不断进步，用户需要更多信息和更人性化的操作，能够在不同的地方获取监测信息。单机系统无法实现这种功能。

4.数据管理不完善

数据管理可分为：实时数据管理、历史数据管理、报警数据管理等；同类产品中大都实现了实时数据管理，部分也对报警数据进行了处理；但，就与历史数据的管理方面因为时间和环境的差异，大都无法实现。

5.灵活性、兼容性和扩展性较差

经调查，大多数窑体监测系统与现场自动化系统独立，或是难于受现场自动化系统控制，这使得无法集成于现场基础自动化系统、既而无法实现对扫描仪的灵活控制、更不利于在现场控制系统更新后的系统移植。

很显然，存在以上问题的传统监测方法，已经无法满足现代工业化和产的需求。

发明内容

本系统针对目前回转窑监测技术的不足，采用多项国际先进技术，提供一种定位准、显示精度较高、功能全、操作简单、兼容性及扩展性较好的工业用智能型数字化连续监测分析方法及系统。

本系统的技术特征是：基于C#编程语言开发，遵循C/S(Client/Server)架构，采用自主研发的“可控数据采集与分发组件”与PLC(可编程序逻辑控制器)通讯，为系统提供高效、可靠的数据通讯，实现数据的采集与分发；采用GDI+(图形设备接口)及微软DirectX技术实现系统各种二维图形、三维图形及数据图片的数字化生成；采用SOCKET异步通讯技术搭建系统分布式处理架构，实现服务端与客户端的数据传输；利用C#高性能的数据处理能力，完成数据的各类计算，并自主研发“窑体精确定位计算法”，实现了对窑体坐标的精确定位；利用C#的ADO.NET(ActiveX数据对象)技术和高效的I\O(输入\输出)接口技术，实现数据的高效管理，并结合SQLServer数据库为系统提供后台数据支持，实现历史数据的对比和查看等功能；系统采用.NET技术结合OPC(OPC：OLE for Process Control，用于过程控制的对象链接和嵌入)技术开发的特性，使系统具有良好的兼容性和扩展性。

一种工业用智能型数字化连续监测分析方法，它包括如下步骤：1、数据采集与分发步骤；数据采集与分发步骤负责与PLC的通讯、网络连接状态的判定及数据的采集与分发，为系统提供基础数据支持。

2、分布式数据处理步骤；分布式数据处理步骤负责服务器与终端的通讯控制。

3、窑体定位步骤；窑体定位步骤结合自主研发的“窑体精确定位计算法”，实现了对窑体的精确定位。

4、图像生成步骤；图像生成步骤负责系统各种图形图像的数字化生成，包括各种HMI图形、数据分析结果图、历史数据生成图及三维窑体模拟图等，给用户提供准确的显示信息。

5、数据分析处理步骤；数据分析处理步骤应用C#语言高性能的数据处理能力，为系统提供完善的数据管理功能，包括系统配置文件管理、数据库操作、实时数据处理、历史数据处理、暂存目录维护等，结合其它各模块实现实时数据管理、历史数据管理和报警数据管理等功能，使系统具有较为完善的数据管理能力。

6、报警步骤。报警步骤负责系统异常状态的报警处理，包括网络异常、数据异常、系统异常等；该步骤的数据来源于其它各个步骤，如果检测到有异常出现或是接收到其它步骤的异常信号，报警步骤自动根据用户设置启动相应报警功能，将报警信息反应到系统用户界面，并将异常信息写入报警日志，以供分析查看。

一种工业用智能型数字化连续监测分析系统采用模块化设计及数据共享、资源独立的机制，使系统设计更合理，更便于扩展和维护，系统主要分为：

1、数据采集与分发模块；数据采集与分发模块负责与PLC的通讯、网络连接状态的判定及数据的采集与分发，为系统提供基础数据支持。

2、分布式数据处理模块；分布式数据处理模块负责服务器与终端的通讯控制。

3、窑体定位模块；窑体定位模块结合自主研发的“窑体精确定位计算法”，实现了对窑体的精确定位。

4、图像生成模块；图像生成模块负责系统各种图形图像的数字化生成，包括各种HMI图形、数据分析结果图、历史数据生成图及三维窑体模拟图等，给用户提供准确的显示信息。

5、数据分析处理模块；数据分析处理模块应用C#语言高性能的数据处理能力，为系统提供完善的数据管理功能，包括系统配置文件管理、数据库操作、实时数据处理、历史数据处理、暂存目录维护等，结合其它各模块实现实时数据管理、历史数据管理和报警数据管理等功能，使系统具有较为完善的数据管理能力。

