CN105528482B - 一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法 - Google Patents

一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其属于仿真数据校验处理方法领域，其包括步骤如下：1、设立Zigbee无线局域网络；2、扫描识别分析DCS系统的所有现场卡件实际通道数据；3、对单个信号通道校验处理；4、当该通道校验精度满足要求时，对下一个单个信号通道校验处理，直到都实现后进行步骤5；当该通道校验精度不满足要求时，重复步骤3；5、直到所有信号通道都实现通道后得出最终校验结果，全部记录入；6、获取与仿真机运算需要的工程设计参数，输入DCS机组校验信息数据库；7、对仿真机模型改正和优化，对管道联接方式修正；8、接入现场实时数据。本发明的优点是数据兼容性强、可实现现场真实数据与仿真机模型对接。

Description

一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法
技术领域
本发明属于仿真数据校验处理方法领域，具体涉及一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法。
背景技术
第一、原有的仿真技术主要应用于火电机组工业现场仿真培训，采用的仿真运行激励数据均为理论上预估的数据，据此所得到的仿真模型与实际生产特性必然有很大的偏差；
第二、原有的火电仿真模型只是在50％，80％，100％等几个静态负荷点来激励仿真，从而获得静态工况下的模型数据以及参数，并不足以真正的反应现场工况的变化；
第三、火电机组现场数据由于控制系统种类繁多，而且互相之间不匹配，所以造成通讯无法兼容，无法将仿真模型尽快的与现场实际数据对接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种数据兼容性强、可实现现场真实数据与仿真机模型对接的通用型增强激励仿真数据校验处理方法。
本发明所采用的技术方案如下：
步骤1、设立Zigbee无线局域网络，在DCS系统中的DCS服务器端建立Zigbee源节点，同时在所述DCS系统中的DCS机柜的现场端，设置Zigbee末端节点，在中间的路径上设置Zigbee路由节点；
步骤2、智能校验分析平台通过OPC DA协议智能扫描识别分析所述DCS系统的所有现场卡件实际通道数据；
步骤3、在得到所述DCS系统中DCS机组信息数据库的基础上，展开对单个信号通道的校验处理；
步骤4、当判断该通道校验精度满足要求时，则展开对所述步骤3中下一个所述单个信号通道的校验处理，直到所有信号通道都实现精度满足要求后进行步骤5；当判断该通道校验精度不满足要求时，则重复步骤3，即重新进行校验处理；
步骤5、直到所有信号通道都实现通道后得出最终校验结果，全部记录入；当校验通道结果全部为TRUE时，则校验精度达到采用在线真实数据对仿真机激励的性能要求；
步骤6、通过查阅火电机组设计图纸，获取与仿真机运算需要的工程设计参数，同样输入DCS机组校验信息数据库；所述工程设计参数包括与仿真机运算需要的管道长度、阀门口径、雷诺数、曲线。
步骤7、根据现场机组实际的物理特性，对仿真机模型进行改正和优化，和管道联接方式进行修正，达到仿真机模型和现场实际机组90％～95％吻合；
步骤8、对所述校验数据库的实时数据信息表格清零，接入现场实时数据，向仿真机模型传递在线增强激励数据；同时分别在机组负荷的不同百分比的负荷点处，记录各个负荷点的机组全部数据信息，形成快照，存储入所述DCS机组校验信息数据库；每隔一定间隔时间，重复记录机组负荷的各个所述不同百分比的负荷点处的机组全部数据信息，形成快照，存储入所述DCS机组校验信息数据库；
步骤9、完成。
本发明的有益效果如下：
本发明通过搭建无线校验通道，能够方便有效地设置传输速率和固定频率的无线网络，实现稳定的无线校验通道；得到的仿真运行激励数据是根据真实值不断校验处理得到的，与实际生产特性差异很小；针对火电仿真模型采用多个静态负荷点来激励仿真，从而获得静态工况下的模型数据以及参数，可以真正的反应现场工况的变化；火电机组现场数据由于控制系统种类繁多，而且互相之间不匹配，经过本方法进行校验处理后能够实现通讯兼容，使得最终完成将仿真模型尽快与现场实际数据对接的任务。
附图说明
图1为本发明的工作原理图。
图2为本发明中步骤2的方法流程图。
