CN105955218A

CN105955218A - 一种基于c/s结构的电厂数据采集方法

Info

Publication number: CN105955218A
Application number: CN201610387430.2A
Authority: CN
Inventors: 李晓光; 李铁军; 侯双林
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd; Hebei Electric Power Construction Adjustment Test Institute
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd; Hebei Electric Power Construction Adjustment Test Institute
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明公开了一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，属于火力发电机组能耗远程在线评估与监测技术领域，其包括如下步骤：1、在电厂设置数据采集客户端并访问电厂实时信息系统数据库；2、按照电厂数据库类型以及数据传输安全可靠性要求，采用基于互联网或移动虚拟专用网的数据通讯方式将电厂实时运行数据传输至数据采集服务器端；3、访问数据采集服务器端数据库，获取电厂机组实时在线运行数据。本发明的有益效果是可以获取机组的实时在线运行数据，并为后续的机组能耗经济性指标实时在线诊断和评估提供重要的数据基础和数据支撑。

Description

一种基于C/S结构的电厂数据采集方法

技术领域

本发明涉及一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其属于火力发电机组能耗远程在线评估与监测技术领域。

背景技术

当前火电厂能耗经济性指标诊断正逐步由离线计算到在线分析、本地评估到远程诊断服务过渡。尤其是近年来，在国家大力推进节能减排工作的背景下，各发电集团及相关投资方，更加关注所辖机组能耗经济性指标，开展火电机组经济性远程诊断服务系统的设计与研发已成为当前的研究趋势。针对火电机组能耗实时在线远程诊断分析需求，首要的是研究开发安全可靠的数据采集、传输和存储系统，通过从电厂、分散控制系统DCS（Distributed Control system）、厂级信息监控系统SIS（Supervisory InformationSystem）和信息管理系统MIS（Management Information System）中获取汽轮机、锅炉和辅机的实时运行数据，将获取到的实时数据进行整理并按照机组能耗计算分析的相关要求，通过移动VPN网络、光纤专用网络或互联网传输，将有效数据提交存储至实验室服务器数据库，完成机组现场实时运行数据的采集传输和存储，与此同时，通过火电厂能耗评估与诊断系统平台中的能耗计算相关算法实现机组运行经济性指标的实时在线远程分析和管理。类似于远程医生会诊模式，可以集中实验室优势专家资源为发电企业开展节能发电调度、机组优化运行以及节能技改等工作提供有力的技术支撑，也将有助于提高机组能耗检测、节能评估的实效性和可靠性。

实现火电机组能耗指标远程在线计算分析的关键是构建一套完整的电厂远程数据采集系统，以保证机组实时运行数据安全可靠的采集、传输和存储。通过数据采集系统解析电厂DCS系统中的数据库，并按照机组能耗计算所需的特定数据结构，获取与能耗计算分析相关的机组实时运行参数，经过整理、筛分后，通过一定的数据通讯模式将客户端采集到的数据保存至数据采集服务器端，为后续机组能耗在线计算分析等工作提供有效的数据基础和数据支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种能够高效准确地获取电厂信息管理系统数据库中机组实时在线运行参数的基于C/S结构的电厂数据采集方法。

本发明所采取的技术方案如下：

一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其具体包括以下步骤：

步骤1、在电厂设置数据采集客户端并访问电厂实时信息系统数据库；

步骤2、按照电厂数据库类型以及数据传输安全可靠性要求，采用基于互联网或移动虚拟专用网的数据通讯方式将电厂实时运行数据传输至数据采集服务器端；

步骤3、访问数据采集服务器端数据库，获取电厂机组实时在线运行数据。

进一步的，所述步骤1中数据采集客户端通过访问电厂信息系统数据库的方法是根据电厂实时数据库类型解析电厂DCS系统中数据库结构，按照机组运行参数特定数据结构，对电厂内机组实时运行数据进行采集、保存。

进一步的，所述步骤2中采用的数据通讯方式包括基于互联网模式和/或移动虚拟专用网模式；

所述互联网模式是通过光纤专用网络或互联网进行数据通讯，电厂运行实时数据是在TCP/IP协议上进行传输；所述数据采集客户端运行时首先按照系统设置连接数据采集服务器进行数据采集客户端注册，即通知数据采集服务器本数据采集客户端在线，可以接收数据采集服务器的命令；然后动态获取实时数据库的数据并显示，当接收到数据采集服务器获取数据的命令后，将最新获取的实时数据进行处理，生成数据应答命令，发送给数据采集服务器；