6、报警模块。报警模块负责系统异常状态的报警处理，包括网络异常、数据异常、系统异常等；该模块数据来源于其它各个模块，如果检测到有异常出现或是接收到其它模块的异常信号，报警模块自动根据用户设置启动相应报警功能，将报警信息反应到系统用户界面，并将异常信息写入报警日志，以供分析查看。

综上所述，本系统是一种全新的智能型、数字化、连续监测分析系统，采用模块化设计，各模块间即相对独立又相互协作，充分发挥数据共享、资源独立机制的特性，使系统设计更合理，更便于扩展和维护。同时结合OPC技术、SOCKET异步通讯技术、DirectX技术、DCOM技术以及C#的GDI+技术、ADO.NET技术、文件I/O接口技术等国际先进技术，使系统功能更强大，具有性能高、兼容性好、扩展性强等特点。

本系统的优点是：集成自主研发的“可控数据采集与分发组件”为系统提供高效可靠的数据通讯和网络管理功能，并基于DCOM技术实现数据分发；采用GDI+及微软DirectX技术实现系统各种二维图形、三维图形及数据图片的数字化生成，使图像生成效率更高、更细腻，精度更高；采用SOCKET异步通讯技术搭建系统分布式处理架构，实现服务端与客户端的数据传输，使用户可以在不同位置，分布多个监控终端；利用C#高性能的数据处理能力，完成数据的各类计算，并自主研发“窑体精确定位计算法”，实现了对窑体坐标的精确定位；利用C#的ADO.NET技术和高效的I\O接口技术，实现数据的高效管理，并结合SQL Server数据库为系统提供后台数据支持，实现历史数据的对比和查看等功能；系统采用.NET技术结合OPC技术开发的特性，使系统具有良好的兼容性和扩展性；系统采用模块化设计及数据共享、资源独立的机制，使系统设计更合理。

附图说明

图1系统组成

图2各模块之间的关系示意图

图3“可控数据采集与分发组件”接口示意图

图4数据采集与分发模块工作流程图

图5客户端与PLC的数据通讯示意图

图6 SOCKET服务端工作流程图

图7 SOCKET客户端工作流程图

具体实施方式

系统操作分为两部分：服务器程序和客户端程序；除分布式数据处理模块的SOKET服务程序和终端程序不一样外，其它各模块的功能均相同，可单独使用服务器程序而不加挂客户端，服务端的各项功能默认为全部开启；客户端程序可根据用户需要进行配置，包括是否加挂数据库，是否连接PLC、是否显示报警等。服务端和客户端程序都通过用户界面向用户反馈信息、系统报警以及接收用户数据设定等。首先，服务端运行于监控服务器，各项功能均开启，服务端始终监测窑体的整个表面，并提供完全的数据库记录及历史数据记录功能；客户端可分布在多个不同位置的计算机，可通过各自的OPC服务组件与PLC相连接，与可直接通过分布式数据处理模块直接从服务器获取数据，客户端可根据用户设置监测窑体的局部区域，和服务端一样，客户端还具有窑体自动对正模块、图像处理模块和报警模块等的全部功能，各终端即相互联系又相互独立，彼此之间不会产生影响。系统所采用的此类数据共享、资源独立的设计特点，使系统功能更强大、性能更好。

其工作原理是：

一、数据采集与分发模块

该模块主要负责与PLC的通讯、网络连接状态的判定及数据的采集与分发，为系统提供基础数据支持。采集数据包括：扫描角度、扫描温度、窑体速度、确定窑体旋转一周的开关量信号等PLC数据。数据采集与分发模块工作流程，如图4所示。