图3为本发明中步骤3的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1～3所示，实施例的具体实施步骤如下：
步骤1、设立Zigbee无线局域网络，在DCS系统中的DCS服务器端建立Zigbee源节点，同时在所述DCS系统中的DCS机柜的现场端，设置Zigbee末端节点，在中间的路径上设置Zigbee路由节点；以实现无线校验通道，设置传输速率和固定频率的无线网络，实现稳定的无线校验通道；
步骤2、智能校验分析平台通过OPC DA协议智能扫描识别分析所述DCS系统的所有现场卡件实际通道数据；
在每一个现场DCS校验工作开始的初期，首先通过校验设备和所述DCS系统中现场DCS工程师站的所述Zigbee无线局域网络，进行数据初始化功能，所述智能校验分析平台会自动与DCS系统数据库通讯，扫描DCS OPC服务器的树形FLAT数据结构体系，进而扫描所述DCS系统数据库中所有的数据点，并根据获得数据点的信息，分析数据点的通道号、机柜号、数据类型、工程单位、上限设定值、下限设定值，在SQLIE数据库中建立与实际机组对应的全过程校验数据库信息；且根据不同种类的DCS系统，智能校验分析平台会在DCS机组校验信息数据库中创建相应的数据表，用SQLITE实现的；所述校验所需的通道点在步骤2中所述的数据表中的定义如下：
[ID]：在数据库中用于识别的唯一ID；AUTOINC(4)；
[Name]DCS系统中工程量的点名。CHAR(100)；
[HL]工程量的量程上限，INT(10,3)；
[LL]工程量的量程下限，INT(10,3)；
[UI]工程量的单位，CHAR(10)；
[BN]描述此工程量所在DCS机柜号，INT(10)；
[MN]描述此工程量所在机柜的卡件号，INT(10)；
[CN]描述此工程量所在卡件的通道号，INT(10)
[Sort]描述此工程量的特征，比如电流、电压，INT(10)；
[Completed]描述此工程量是否已经校验过，类型：BOOL；
[FieldValue]信号源发出的标准信号，FLOAT(10,4)；
[0％]在信号源输出为0％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10,4)；
[25％]在信号源输出为25％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10,4)；
[50％]在信号源输出为50％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10,4)；
[75％]在信号源输出为50％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10,4)；
[100％]在信号源输出为100％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10,4)；
[StartTime]校验开始时间，DATETIME(10)；
[T1]中间时间1，DATETIME(10)；
[T2]中间时间2，DATETIME(10)；
[T3]中间时间3，DATETIME(10)；
[EndTime]校验结束时间。
上述定义是数据库里的键值自动递增选项，自动进行计数用的，是数据库必须选的一项，任何一个数据库必须存在一个唯一的键值ID来自动对所有数据进行排序的标志。
校验系统实现了异步OPC数据采集模块，采用多数据并行处理、双向数据传递、高速缓存交换机制，采用异步OPC架构，多线程DCOM模型，区别于传统OPC的单点操作功能，在原有OPC通讯协议基础上提供了用户功能性定义接口；
高速缓存交换机制是根据实际DCS系统，以卡件为单位将OPC数据点综合处理，系统中开辟两块相同容量的缓冲区，一块缓冲区进行实时数据通讯，另外一块及时读取下面一块要处理的卡件的OPC数据信息，待第一块缓冲区内的数据处理完毕后，传递给数据库，第二块缓冲区立即无缝与数据并行处理相连接，如此两块缓冲区循环，获得极高的卡件数据处理效率；
在异步OPC通讯架构基础上，进一步扩展数据订阅服务和PUSH服务，共分为触发PUSH和定期订阅两种方式；多数据并行处理机制为多数据点并发校验提供了基础，根据高速缓存交换区中的数据，区分要检测的信号类型，对整个卡件上的通道同时进行并发校验工作，将数据分别处理到数据库和DCS服务器；
步骤3、在得到所述DCS系统中DCS机组信息数据库的基础上，展开对单个信号通道的校验处理；