所述移动虚拟专用网模式是通过移动虚拟专用网网络进行数据通讯，实时数据首先通过串口传输到DTU数据终端，再通过移动GPRS网络的TCP/IP协议进行传输；所述数据采集客户端自动连接数据采集服务器进行数据采集客户端注册，即通知数据采集服务器本数据采集客户端在线，可以接收数据采集服务器的命令；然后动态获取实时数据库的数据并显示；接收数据采集服务器命令，并将最新获取的实时数据进行处理，生成数据应答命令，发送给数据采集服务器。

进一步的，所述步骤3中获取电厂机组实时在线运行数据的方法如下：所述数据采集服务器端通过互联网或移动虚拟专用网网络与数据采集客户端进行数据通讯，通过数据采集服务器端设置的TCP/IP端口，记录注册的数据采集客户端，按照系统设置定时进行实时数据采集，即到达系统设置定时时间间隔时，所述数据采集服务器将给每个注册的数据采集客户端发送获取实时数据命令，以获取实时在线运行数据。

进一步的，所述步骤1中的数据采集客户端，通过从电厂分散控制系统DCS（Distributed Control system）、厂级信息监控系统SIS（Supervisory InformationSystem）和信息管理系统MIS（Management Information System）中获取汽轮机、锅炉和辅机的实时运行数据，即访问电厂信息系统数据库，将电厂实时运行数据进行采集、保存，并通过一定的数据通讯方式传输至数据采集服务器端。所述数据通讯方式包括但不限于上述基于互联网模式和移动虚拟专用网模式，移动虚拟专用网简称移动VPN。

采用上述技术方案所产生的有益效果为：

1、本发明基于C/S结构实现了对机组运行数据库中实时数据参数的采集、传输和存储，在接入机组实时运行数据的基础上，可进一步通过应用能耗计算相关算法实现机组运行经济性指标的实时在线远程分析和管理；

2、本发明通过设计基于网络和基于移动虚拟专用网的数据通讯模式，数据传输过程中客户端到服务器端采用加密的方式，并设置防火墙进行隔离，可以保障数据传输安全性要求，避免数据信息在整个传输过程中可能的泄漏或网络攻击；

3、本发明中通过数据采集系统的应用和实施，进一步整合和利用了各发电企业的信息基础设施，可以实现电厂能耗诊断与评价从传统的现场测试、离线分析到实验室远程测试、在线分析的跨越。

附图说明

图1为本方法中数据采集客户端内部的工作流程图。

图2为本方法中数据通信方式基于互联网的网络拓扑结构示意图。

图3为本方法中数据通信方式基于移动虚拟专用网的网络拓扑结构示意图。

图4为本方法中数据采集服务器端的结构示意图。

图5为本方法中数据采集服务器端内部的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合图1~图5以及具体实例对本发明进行进一步详细的说明。

如图1~图5所示，基于C/S结构的电厂数据采集方法包括如下步骤：

下面分别进行详细说明：

（1）数据采集客户端结构如图4所示，其内部的工作流程如图1所示。通过从电厂分散控制系统DCS（Distributed Control system）、厂级信息监控系统SIS（SupervisoryInformation System）和信息管理系统MIS（Management Information System）中获取汽轮机、锅炉和辅机的实时运行数据，即访问电厂信息系统数据库，将电厂实时运行数据进行采集、保存，并通过一定的数据通讯方式传输至数据采集服务器端。

（2）数据传输通讯模式，通过向客户端发送指令，接收客户端返回的数据，并判断返回数据的有效性。

数据采集客户端按照电厂实时数据库类型以及对数据传输安全性和可靠性的要求，可将其数据通讯方式可分为互联网模式和移动VPN模式。

其中，网络模式是通过光纤专用网络或互联网进行数据通讯，电厂运行实时数据是在TCP/IP协议上进行传输。移动VPN模式通过申请虚拟专用网络，在移动GPRS网络上建立独立的VPN网络和可信赖的安全连接，实现安全、稳定的数据连接链路以保证数据的安全传输。