数据采集与分发模块以“可控数据采集与分发组件”为主要组成部分，正常连接时，该模块负责PLC与上位机之间的正常通讯以及监测网络的连通状态；如果网络出现中断，该模块自动给数据分析处理模块发送网络异常信号，数据分析处理模块自动做出响应，一方面中止与数据采集与分发模块相关的操作，并对系统数据进行分析处理，做出保护；另一方面，调用报警函数，将信号传递给报警模块，由报警模块写入异常记录日志并就此做出相应报警处理。然后数据采集与分发模块可根据用户的设定而进行自动或手动重建网络连接，连接建立后，自动给数据分析处理模块发出网络正常信号，数据分析处理模块做出响应，重新启动与数据采集与分发模块相关的操作，并调用报警函数来通知报警模块，撤销相应报警操作。系统正常运行。

“可控数据采集与分发组件”简述如下：

OPC基于COM/DCOM(COM：组件对象模型，DCOM：分布式组件对象模型)技术，提供一种统一的通讯标准，不同厂商只要遵循OPC技术标准就可以实现软硬件间可靠、稳定的数据通讯，“可控数据采集与分发组件”，此组件结合OPC DA 2.0通用接口标准规范(OPC Data Access Custom Interface Specification 2.0)开发，实现OPC服务端与OPC客户端相应接口，并加以整合，集成于系统服务端及客户端，以实现与PLC的通讯，实现数据采集；在实现各项标准功能的基础上结合DCOM(分布式对象组件模型)技术实现数据的分发；另外，集成网络监控功能，以实现对网络连接状态的智能化控制。该“可控数据采集与分发组件”，采用通用接口方式与PLC通讯。“可控数据采集与分发组件”接口如图3所示。

首先介绍实现OLE类实例的方法：

1.定义类实例标识码：

OLE类实例CLSID，由唯一的128位长整型标识码标识，再通过相关类文件实现这个类实例，客户端可以通过CLSID来访问对象。

2.定义ProgID(OPC服务端标识)：

用于标识OPC服务端，ProgID在CLSID(OLE类实例)中赋值，通常在OPC服务端定义ProgID。

3.操作COM对象

(1)初始化COM；

(2)查询CLSID；

(3)创建对象；

(4)调用OPC函数；

(5)调用网络监控函数

(6)释放使用中的接口资源。

4.返回结果值

定义返回值类型为HRESULT，在完成对象访问后，返回HRESULT类型的结果值。

如果判断出网络断开，在向数据分析处理模块发送异常信号的同时，客户程序会根据用户设置，通过手动或自动调用IDataObject接口的connect()方法来建立与服务程序的连接。

系统的服务端和客户端都集成了数据采集与分发模块，使客户端也能像服务端一样与PLC进行正常通讯。客户端与PLC的数据通讯，如图5所示。有两种访问PLC数据的方式，一种是直接访问PLC以读取数据，另一种是读取OPC服务端缓存中的PLC数据。为了不给PLC增加负担，客户端从OPC服务端的缓存中读取数据，客户端通过配置文件的设置，通过DCOM向OPC服务端发送数据请求；OPC服务端按一定的采集周期访问PLC，采集客户端需要的数据，然后，将采集到的数据存放在服务器缓存中，接收到客户端的数据请求后，OPC服务端再通过DCOM端口将结果值发送给客户端，以这种形式实现客户端与PLC的数据通讯。同时，基于COM/DCOM技术的特性，也为系统的扩展奠定了基础。

二、分布式数据处理模块

该模块负责服务器与终端的通讯控制，模块基于SOCKET异步通讯技术开发。在这个模块中，通过SOCKET异步通信技术，实现服务端与客户端的数据通讯，从而实现系统的分布式数据监控，使客户端的数据监控更灵活。通过配置，客户端可灵活的实现对窑体局部区域或整体的监测，即各监测终端可以监测不同的区域，而相互不会产生影响。通过配置，客户端可以不加挂数据库，历史数据可以通过SOCKET通讯从服务器获取。SOCKET服务端工作流程，如图6所示；SOCKET客户端工作流程，如图7所示。

为了协调服务器端和各客户端的正常通讯，服务器端和客户端的分布式数据处理模块也有不同的配置，首先，在服务端的分布式数据处理模块集成SOCKET服务程序，在客户端的分布式数据处理模块集成SOCKET客户程序，使客户端和服务器通过SOCKET异步通讯方式进行数据传输。C#编程语言所基于的公共语言运行时.NetFrameWork2.0，为Socket通讯提供了System.Net.Socket命名空间，使C#语言开发的SOCKET程序运行效率更高。