所述智能校验平台通过标准信号源向终端机发送该通道工程单位量程的0％的标准信号，0％量程测量的数据信息由OPC数据采集模块完成后，继续发送工程单位量程25％的标准信号，依次是50％量程，75％量程，100％量程，当上述数据信息都采集完成后，则在DCS机组校验信息数据库中将该通道点的[Completed]项赋值为TRUE；然后将标准信号数据与测量信号数据进行精度计算，从而完成整个单个通道的校验过程。
以OVATION DCS系统为例，智能校验分析平台首先连接OVATION系统数据库的树状结构的根节点Ovation.OPC.4,然后枚举遍历各个DCS机柜以及机柜下的各个卡件，完全列出所有与卡件相对应的数据点，根据数据点的属性值，读取AV、HL、LL、EU的等实际数值，判断数据点归属的机柜和卡件已经自身的通道配需，根据获得机柜和卡件分门别类的建立对应的数据表，并将该机柜下所有的数据点的数据写入到对应数据表的数据记录中。
步骤4、当判断该通道校验精度满足要求时，则展开对所述步骤3中下一个所述单个信号通道的校验处理，直到所有信号通道都实现精度满足要求后进行步骤5；当判断该通道校验精度不满足要求时，则重复步骤3，即重新进行校验处理；
步骤5、直到所有信号通道都实现通道后得出最终校验结果，全部记录入；当校验通道结果全部为TRUE时，则校验精度达到采用在线真实数据对仿真机激励的性能要求；
步骤6、通过查阅火电机组设计图纸，获取与仿真机运算需要的工程设计参数，同样输入DCS机组校验信息数据库；
步骤7、根据现场机组实际的物理特性，对仿真机模型进行改正和优化，和管道联接方式进行修正，达到仿真机模型和现场实际机组90％～95％吻合；且关键部位必须完全100％一致；
步骤8、对所述校验数据库的实时数据信息表格清零，接入现场实时数据，向仿真机模型传递在线增强激励数据；同时分别在机组负荷的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％等负荷点，记录各个负荷点的机组全部数据信息，形成快照，存储入DCS机组校验信息数据库，以每年的机组检修停运时间点为间隔，例如以3个月为间隔，重复记录机组负荷的各个所述不同百分比的负荷点处的机组全部数据信息，形成快照，存储入所述DCS机组校验信息数据库；步骤9、完成。
最终，在LabView平台上，将通用型增强数据校验系统获得的数据经过归一化处理后，所述数据通道按照发电机组仿真机实际对应关系，一一和机组仿真机相应的数据点进行对接，同时将，机组运行操作控制相关数据与仿真机相关联的DCS系统进行对接，建立相关的增强激励仿真模型。
由于不同的设备对应于不同的算法。锅炉、汽轮机、电气、热控各专业都有相应的算法库。在LABVIEW中，有簇的概念；所述算法相当于LABVIEW语言中的VI，所述模块相当于LABVIEW语言中类的簇。
基于LABVIEW的通用型增强激励仿真数据校验处理系统如下：
所述模块的输入输出性质分为两种：数字量和模拟量。输入个数、输出个数、系数的个数以及每个输入输出的性质(数字量还是模拟量)都在一个称为COFPARA的VI程序中进行算法定义。对于在COFPARA中已经定义好的算法，可以直接建立模块；对于新建立的算法，必须定义好输入个数、输出个数、系数的个数以及每个输入输出的性质之后才能建立模块。某一个算法的算法定义不能轻易改动，因为模块的输入输出个数、系数个数以及输入输出性质与COFPARA中的定义是一一对应的。如果要改变现有模块的COFPARA定义，必须首先删除当前模块，修改COFPARA定义后重新启动仿真支撑系统，再重新建立模块。
所述基于LABVIEW的通用型增强激励仿真平台如下：
采用实时在线增强激励数据，输入仿真机运行，记录各个仿真机负荷点的机组全部数据信息，形成快照，存储入校验数据库。以3个月为间隔，重复记录机组负荷的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％等负荷点数据；对比机组实际的负荷点与仿真机负荷点的数据，通过校验修正仿真机模型各参数，最终实现仿真机模型与实际机组特性趋近的目的。增强激励仿真机运行数据与机组实际特性对比。
600MW亚临界模型参数对比如下表1：
表1
名称 单位 BRL(模型值) BRL(设计值)
过热蒸汽流量 t/h 1784 1779
过热器出口蒸汽压力 MPa(g) 17.271 17.28
过热器出口蒸汽温度 ℃ 540 540
再热蒸汽流量 t/h 1475 1462.2
再热器进口蒸汽压力 MPa 3.31 3.39
再热器出口蒸汽压力 MPa 3.22 3.21
