CN112817287A - 钢铁企业环保分布式控制系统 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例公开了一种钢铁企业环保分布式控制系统。数据监测模块，用于实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据，并将监测到数据通过数据采集模块传输给数据解析模块；数据解析模块，用于实时解析环保数据、环保设备运行数据和生产数据，获取环保计量数据，环保设备运行计量数据和生产计量数据，并将对应的数据存储到数据存储模块中；数据分析模块，用于分析环计量析数据、环保设备运行计量数据和生产计量数据，得到分析结果。本发明公开的钢铁企业环保分布式控制系统，以解决环保数据真实性无法得到验证的问题，并通过建立环保数据与环保设备运行数据和生产数据的关联性，验证环保数据的真实性，从而有效监控污染物的排放。
Description
技术领域
本说明书实施例涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种钢铁企业环保分布式控制系统。
背景技术
随着环保越来越受到重视，而钢铁冶炼过程中会产生大量的有害物质，为了使得钢铁冶炼后的排放的气体符合要求，通常使用环保设备对钢铁冶炼过程中产生的有害物质进行清除，使钢铁冶炼过程中排放的气体符合环保要求。
但是，现有技术中在使用环保设备对钢铁冶炼过程中产生的有害物质进行清除时，通常使用在线监测系统采集环保排放数据和部分生产数据，仅需要确定环保排放数据符合环保要求即可，从而亟需一种能够对环保排放数据的真实性进行验证的系统。
发明内容
本说明书实施例提供了一种钢铁企业环保分布式控制系统，以解决环保数据真实性无法得到验证的问题，并通过建立环保数据与环保设备运行数据和生产数据的关联性，验证环保数据的真实性，从而有效监控污染物的排放。
本说明书实施例第一方面提供了一种钢铁企业环保分布式控制系统，包括数据监测模块，数据采集模块，数据解析模块，数据存储模块和数据分析模块，其中，
所述数据监测模块，用于实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据；
所述数据采集模块，用于与所述数据监测模块相连，将所述数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给所述数据解析模块；
所述数据解析模块，用于实时解析所述数据采集模块传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取与所述环保数据对应的环保计量数据，与所述环保设备运行数据对应的环保设备运行计量数据和与所述生产数据对应的生产计量数据；
所述数据存储模块，用于存储实时解析到的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据；
所述数据分析模块，用于与所述数据存储模块通信连接，分析所述环保计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果。
可选的，还包括：
信号转换模块，用于与所述数据监测模块通信连通，用于将所述数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给所述数据采集模块。
可选的，所述环保数据包括烟气颗粒物浓度、氮氧化物和二氧化硫，所述环保设备运行数据包括除尘器风机电流数据，压差数据和风量数据，所述生产数据包括煤气使用量、煤气发生量、出铁开始和结束时间。
可选的，所述信号转换模块，用于通过可编程控制器将所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号。
可选的，还包括与所述数据采集模块通信连接的在线监测系统、能源生产调度系统、PES系统和PI系统，所述在线检测系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述环保数据，所述PES系统和所述能源生产调度系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述生产数据，所述PI系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述环保设备运行数据。
可选的，所述数据解析模块，用于解析所述在线监测系统、所述能源生产调度系统、所述PES系统和所述PI系统实时发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
可选的，所述数据存储模块，用于接收所述数据解析模块发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
可选的，所述数据存储模块，用于存储所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据对应的监测设备信息。
可选的，所述数据分析模块，用于分析所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到环保变化数据，环保设备运行变化数据和生产变化数据，其中，所述分析结果包括所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据。
可选的，所述数据分析模块，用于在展示所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据中的任意变化数据时，根据编辑操作，确定展示的变化数据的开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50％、缩小至50％、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度和编辑垂直标定的至少一种。
本说明书实施例的有益效果如下：