服务端和客户端工作流程介绍如下，首先，启动服务端程序，程序启动后会自动监听3000端口，客户端程序启动后，主动与服务端建立连接，服务端如果监听到客户端连接，即创建新线程与客户端建立连接，服务端主线程继续监听3000端口，继续监听其它客户端的连接。当新连接线程建立后服务端处于准备接收状态，一般服务端不主动与客户端通讯，只有在服务端与PLC的连接断开的情况下，才会向客户端发送报警信号，以便通知客户端；客户端只向服务端发送三种类型的数据流，包括网络验证信号，数据集和图片文件请求，所以服务端只需判断这三种数据类型即可，接收到来自客户端的数据流后，服务端即解码数据流并分析解码结果，如果客户端发送的是网络验证信号，服务端将自动新建新线程，用于编码网络连通数据流并发送给客户端，发送结束后会自动注销此信号验证线程。如果客户端请求的是数据库数据，由服务端的数据分析处理模块，根据客户端的数据请求，提取数据库的数据，即而将数据打包成数据集对象，在这里即使数据提取为空，也可以将空数据打包成数据集对象，然后由服务端的分布式数据处理模块调用数据序列化函数，将数据序列化为数据流，最后进行数据编码，数据编码结果包括数据类型、数据长度及数据内容序列，再将编码后的数据流发送到客户端；同理，如果客户端请求的图片数据，如，图像生成模块生成的历史轴向温度图等，数据分析处理模块会根据客户端的数据请求，查找到相关内容，找到所请求的图片对象后，由服务端的分布式数据处理模块调用数据序列化函数，将图片序列化为数据流，再进行数据编码，数据编码结果同样包括数据类型、数据长度及数据内容序列，再将编码后的数据流发送到客户端。如果查找不到客户端请求的图片数据，就直接跳过序列化这一步，直接编码出错信号，并发送给客户端。在向客户端发送数据流时，如果发送超时，即判断出现网络问题，此时会自动放弃数据发送，将数据包丢弃并注销与该客户端的连接，在服务端出现与客户端的网络异常时，自动通知服务端报警模块，由报警模块写入服务端异常记录日志，而不会在服务端做出报警，只要服务端程序不结束，服务端重复以上过程。客户端接收到数据流后，会立即解码数据流，提取数据类型，如果是网络验证信号，即判断出网络连接正常，继续准备接收数据；如果判断出是数据集或是图片数据流，客户端分布式数据处理模块将根据数据类型反序列化数据流，得到所请求的数据，并将数据传递给数据分析处理模块进行分析和处理。客户端在等待数据返回的过程中，会周期性的验证网络状态，如果与服务端的连接断开，客户端会自动将网络异常信号通知客户端报警模块，由客户端报警模块将异常信息写入客户端异常日志并通过客户端HMI来提示用户，同时，暂停相关操作，保存请求数据，并自动连续性尝试与服务端重新建立连接，直到用户结束程序，当连接建立后重新发送数据请求并继续相关操作。

分布式数据处理模块通过以上方式实现了服务端与各监测终端的正常通讯，使窑体监控可以根据用户的不同需求，在多个终端进行，使整个系统的操作更人性化。

三、窑体定位模块

该模块是整个系统中最关键的技术部分之一，结合几何原理自主研发“窑体精确定位计算法”，实现了对窑体的精确定位。该模块的数据来源主要是数据采集与分发模块从PLC获得的检测信息以及来自HMI(人机界面)的用户输入信息，检测信息包括：扫描角度、扫描温度、窑体速度、确定窑体旋转一周的开关量信号、窑体某一转速度所持续的时间等；HMI的用户输入信息主要包括：扫描起始角度、扫描角度等；窑体定位模块依据这些信息，通过定位计算，可计算出回转窑表面当前扫描点的相对位置，并将其定位到回转窑表面；同时将该位置坐标信息传递给数据分析处理模块和图像生成模块，经过这两个模块的分析和处理，将坐标信息显示到系统HMI并进行数据库存档。