2.1基于互联网的网络通讯模式，其网络拓扑结构如图2所示。通过光纤专用网络或互联网进行数据通讯，电厂运行实时数据是在TCP/IP协议上进行传输。数据采集客户端运行时首先按照系统设置连接数据采集服务器进行数据采集客户端注册（即通知数据采集服务器本数据采集客户端在线，可以接收数据采集服务器的命令），动态获取实时数据库的数据并显示，当接收到数据采集服务器获取数据的命令后，将最新获取的实时数据进行处理，生成数据应答命令，发送给数据采集服务器；

2.2基于移动VPN网络的通讯模式，其网络拓扑结构如图3所示。移动VPN模式通过申请虚拟专用网络，在移动GPRS网络上建立独立的VPN网络和可信赖的安全连接，实现安全、稳定的数据连接链路以保证数据的安全传输。通过移动VPN网络进行数据通讯，实时数据首先通过串口传输到DTU数据终端，再通过移动GPRS网络的TCP/IP协议进行传输。数据采集客户端自动连接数据采集服务器进行数据采集客户端注册（即通知数据采集服务器本数据采集客户端在线，可以接收数据采集服务器的命令）；动态获取实时数据库的数据并显示；接收数据采集服务器命令，并将最新获取的实时数据进行处理，生成数据应答命令，发送给数据采集服务器。

（3）数据采集服务器端的结构如图4所示。通过数据采集服务器端设置的TCP/IP端口，记录注册的数据采集客户端，按照系统设置定时进行实时数据采集，即到达系统设置定时时间间隔时，数据采集服务器将给每个注册的数据采集客户端发送获取实时数据命令，以获取实时数据。数据采集服务器将接收到的实时数据进行预处理，并将处理好的有效数据提交并保存到服务器数据库中，以完成电厂现场实时数据的采集；其工作流程如图5所示。

至此，对于电厂机组实时运行参数的采集、传输和存储，通过数据采集系统架构，按照C/S模式，将机组实时运行数据按照一定的数据通讯模式传输至数据服务器数据库中，通过应用C/S结构模式的数据采集系统，获得了机组的实时在线运行数据。

通过解析电厂DCS系统中的数据库，按照机组能耗计算所需的特定数据结构，获取与能耗计算分析相关的机组实时运行参数，经过整理、筛分后，通过数据通讯模块将客户端采集到的数据保存至数据采集服务器端，可以为后续机组能耗在线计算分析等工作提供有效的数据基础和数据支撑。

由于大型火力发电厂普遍建成了以DCS、SIS和MIS等为核心的电厂信息化平台，因此采用上述数据采集系统，有助于整合和利用各发电企业的信息基础设施，实现从传统的现场测试、离线分析到实验室远程测试、在线分析的跨越，使得建立区域级或集团级的能耗诊断与评估数据中心称为可能。

具体实施例如下：

（1）数据采集客户端

以某两台300MW机组电厂为例，该机组采用eDNA实时/历史数据系统eDNA在各个功能层面都提供了丰富的程序接口。同时为了保证网络传输安全性要求，数据通讯采用移动VPN方式，数据采集客户端运行在电厂服务器上，通过服务器串口（RS232）、无线数据传输终端设备（GPRS DTU）将机组实时运行数据传送至数据采集服务器端。

数据采集客户端通过DNAGetRTShort函数访问机组实时运行数据库，并获取机组运行参数。

DNAGetRTShort函数原型如下：

int WINAPI DNAGetRTShort( const char *szPoint, double *pdValue, long *ptTime,unsigned short *pusStatus);

DNAGetRTShort用来查询当前实时数据点的信息，包括数值、时间、以及状态等。DNAGetRTShort函数返回值0表示成功返回，否则返回非0

DNAGetRTShort函数中const char *szPoint, 表示要查询实时数据点信息的全名，格式为“站点名.服务名.标签”；double *pdValue, 表示传出参数，用来承载返回实时数据点的数值；long *ptTime,用来承载返回实时数据点的时间；unsigned short *pusStatus，用来承载返回实时数据点的状态。函数所在头文件为EZDnaApi.h，所在库为：EZDnaApi.lib，EZDnaApi.dll

数据采集客户端示例：

/***********************************/

#include "stdafx.h"