再热器进口蒸汽温度 ℃ 311 312
再热器出口蒸汽温度 ℃ 540 540
省煤器进口给水温度 ℃ 277 273
省煤器进口压力 MPa 18.69 18.72
空气预热器进口一次风 t/h 205.6 207
空气预热器进口二次风 t/h 770 770
燃料消耗量 t/h 210 209.0
省煤器进口流量 t/h 1718 1721.9
机前压力 MPa 16.67 16.67
凝汽器真空 KPa 5.6 5.6
轴加出口温度 ℃ 34.6 35.2
8低加出口温度 ℃ 56.2 57.7
7低加出口温度 ℃ 85.2 85.5
6低加出口温度 ℃ 101 102.4
5低加出口温度 ℃ 127 128.9
3高加出口温度 ℃ 200.1 198.6
2高加出口温度 ℃ 243.3 241.6
1高加出口温度 ℃ 275 273
除氧器出口温度 ℃ 163 164.5
600MW超临界模型参数对比如下表2：
表2
名称 单位 BRL(模型值) BRL(设计值)
过热蒸汽流量 t/h 1666 1664.1
过热器出口蒸汽压力 MPa(g) 26.0 25.8
过热器出口蒸汽温度 ℃ 570 571
再热蒸汽流量 t/h 1450 1428.2
再热器进口蒸汽压力 MPa 4.1 3.952
再热器出口蒸汽压力 MPa 3.6 3.532
再热器进口蒸汽温度 ℃ 313 312
再热器出口蒸汽温度 ℃ 569 570
省煤器进口给水温度 ℃ 265 266
省煤器进口压力 MPa 29.7 29.6
空气预热器进口一次风 t/h 167 169
空气预热器进口二次风 t/h 747 745
燃料消耗量 t/h 226 224
省煤器进口流量 t/h 1666 1634.1
机前压力 MPa 24.22 24.2
凝汽器真空 KPa 4.79 4.9
轴加出口温度 ℃ 31.2 32234
8A低加出口温度 ℃ 75.1 74.6
8B低加出口温度 ℃ 73.3 74.6
7A低加出口温度 ℃ 97.5 95.7
7B低加出口温度 ℃ 93.9 95.7
6低加出口温度 ℃ 116.2 116.5
5低加出口温度 ℃ 139.6 137.9
3高加出口温度 ℃ 204.4 203.3
2高加出口温度 ℃ 250.6 252.8
1高加出口温度 ℃ 264.8 265
除氧器出口温度 ℃ 178.5 180
由所述表1和表2可以看出，基于在线数据增强激励机组模型精度基本满足生产试验精度要求，能够比较真实的复现实际机组工况，已经为生产试验平台建立了基础。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、设立Zigbee无线局域网络，在DCS系统中的DCS服务器端建立Zigbee源节点，同时在所述DCS系统中的DCS机柜的现场端， 设置Zigbee末端节点，在中间的路径上设置Zigbee路由节点；
步骤2、智能校验分析平台通过OPC DA协议智能扫描识别分析所述DCS系统的所有现场卡件实际通道数据；
步骤3、在得到所述DCS系统中DCS机组信息数据库的基础上，展开对单个信号通道的校验处理；
步骤4、当判断该通道校验精度满足要求时，则展开对所述步骤3中下一个所述单个信号通道的校验处理，直到所有信号通道都实现精度满足要求后进行步骤5；当判断该通道校验精度不满足要求时，则重复步骤3，即重新进行校验处理；
步骤5、所有信号通道都实现精度满足要求后得出最终校验结果并将其全部记录下来；当校验通道结果全部为TRUE时，则校验精度达到采用在线真实数据对仿真机激励的性能要求；
步骤6、通过查阅火电机组设计图纸，获取与仿真机运算需要的工程设计参数，同样输入DCS机组校验信息数据库；
步骤7、根据现场机组实际的物理特性，对仿真机模型进行改正和优化，和管道联接方式进行修正，达到仿真机模型和现场实际机组90％～95％ 吻合；
步骤8、对所述校验数据库的实时数据信息表格清零， 接入现场实时数据，向仿真机模型传递在线增强激励数据；同时分别在机组负荷的不同百分比的负荷点处，记录各个负荷点的机组全部数据信息，形成快照， 存储入所述DCS机组校验信息数据库；每隔一定间隔时间， 重复记录机组负荷的各个所述不同百分比的负荷点处的机组全部数据信息，形成快照，存储入所述DCS机组校验信息数据库；
步骤9、完成。
2.根据权利要求1所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法， 其特征在于：所述步骤2中进行扫描识别分析的具体方法如下：