“窑体精确定位计算法”分为横向定位和纵向定位两部分，分别解释如下：

横向定位：横向定位在已知条件下，可以通过数学几何定理(正弦定理、余弦定理)计算得出。已知：

●扫描仪起始方向到窑体表面的距离a；

●扫描仪终止方向到窑体表面的距离b；

●扫描仪所要扫描的窑体表面长度c；

●扫描起始方向与窑体的夹角的角度值tri_b；

●扫描仪传给PLC的当前扫描角度值tri_d；

●当前扫描线与扫描起始方向夹角的角度值tri_e；

●扫描初始角度值tri_f；

由余弦定理得到：tri_b＝arccos((b2-a2-c2)/2*a*c)；

得到：tri_e＝tri_d-tri_f；

结合正弦定理得到：Len_e/sin(tri_e)＝a/sin(180-tri_b-tri_e)；

得到结果：len_e＝(a*sin(tri_e))/sin(180-tri_b-tri_e)；

这样当前扫描点与扫描起始点的横向距离len_e就可以被精确的计算出来，即可以精确的描述当前扫描点所在的横向位置。

纵向定位：

纵向定位即大窑旋转方向的位置确定，与横向定位相比，纵向定位的确定相对较为困难，虽然可以从PLC获取窑体速度，但由于设备机械性能的变化、窑体转动状态(加速、减速、匀速)的不同、检测设备精度的差异、通讯和控制系统的时滞性等原因，速度信号的准确性会发生波动，鉴于窑体速度不恒定的特性，专门为系统设计了一套计算方法，采用动态速度修正的方式来修正测量速度值，最大限度的使测量速度值与实际值保持一致。

首先，可以从PLC得到当前窑体速度s、当前速度所持续的时间t和确定窑体旋转一周的开关量f，f是一个布尔值。当f的值发生变化时，系统开始记录速度值s、速度持续时间t调零并重新开始计时；在窑体旋转过程中，速度s会发生变化，因此速度所持续的时间也会重新计时，这样重复记录，直到开关量f再次发生变化，纵向定位的计算公式如下：

k_{c} = \frac{T_{G}}{C_{G}}

公式1

Kc：速度的修正系数；T_G：窑体的实际周长；

C_G：窑体旋转上一圈的测算周长；

C_G＝s₁×t₁+s₂×t₂+...+s_n×t_n(n为速度的变化次数) 公式2

s_n：窑体速度第n次变化时的速度值；

t_n：窑体速度第n次变化时的速度持续时间值；

S_c＝s×k_c 公式3

S_c：计算速度；s：采集到的窑体速度；

P＝S_c1×t₁+S_c2×t₂+...+S_cn×t_n(n为速度的变化次数) 公式4

P：窑体的纵向位置；

结合公式1、公式2、公式3可以得出公式4，即纵向距离位置，由此可以精确定位窑体的当前纵向位置。

至此，已经确定了“窑体精确定位计算法”的全部内容。

现场实验证明，与现场实际测量值相比较，在横向扫描20米、纵向扫描10米的情况下，横向误差均在9毫米以下，纵向误差均在5毫米以下，“窑体精确定位计算法”实现了对窑体的精确定位，是一种科学、有效、精确的计算方法。

四、图像生成模块

该模块基于C#编程语言的GDI+技术及微软DirectX技术开发，负责系统各种图形图像的数字化生成，包括各种HMI图形、数据分析结果图、历史数据生成图及三维窑体模拟图等，给用户提供准确的显示信息；该模块的基础数据主要来源于数据采集与分发模块、数据分析处理模块、窑体定位模块以及数据库数据等，在这些数据的基础上结合GDI+绘图技术及微软DirectX技术，图像生成模块可绘制出各种需要的图形，包括二维展开图和三维视图，还可将数据以图片的形式描述出来，在历史数据对比单元中，这一功能得到应用，通过以图片的形式生成不同周期的轴向展开图，使用户更直观的对比查看历史数据，更容易发现其中的异同，并可根据用户设置存储于系统暂存目录下，以备检索，同时，客户端可以通过分布式数据处理模块向服务端请求数据图片，以实现客户端数据与服务端数据的对比查看，更便于转移到其它存储介质，给用户管理提供更多方便。

