生产数据采集与展示系统构建与实现
时间：2021-01-20 20:07:48 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】石油化工企业的日常生产管理中，无论是对生产过程进行监视，还是对生产过程管理、计划管理和统计分析等，都需要大量的生产数据信息。本文介绍了生产数据采集与展示系统及网络架构、数据整合方式及应用实现。该系统的建设提升了企业生产经营管理水平，为进一步进行数据挖掘，实现数据的最大化应用奠定了基础。
【关键词】生产数据；采集；架构；整合；应用
信息资源已成为全球化形势下国际企业竞争的焦点。提高信息资源开发利用水平是增强企业综合实力和竞争力的必然选择。近年来，企业开展生产业务同时，分别建立了不同类型的生产及监控系统，如管网企业多建有数字化管道与SCADA系统，工厂型企业多建有DCS、SIS系统等。这些系统自成系统，互不通联，形成了一些“数字孤岛”。通过建设生产数据采集与展示系统采集各生产企业的基础设施及生产等数据，并对数据进行整理、分析、统计，生成相关的各类报表、报告，让数据流转起来，可以提高数据利用效率，提升信息服务的价值，为经营决策提供辅助手段，最终实现精细化的管理目标。
1.系统及网络架构
生产数据采集与展示系统采用GIS、数据库、网络，接口等技术，将各生产企业的地理信息、三维场景、数字化管道、生产运营情况等信息有机的关联与融合。系统总体架构如下图所示：
图 系统总体架构图
通过将GIS数据、管道本体及附属设施数据、业务属性数据、站场设备设施基础数据、生产实时系统的动态监控数据的采集、整合与植入，存储至服务器，并对各站场、分输站、阀室进行三维建模，完成全息化生产管理平台，平台建设和各类数据整合后，根据具体管理需求，建设生产数据采集与展示平台上的各应用模块。
该层次结构考虑到系统的灵活性和未来的扩展性，由于有了开放平台环境的支持，无论是扩展更多的地理场景、业务数据、专业模型，还是开发更多的应用系统，都能借助平台提供的各类服务来方便快速的完成。
系统网络架构按安全层次划分为三个安全网络区域：生产网络（安全I区）、数据采集网（安全II区）和企业信息网（安全III区）。在生产网络与数据采集网之间需部署网闸产品。网闸是切断网络间的通用协议连接，将数据包分解重组为静态数据，对数据进行安全审查，包括网络协议检查和代码扫描，确认后的数据安全流入内部单元，内部用户通过严格的身份认证机制获取数据[1]，网闸产品保障了生产数据单向流转，从而保证了生产网络的安全运行。
防火墙部署在数据采集网与企业信息网之间，通过访问授权控制，允许特定的人员通过防火墙访问数据采集网，未经授权和安全认证，不允许其他设备、网络或系统接入数据采集网，保护数据采集网免受非法用户的侵入。
2.数据采集与整合
生产数据采集与展示系统的数据采集与整合主要工作有：管道成果数据整合及实时生产数据整合。
管道成果数据整合有两种方式，一种是集成已建数字化管道系统：生产企业提供数字化管道系统建设过程的相关资料，生产数据采集与展示系统根据建设需要与数字化管道系统有针对性的进行接口建设。如：通过直接访问数字化管道系统的数据库，获取管道成果数据。另一种是导入成果数据，生产企业根据平台建设需要，按要求提供所需成果数据，并且在站场改建、新增等大范围数据变动等情况下再次提供成果数据。
实时生产数据集成有OPC、FTP、数据库读取及其他协议等方式：OPC技术为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的接口标准，服务器与客户端之间通过标准COM和DCOM进行数据的交互。OPC项包括值（Value）、品质（Quality）、时间戳（TimeStamp）3个基本属性[2]。数据采集时需确保实时数据系统具有独立的OPCServer服务器，提供OPCServer服务器的IP、计算机名、帐号信息、IO点位表信息，且需确保采集生产数据的服务器能够与OPCServer服务器处于同一网段内。搭建FTP服务，是将所需实时生产数据打包成标准文件（如xml）传送，数据采集时需要FTP的IP、帐号、密码、端口等配置信息。读取数据库方式需要生产企业提供一个可访问数据库的帐号、数据库的表结构、端口等数据库配置信息。通过其他TCP标准协议采集实时数据，如modbus，或其他私有协议，此类情况需针对性开发。以上几种方式中，优先考虑使用OPC方式。
3.应用层功能实现
三维GIS及场景管理
三维GIS及场景化管理是整个生产数据采集与展示系统的基础子系统，为其他子系统的建设或信息展示提供三维可视化场景。通过平台可以查看企业业务分布情况、企业场景、企业周边场景、省市县等行政区划信息等，并能够可视化查看各企业的设备设施、工艺流程等。
数字化管道查询
利用三维展示平台友好的使用界面，将各生产企业原有的二维数字化管道成果整合，将已建、在建、规划中的管线以及场站集成在该平台上，实现数字管网的三维可视化管理，包括：管道走向信息三维展示、地下管网三维可视化查询、管道业务属性三维可视化查询管理、管线设施综合查询管理。
生产数据监控与展示
将生产企业的部分实时数据如各场站的温度、压力以及流量等信息接入到总部，实现实时数据的直观展示，使非生产一线的用户及时了解设施的运行状态，并将历史数据进行统计，展现历史数据整体变化情况；实现二三维工艺流程切换展示，同时可展示工艺过程重要设备的属性参数信息。
生产报表统计分析
实现了企业的报表填报管理功能，对于填报的报表，用户可对报表中数据项进行日统计、月统计以及年统计等，将统计结果以不同形式展示出来，简化了报表上报流程，实现了报表的无纸化办公。
区域调度辅助分析
可以清楚直观的展示各企业当前的库存量、用户的用量情况及库存支撑用户使用时间等信息，通过整合和植入各企业运营监测数据，为区域调度提供辅助分析。
高清视频监控系统的集成
工业视频监控系统和无线视频监控系统，对各厂区关键位置正在进行的作业情况进行监控。通过对视频系统的集成，系统可显示各企业所有摄像头分布，并实时显示监控系统的高清监控画面。
4.结束语
构建生产数据采集与展示平台是提高信息资源开发利用水平、增强企业综合实力和竞争力的有效手段，是企业信息化的发展趋势。该系统搭建是生产类信息系统的基础，在统一规划、统一要求、统一顶层设计的基础上，充分利用可以共用的资源，提供形象直观的可视化场景及信息支持，实现上下级生产联动，及对数据的进一步挖掘及最优化应用，从而辅助优化生产决策。
参考文献
[1]蒲天银.安全隔离网闸技术发展探讨[J].计算机时代，2006.6
[2]路小俊，冬大龙，宋斌，唐成虹.基于OPC技术的风电厂数据采集与监控系统方案，电力系统自动化，2008，第32卷第23期