在每一个现场DCS校验工作开始的初期，首先通过校验设备和所述DCS系统中现场DCS工程师站的所述Zigbee无线局域网络，进行数据初始化功能，所述智能校验分析平台会自动与DCS系统数据库通讯，扫描DCS OPC服务器的树形FLAT数据结构体系，进而扫描所述DCS系统数据库中所有的数据点，并根据获得数据点的信息，分析数据点的通道号、机柜号、数据类型、工程单位、上限设定值、下限设定值，在SQLite数据库中建立与实际机组对应的全过程校验数据库信息；且根据不同种类的DCS系统，智能校验分析平台会在DCS机组校验信息数据库中创建相应的数据表。
3.根据权利要求2所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述校验所需的通道点在步骤2中所述的数据表中的定义如下：
[ID]在数据库中用于识别的唯一ID，AUTOINC(4)；
[Name]DCS系统中工程量的点名，CHAR(100)；
[HL]工程量的量程上限，INT(10 ,3)；
[LL]工程量的量程下限，INT(10 ,3)；
[UI]工程量的单位，CHAR(10)；
[BN]描述此工程量所在DCS机柜号，INT(10)；
[MN]描述此工程量所在机柜的卡件号，INT(10)；
[CN]描述此工程量所在卡件的通道号，INT(10)；
[Sort]描述此工程量的特征，比如电流、电压，INT(10)；
[Completed]描述此工程量是否已经校验过，类型：BOOL；
[FieldValue]信号源发出的标准信号，FLOAT(10,4)；
[0％]在信号源输出为0％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10 ,4)；
[25％]在信号源输出为25％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10 ,4)；
[50％]在信号源输出为50％时，DCS系统的校验值，FLOAT(10 ,4)；
[75％]在信号源输出为75％ 时，DCS系统的校验值，FLOAT(10 ,4)；
[100％]在信号源输出为100％ 时，DCS系统的校验值，FLOAT(10 ,4)；
[StartTime]校验开始时间， DATETIME(10)；
[T1]中间时间1，DATETIME(10)；
[T2]中间时间2，DATETIME(10)；
[T3]中间时间3，DATETIME(10)；
[EndTime]校验结束时间。
4.根据权利要求1所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述步骤3中对单个信号通道的校验的具体方式为：
所述智能校验平台通过标准信号源向终端机发送该通道工程单位量程的0％的标准信号， 0％量程测量的数据信息由OPC数据采集模块完成后，继续发送占工程单位量程不同百分比的量程，当上述数据信息都采集完成后，则在DCS机组校验信息数据库中将通道点的[Completed]项赋值为TRUE；然后将标准信号数据与测量信号数据进行精度计算，从而完成整个单个通道的校验过程。
5.根据权利要求1所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述步骤6中所述工程设计参数包括与仿真机运算需要的管道长度、阀门口径、雷诺数、曲线。
6.根据权利要求1所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述步骤8中所述机组负荷的不同百分比的负荷点为10％～100％的负荷点。
7.根据权利要求1所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述步骤8中所述一定间隔时间为以每年的机组检修停运时间点为间隔。
8.根据权利要求3所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：在所述数据表中校验所需的通道点的定义为所述数据库里用于自动进行计数的键值自动递增选项。
9.根据权利要求4所述的一种通用型增强激励仿真数据校验处理方法，其特征在于：所述继续发送占工程单位量程不同百分比的量程指的是继续发送工程单位量程25％的标准信号， 依次是50％量程，75％量程，100％量程。
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