在服务端和客户端都集成有图像生成模块，用户界面主要有轴向展图、三维热向图、轴向温度图及窑体模拟图等二维和三维图形。在轴向展开图中，利用窑体定位模块所确定的扫描点坐标和数据分析处理模块的温度值，调用相关GDI+成像函数，自动在内存中生成二维窑体平面展开图，然后将平面展开图显示到系统用户界面，温度的不同以颜色的不同表现出来，用户可以根据色标及展开图的颜色显示而观察出表面温度的不同；三维热向图的生成，由数据分析处理模块根据用户设定自动调用数据库数据，再调用图像生成模块的DirectX三维图像生成函数，来生成立体窑体平面展开图，使窑体表面温度显示更直观，用户查看更方便；轴向展开图的生成，同样由数据分析处理模块根据用户设置自动调用数据库数据，自动分析沿窑体方向上窑体圆周的温度分布，并调用GDI+图像生成函数，自动生成轴向温度图，并将轴向温度图以图片的形式存储在系统暂存目录中，以备用户检索或是服务端给客户端提供数据备索，客户端可以根据用户设定通过分布式数据处理模块向服务端发送图片调用请求，再由服务端将相关图片发送给客户端，再由客户端的数据分析处理模块显示到用户界面，以便于客户端用户进行数据比较；窑体模拟图的生成，调用DirectX三维生成函数，生成三维窑体模型，利用内存中的轴向展开图信息或是调用数据库的历史数据信息信息，将窑体表面温度情况描绘在三维窑体模型表面，从而实现窑体的三维模拟，同时，数据分析处理模块通过调用数据库的历史数据，根据不同时间、不同坐标的窑体表面数据，调用DirectX三维生成函数，生成不同时间段的三维窑体模型，从而实现模拟固定时间范围内的窑体情况，使窑体监控更智能，给窑体监控带来更大方便。

五、数据分析处理模块

该模块应用C#语言高性能的数据处理能力，为系统提供完善的数据管理功能，包括系统配置文件管理、数据库操作、实时数据处理、历史数据处理、暂存目录维护等，结合其它各模块实现实时数据管理、历史数据管理和报警数据管理等功能，使系统具有较为完善的数据管理能力。

系统配置文件管理包括配置数据的读取、插入、修改及删除等，通过C#语言提供的系统文件I\O接口，实现对文件的相关编辑操作；数据库操作包括根据用户设置由数据分析处理模块对数据库数据进行读取、插入、修改及删除等，这里的数据库数据包括历史数据在内，通过ADO.NET数据库访问技术，实现对数据库的相关操作；实时数据处理即当前运行中所涉及数据的处理，包括操作的挂起、客户端数据请求的暂存等，操作的挂起通过挂起相关操作线程来实现，从而不影响其它数据操作的进行。客户端请求的暂存通过生成临时暂存文件实现，该类文件存放在系统暂存目录下；历史数据的处理即根据历史数据的生成时间自动筛选所需的数据，从而为图像生成模块和历史数据查询提供数据；暂存目录管理主要根据用户设定通过C#语言提供的系统文件I\O接口对系统暂存目录下的文件进行维护操作，包括文件暂存文件的分类和删除。报警数据管理包括报警数据的查询和显示，温度数据根据用户的设定，如果超出设定的上限值，即调用报警模块函数，将报警数据显示到用户界面，并写入系统异常日志。

数据分析处理模块，采用顺序操作模式，即当有数据操作时，首先对该数据需要的资源使用情况进行判断，如果资源正被使用，则先挂起当前操作，资源空闲时再执行处理，并且在处理完后自动释放相关资源，以备其它操作使用。

六、报警模块

该模块负责系统异常状态的报警处理，包括网络异常、数据异常、系统异常等；该模块数据来源于其它各个模块，如果检测到有异常出现或是接收到其它模块的异常信号，报警模块自动根据用户设置启动相应报警功能，将报警信息反应到系统用户界面，并将异常信息写入报警日志，以供分析查看。

网络异常包括与PLC的连接异常和客户端与服务端的连接异常，服务端和客户端都有数据采集与分发模块，如果检测到与PLC的连接断开，会自动通知报警模块，由该模块自动记录异常产生的时间、异常类型、异常情况简介等异常信息，并将异常信息写入异常日志，同时，将异常信息显示在服务端用户界面，以便于提示用户；当客户端与服务端的连接出现异常时，服务端仅记录异常信息，而不将异常信息显示在用户界面，客户端检测到异常后，会将异常信息写入异常日志并将异常信息显示到系统用户界面；