基于上述技术方案，通过数据监测模块实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据，并将采集到的数据通过数据采集模块传输给数据解析模块，数据解析模块用于实时解析所述数据采集模块传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取环保计量数据，环保设备运行计量数据和生产计量数据，并将获取到的计量数据存储到数据存储模块中，使得数据分析模块能够从数据存储模块读取计量数据，分析所述环计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果，通过分析结果来建立环保数据与环保设备运行数据和生产数据的关联性，并验证环保数据的真实性，从而有效监控污染物的排放。
附图说明
图1为本说明书实施例中钢铁企业环保分布式控制系统的第一种模块结构示意图；
图2为本说明书实施例中钢铁企业环保分布式控制系统的第二种模块结构示意图；
图3为本说明书实施例中钢铁企业环保分布式控制系统的系统架构图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，本说明书一实施例提供了一种钢铁企业环保分布式控制系统，包括数据监测模块101，数据采集模块102，数据解析模块103，数据存储模块104和数据分析模块105，其中，数据监测模块101，用于实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据；数据采集模块102，用于与数据监测模块101相连，将数据监测模块101实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给数据解析模块103；数据解析模块103，用于实时解析数据采集模块102传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取与所述环保数据对应的环保计量数据，与所述环保设备运行数据对应的环保设备运行计量数据和与所述生产数据对应的生产计量数据；数据存储模块104，用于存储实时解析到的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据；数据分析模块105，用于与数据存储模块104通信连接，分析所述环计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果。
本说明书实施例中，如图2所示，所述钢铁企业环保分布式控制系统还包括：信号转换模块106，用于与数据监测模块101通信连通，用于将数据监测模块101实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给数据采集模块102。
本说明书实施例中，数据监测模块101可以通过数据采集器实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据，所述数据采集器可以是监测数采仪和监测传感器等设备，所述数据采集器的数量不小于3。
本说明书实施例中，钢铁企业的环保设备包括除尘器、喷淋塔和污泥过滤器等，此时，所述数据采集器用于设置在环保设备的相应位置，例如在每个除尘器的出风口处，用于监测除尘器的进出口风压；还可以设置在每个除尘器的风门处，用于监测除尘器的风门开度；还可以设置在每个除尘器的风机位置，用于监测除尘器的风机转速等，本说明书不作具体限制。
本说明书实施例中，所述环保数据包括烟气颗粒物浓度、氮氧化物和二氧化硫等，所述环保设备运行数据包括除尘器风机电流数据，压差数据和风量数据等，所述生产数据包括煤气使用量、煤气发生量、出铁开始和结束时间等。
具体来讲，信号转换模块106用于通过可编程控制器将所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号。
具体来讲，信号转换模块106包括获取单元，用于与每个数据采集器电性连接，用于获取每个数据采集器的监测信号；转换单元，用于将获取的每个数据采集器监测到的监测信号转换为电信号用于传输，最后通过可编程控制器例如PLC程序将电信号转换为所需要的各种计量数据进行显示；存储单元，用于将转换后的计量数据进行存储和转发。如此，使得信号转换模块106可以通过可编程控制器将所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号。
本说明书实施例中，分布式控制系统还包括与数据采集模块102通信连接的在线监测系统、能源生产调度系统、PES系统和PI系统，所述在线监测系统用于通过数据监测模块101实时获取所述环保数据，所述PES系统和所述能源生产调度系统用于通过数据监测模块101实时获取所述生产数据，所述PI系统用于通过数据监测模块101实时获取所述环保设备运行数据。
具体来讲，数据采集模块102包括：获取单元，利用KEPSeverEX软件和组态软件获取转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据；转发单元，利用OPCserver和无线物联网数据转发设备，将转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据转发到在线监测系统、能源生产调度系统、PES系统和PI系统；其中，所述获取单元是将KEPSeverEX软件和组态软件安装到台式电脑中并24小时运行，用于不间断的获取计量数据。
具体地，参见图3，数据监测模块101通过第一监测数采仪30采集环保设备运行数据，通过第二监测数采仪31采集环保数据，以及获取生产数据32，生产数据32可以存储在生产服务器中，此时可以直接从生产服务器中读取；第一监测数采仪30采集的数据通过信号转换模块106进行信号转换，第二监测数采仪31采集的数据通过信号转换模块106进行信号转换；将信号转换后的环保设备运行数据通过网络例如局域网传输至PLC服务器301，经防火墙302、数据采集机303、PI数据库304和采集网关305最终传输给SCADA平台40；以及信号转换后的环保数据通过网络例如局域网传输给组态软件服务器311，并通过在线监测系统对组态软件服务器311传输的数据进行解析转发给SCADA平台40；以及PES数据库321获取生产数据32，并将其通过采集网关322转发给SCADA平台40，如此，使得SCADA平台40获取到转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据。