#include <windows.h>

#include <iostream.h>

#include "ezdnaapi.h"

#pragma comment(lib,"c:\\dna\\lib\\ezdnaapi.lib")

int main(int argc, char* argv[])

{

char szPoint[32] = "INSTEP.DCSUNIV.TEST1";

double pdValue = 0;

long ptTime = 0;

unsigned short pusStatus = 0;

int nRet = DNAGetRTShort( szPoint, &pdValue, &ptTime, &pusStatus);

cout<<"DNAGetRTShort返回："<<nRet<<endl;

char szTime[128];

UCTToStringTime(ptTime,szTime,sizeof(szTime));

cout<<"点"<<szPoint<<"的值为："<<pdValue<<endl;

cout<<"点"<<szPoint<<"的UTC时间标签为："<<ptTime<<endl;

cout<<"点"<<szPoint<<"的时间标签为："<<szTime<<endl;

cout<<"点"<<szPoint<<"的品质状态为："<<pusStatus<<endl;

return 0;

}

（2）基于移动VPN的网络通讯模式

为了保证网络安全和满足电厂内网的生产安全要求，数据采集客户端运行在电厂的服务器上，通过服务器串口(RS232)、无线数据传输终端设备(GPRS DTU)将数据传送到数据采集服务器端。

由于数据传输是通过串口（RS232）进行的，并且数据传输协议是自定义的，所以电厂内网与互联网是物理隔离的。这样就不会对电厂内网安全构成威胁，保障了数据传输安全性和可靠性要求。

（3）数据采集服务器根据配置文件的内容自动连接DTU，在间隔时间内向对应的DTU发送获取实时数据命令，接收到DTU数据，自动解析并存储到服务器数据库中。数据采集服务器根据配置文件的内容自动打开通讯端口，实时监测DTU状态，并与DTU进行数据通讯。数据采集服务器根据配置文件的内容自动按照间隔的时间（此处设定5分钟）进行电厂机组的数组召测，并将召测的数据保存到数据库中。数据采集服务器将与DTU通讯的数据进行分析，并按照通讯内容进行相关的操作。由于移动VPN网络本身就是安全的虚拟专网所以不用再使用防火墙进行数据安全的防护。配置文件为config.ini，其内容如下：

[Service]

#服务器工作模式

worktype=2

#服务器通讯协议

protocol=1

#注册时间间隔，单位：分钟

connect_overtime=3

#定时刷新时间间隔，单位：秒

refresh_time=30

#消息有效时间间隔，单位：秒

message_time=120

#服务器服务端口号

service_port=5002

#服务器IP地址

service_ip=

[Database]

Server=localhost

Port=1521

User=dznhjc

Password=

Database=

[DelayTimes]

#巡测间隔时间，单位：分钟

value=5

[Unit]

#获取数据采集客户端站点信息地址

InfoURL=

#站点数据提交地址

DataSubmitURL=

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其特征在于：其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其特征在于：所述步骤1中数据采集客户端通过访问电厂信息系统数据库的方法是根据电厂实时数据库类型解析电厂DCS系统中数据库结构，按照机组运行参数特定数据结构，对电厂内机组实时运行数据进行采集、保存。

3.根据权利要求1所述的一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其特征在于：所述步骤2中采用的数据通讯方式包括基于互联网模式和/或移动虚拟专用网模式；

4.根据权利要求1所述的一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其特征在于：所述步骤3中获取电厂机组实时在线运行数据的方法如下：所述数据采集服务器端通过互联网或移动虚拟专用网网络与数据采集客户端进行数据通讯，通过数据采集服务器端设置的TCP/IP端口，记录注册的数据采集客户端，按照系统设置定时进行实时数据采集，即到达系统设置定时时间间隔时，所述数据采集服务器将给每个注册的数据采集客户端发送获取实时数据命令，以获取实时在线运行数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于C/S结构的电厂数据采集方法，其特征在于：所述步骤1中的数据采集客户端，通过从电厂分散控制系统DCS、厂级信息监控系统SIS和信息管理系统MIS中获取汽轮机、锅炉和辅机的实时运行数据，即访问电厂信息系统数据库，将电厂实时运行数据进行采集、保存，并传输至数据采集服务器端。