数据异常即相关数据值超过用户设定值时的报警信息，如，数据处理模块会监测扫描温度，当扫描温度超出用户的上限设定值时，会自动调用报警函数来通知报警模块，再由报警模块将异常信息显示在用户界面并写入系统异常日志；系统异常即系统运行时出现的程序运行异常，纯粹是由于系统设计问题而出现的运行异常，此类异常的处理方式，同样是将异常信息显示到用户界面的同时，将异常信息写入异常日志。

系统基于C#编程语言开发，使用系统可运行于支持.NET Framework2.0运行时的不同平台；并且与PLC之间的通讯采用OPC技术实现，使系统可根据实际需要集成于现场基础自动化系统，并且与国际上大多数厂商的自动化设备相兼容，如：ABB、施奈德、AB等国际知名品牌的基础自动化系统。这使系统具有较好的扩展性和兼容性，使用户可以自主分布系统，提高了应用的灵活性。

Claims

1.一种工业用智能型数字化连续监测分析方法，它包括如下步骤：

(1)、数据采集与分发步骤；数据采集与分发步骤负责与PLC的通讯、网络连接状态的判定及数据的采集与分发，为系统提供基础数据支持；

(2)、分布式数据处理步骤；分布式数据处理步骤负责服务器与终端的通讯控制；

(3)、窑体定位步骤；窑体定位步骤根据数据采集与分发步骤从PLC获得的检测信息以及来自人机界面的用户输入信息，通过定位计算得到回转窑表面当前扫描点的相对位置，并将其定位到回转窑表面，实现了对窑体的精确定位；

(4)、图像生成步骤；图像生成步骤负责系统各种图形图像的数字化生成，包括各种HMI图形、数据分析结果图、历史数据生成图及三维窑体模拟图，给用户提供准确的显示信息；

(5)、数据分析处理步骤；数据分析处理步骤应用C#语言高性能的数据处理能力，为系统提供完善的数据管理功能，包括系统配置文件管理、数据库操作、实时数据处理、历史数据处理、暂存目录维护，结合其它各模块实现实时数据管理、历史数据管理和报警数据管理功能，使系统具有较为完善的数据管理能力；

(6)、报警步骤；报警步骤负责系统异常状态的报警处理，包括网络异常、数据异常、系统异常；该步骤的数据来源于其它各个步骤，如果检测到有异常出现或是接收到其它步骤的异常信号，报警步骤自动根据用户设置启动相应报警功能，将报警信息反应到系统用户界面，并将异常信息写入报警日志，以供分析查看。

2.一种工业用智能型数字化连续监测分析系统，其特征是它包括：

(1)、数据采集与分发模块；数据采集与分发模块负责与PLC的通讯、网络连接状态的判定及数据的采集与分发，为系统提供基础数据支持；

(2)、分布式数据处理模块；分布式数据处理模块负责服务器与终端的通讯控制；

(3)、窑体定位模块；窑体定位模块根据数据采集与分发模块从PLC获得的检测信息以及来自人机界面的用户输入信息，通过定位计算得到回转窑表面当前扫描点的相对位置，并将其定位到回转窑表面，实现了对窑体的精确定位；

(4)、图像生成模块；图像生成模块负责系统各种图形图像的数字化生成，包括各种HMI图形、数据分析结果图、历史数据生成图及三维窑体模拟图，给用户提供准确的显示信息；

(5)、数据分析处理模块；数据分析处理模块应用C#语言高性能的数据处理能力，为系统提供完善的数据管理功能，包括系统配置文件管理、数据库操作、实时数据处理、历史数据处理、暂存目录维护，结合其它各模块实现实时数据管理、历史数据管理和报警数据管理功能，使系统具有较为完善的数据管理能力；

(6)、报警模块；报警模块负责系统异常状态的报警处理，包括网络异常、数据异常、系统异常；该模块数据来源于其它各个模块，如果检测到有异常出现或是接收到其它模块的异常信号，报警模块自动根据用户设置启动相应报警功能，将报警信息反应到系统用户界面，并将异常信息写入报警日志，以供分析查看。