具体来讲，为了确保图3中的数据在各设备中进行传输，需要进行数据接口设计，其中，接口设计的主要内容包括HJ212解析转发接口、关系型数据库Oracle数据接口、PI数据接口及报表分析系统接口。其中，组态软件服务器包含HJ212解析转发接口开发，搭建解析服务器系统，从实际采集设备发送的数据包进行数据解析，并将解析的数据通过ModbusTCP协议转发到SCADA平台40，使得SCADA平台40能够获取到环保数据。关系型数据库Oracle数据接口开发，从数据库获取生产数据32，转发到SCADA平台40进行存储。PI数据库的接口开发，通过使用PI系统的OPCserver服务，打通数据从底层数据采集到上层应用的接口使得数据进入到SCADA平台40，从而使得SCADA平台40能够获取到环保设备运行数据。
本说明书实施例中，数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And DataAcquisition，简称：SCADA)，SCADA平台40包含有数据存储模块104和数据分析模块105的功能，能够存储和分析计量数据。
本说明书实施例中，数据解析模块103，用于通过SCADA接收所述在线监测系统、所述能源生产调度系统、所述PES系统和所述PI系统实时发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
具体来讲，数据存储模块104，用于接收数据解析模块103发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
具体地，数据存储模块104，用于存储所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据对应的监测设备信息例如监测设备的名称和所在地址等。
本说明书实施例中，数据分析模块105，用于分析所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到环保变化数据，环保设备运行变化数据和生产变化数据，其中，所述分析结果包括所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据。
具体来讲，数据分析模块105，用于在展示所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据中的任意变化数据时，根据编辑操作，确定展示的变化数据的开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50％、缩小至50％、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度和编辑垂直标定中的至少一种。
在实际应用过程中，数据存储模块104包括：接收单元，用于接收数据解析模块103所解析出的实时计量数据；存储单元，用于将接收到的计量数据在数据库中进行显示和存储；编辑单元，用于编辑接收到的计量数据相关的名称、地址等信息；转发单元，用于将接收并存储的计量数据转发到数据分析模块。以及数据分析模块105包括：接收单元，所述接收单元用于接收数据存储模块转发的实时计量数据；编辑单元，所述编辑单元用于编辑接收到的实时计量数据；显示单元，所述显示单元用于显示、监测接收到的实时计量数据变化趋势；其中，所述编辑单元用于编辑接收到的实时计量数据趋势功能的开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50％、缩小至50％、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度、编辑垂直标定等，以及导出功能所需导出的计量数据时间跨度。
例如，通过分析某个钢铁企业的各个区域主要用能、生产和相关环保设施，筛选需要的计量数据，并形成各区域点位信息表。选取炼铁区域为例，建立环保数据点位信息表如下：
表1
如此，利用信息技术对环保数据、环保设备运行数据和生产数据进行采集，并建立三者的关联性，在分布式控制系统中实现同步显示、实时监测、趋势分析和历史数据存储，从而有效的监控污染物的排放。
以及分布式控制系统中的主界面显示各区域的部分烟气颗粒物浓度和二氧化硫等环保数据，主要包括：炼铁部、炼钢部、热轧部、钢轧部、烧结球团、1#套筒窑、2#套筒窑等区域。同时，当点击“各部切换按钮”可以切换到各部监控细节画面，当点击“套筒窑切换按钮”可以切换到各套筒窑监控细节画面，当点击任意环保数据可以打开对应趋势界面。
其中，分布式控制系统中的分界面显示单一区域的主要环保数据、环保设备运行数据和生产数据。并通过建立环保数据与环保设备运行数据和生产数据的关联性，从三个维度匹配展示、验证数据的真实性。
本说明书实施例中，分布式控制系统还具有编辑功能，能够添加、删除和调整数据项相关参数，主要包括：开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50％、缩小至50％、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度、编辑垂直标定等。
本说明书实施例中，分布式控制系统还具有历史数据查询功能，可以针对不同时间阶段、不同用户、不同对象/单元，可以查询环保监测数据与环保设施参数、产线产量数据等内容。在历史回放的模式下，界面各个组件将依照回放时间段存储的历史数据变化情况，除以报表和曲线的方式来进行表示和查询。历史回放的时间，速度等参数均可调整，支持快进，慢进，暂停等播放模式。
本说明书实施例中，分布式控制系统还提供报表关联，可以提供各种灵活的报表工具，报表开发工具提供类似EXCEL的电子表格功能，各种报表工具能够显示和查询产品的实时数据，历史数据，外部关系数据库数据，实现统计报表无纸化。
本说明书实施例中，分布式控制系统还具有权限控制功能，可以通过系统管理员及用户账户管理，实现添加、删除、权限修改、禁用启用等功能。根据系统所设置的安全规则，用户被指定不同的用户角色，只能访问自己被授权的资源。在系统层面上区分出功能权限与数据权限。功能权限，只能访问被赋予权限的内容，包括页面及功能按钮等；数据权限，每个用户同样也只能访问被赋予权限的数据而不能访问其余的数据。权限管理能够保证系统功能及数据的稳定运行。
本说明书实施例的有益效果如下：
基于上述技术方案，通过数据监测模块实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据，并将采集到的数据通过数据采集模块传输给数据解析模块，数据解析模块用于实时解析所述数据采集模块传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取环保计量数据，环保设备运行计量数据和生产计量数据，并将获取到的计量数据存储到数据存储模块中，使得数据分析模块能够从数据存储模块读取计量数据，分析所述环计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果，通过分析结果来建立环保数据与环保设备运行数据和生产数据的关联性，并验证环保数据的真实性，从而有效监控污染物的排放。
尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种钢铁企业环保分布式控制系统，其特征在于，包括数据监测模块，数据采集模块，数据解析模块，数据存储模块和数据分析模块，其中，
所述数据监测模块，用于实时监测环保数据，环保设备运行数据和生产数据；
所述数据采集模块，用于与所述数据监测模块相连，将所述数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给所述数据解析模块；
所述数据解析模块，用于实时解析所述数据采集模块传输的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，获取与所述环保数据对应的环保计量数据，与所述环保设备运行数据对应的环保设备运行计量数据和与所述生产数据对应的生产计量数据；
所述数据存储模块，用于存储实时解析到的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据；
所述数据分析模块，用于与所述数据存储模块通信连接，分析所述环计量析数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到分析结果。
2.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，还包括：
信号转换模块，用于与所述数据监测模块通信连通，用于将所述数据监测模块实时监测到的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号的所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据传输给所述数据采集模块。
3.如权利要求2所述的分布式控制系统，其特征在于，所述环保数据包括烟气颗粒物浓度、氮氧化物和二氧化硫，所述环保设备运行数据包括除尘器风机电流数据，压差数据和风量数据，所述生产数据包括煤气使用量、煤气发生量、出铁开始和结束时间。
4.如权利要求3所述的分布式控制系统，其特征在于，所述信号转换模块，用于通过可编程控制器将所述环保数据、所述环保设备运行数据和所述生产数据，从模拟信号转换为数字信号。
5.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，还包括与所述数据采集模块通信连接的在线监测系统、能源生产调度系统、PES系统和PI系统，所述在线检测系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述环保数据，所述PES系统和所述能源生产调度系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述生产数据，所述PI系统用于通过所述数据监测模块实时获取所述环保设备运行数据。
6.如权利要求5所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据解析模块，用于解析所述在线监测系统、所述能源生产调度系统、所述PES系统和所述PI系统实时发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
7.如权利要求6所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据存储模块，用于接收所述数据解析模块发送的所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据。
8.如权利要求7所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据存储模块，用于存储所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据对应的监测设备信息。
9.如权利要求8所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据分析模块，用于分析所述环保计量数据、所述环保设备运行计量数据和所述生产计量数据，得到环保变化数据，环保设备运行变化数据和生产变化数据，其中，所述分析结果包括所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据。
10.如权利要求9所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据分析模块，用于在展示所述环保变化数据，所述环保设备运行变化数据和所述生产变化数据中的任意变化数据时，根据编辑操作，确定展示的变化数据的开始时间、时间跨度、启停跨度锁、前一个跨度、前半个跨度、后半个跨度、后一个跨度、同步至新的、启停自动滚动、放大至50％、缩小至50％、取消最近一次缩放、启停方框缩放、编辑跨度和编辑垂直标定的至少一种。
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