智能儀表設備信息報警系統的應用

丁慧菁

（東洋工程（上海）有限公司，上海200000）

工廠資源管理系統（PRM）是橫河公司開發的基于現場總線技術（HART或FF）的儀表設備管理系統軟件包，與DCS配套使用，集成化設備方案可實現對智能儀表的集中在線監視，使設備運行維護實現可預測性，是針對現場儀表遠程維護和預測維護的平臺。

傳統DCS只能得到現場儀表的模擬測量值數據，儀表維護人員只能憑借主觀經驗來判斷故障源，進行故障處理，屬被動維護，巡檢內容只能是儀表外觀。有了PRM，可以同時得到幾十個甚至上百個儀表內部數據，包括儀表自身的健康狀態、儀表基本信息、儀表功能設置參數、儀表報警信息等。PRM系統將這些數據匯集到服務器上，集中顯示、存儲、分析、輸出，可以詳細顯示儀表的具體運行狀況。也就是說，只要是支持HART或FF協議的智能儀表，包括各種閥門定位器、流量計、壓力變送器、液位計等，使用人員可以方便地在PRM客戶端實時地監視和控制現場儀表的內部參數，及時發現故障苗頭，提前制訂檢維修計劃，排除對工藝操作產生影響的可能性，從本質上實現安全生產。

筆者主要對智能儀表設備信息報警系統的設計及主要模塊的功能進行描述，供大家參考借鑒。

1 智能儀表設備信息報警系統的設計

1.1 建立儀表狀態監測數據庫管理體系

通過PRM數據庫同步技術，報警數據采集、過濾技術實現儀表設備數據分析處理，包括收集和評估各單元智能儀表設備描述文件（DD）、主要儀表制造商設備類型管理文件（DTM）；收集和整理智能儀表報警事件設置和分級文件，收集和整理設備參數具體含義和實際意義；收集和評估各單元設備報警解釋文件；收集和評估各單元設備報警歷史記錄；收集和評估各類設備組態數據文件。

形成“工廠—區域—單元”樹形結構儀表設備管理框架，如圖1所示。

圖1 工廠—區域—單元樹形結構示意

1.2 建立閥門診斷應用體系

根據需要使用不同的檢測軟件進行診斷和檢測，得到閥門的運行性能曲線，對閥門進行評估和調整，出具診斷報告。閥門檢測所得到的結果可以作為閥門檢修前的指導，減少過度維修，還可以作為閥門檢修結果的評判依據。閥門檢測的另一個意義在于可以有針對性地調整閥門參數，使得閥門工作在最佳狀態。

閥門診斷應用解決方案包括：閥門數據分析；閥門規格數據采集；閥門基礎數據錄入；閥門診斷軟件配置及安裝；閥門診斷標準、性能優化管理、SOP工作流程定義。

1.3 規則自學習系統

儀表設備報警設置優化，提出對應的處理方案，建立故障分析及對策對應表。

1.4 管理平臺系統集成

管理平臺系統集成包括開發各類數據庫接口；設備組態數據模型分析及設備參數集合檢查；完成儀表設備主數據同步程序，完成設備故障報警信息同步程序；開發報警故障事件分類統計工具；設計Web訪問應用程序。構建以智能儀表為主體的管理平臺，實現設備報警、診斷、組態和歷史數據的采集、統計、分析、共享、發布，為設備運行維護管理提供決策支持，為企業MES生產執行管理提供數據報表和基礎信息。

1.5 建立儀表維護日常管理制度

整體提升儀表維護水平，大幅度降低儀表故障率。

2 智能儀表設備信息報警系統的應用

目前，國際上新建的大型石化項目都使用PRM這類平臺，但是都還處于摸索階段，還沒有形成統一的功能開發和使用方法。國內推廣使用的有上海SECCO，獨山子石化等大型企業。筆者僅以所設計并應用的智能儀表設備信息報警系統為例，對其主要模塊做簡單介紹。

2.1 設備報警監測模塊

設備報警監測模塊中的報警設備統計可以實時地監測各個廠的報警數據，統計各個廠現有報警量以及總的報警量，通過圖表技術來實現。統計圖通過讀取OPC接口中的數據來實現實時監控數據的變換。

報警篩選過濾通過選擇不同的參數來顯示相應的報警數據，該顯示方式主要通過數據挖掘技術來實現。數據挖掘技術擁有更好的用戶體驗，它是一種跨瀏覽器、跨平臺的技術，可以在所有流行的瀏覽器中運行，并且提供一致的用戶體驗，用戶可在瀏覽器中直接對其進行控制，可以拖動、翻轉、放大圖片。它讀取數據并且更新外觀，但不會通過刷新整體頁面來打斷用戶操作。僅在實時監控和歷史事件曲線中用了圖表技術，是為了更好地展示數據和對數據有一個清晰的比較。

2.2 設備資源管理模塊

該模塊主要功能是顯示當前報警設備的一些詳細信息，包括設備位號、設備型號、功能分類、儀表分類、區域分類、裝置部位等。可通過不同的條件查詢相應的設備資源。該模塊跟設備報警監控模塊基本類似，也使用數據挖掘技術來增加用戶體驗。

2.3 設備歷史事件模塊

該模塊顯示設備報警的一些歷史信息，相當于一個報警日志，包括時間、事件屬性、事件名稱、事件狀態、設備位號、設備型號、功能分類、儀表分離、區域分類、裝置部位等。可通過不同的條件查詢相應的歷史事件。該模塊跟設備報警監控模塊類似，也使用數據挖掘技術來增加用戶體驗。

2.4 統計分析模塊

該模塊用來分析所有或指定時間內的報警信息或設備信息。使用的技術是經過重新封裝過的圖表技術，使用該技術能夠幫助用戶直觀地觀看數據趨勢，進而來判斷設備的使用情況、報警的等級等。該模塊分為報警設備統計、報警信號統計、過程報警統計、周報、設備故障統計等。

1）報警設備統計和報警信號統計又分為季度同比、季度環比、同月份比較、該月份之前的前三個月的數據比較、根據測量類型不同的比較等。這兩部分看似相同，但是側重點不同，一個是報警設備的統計，而另外一個則是信號的統計。

2）過程報警統計根據用戶的選擇而顯示一段時期內報警數據，其中包括報警總量、報警次數排名、各類型信號報警次數、報警總量以及各類報警所占的百分比。

a）中間模塊為篩選模塊，可根據所需時間、時間顆粒度、裝置位置、報警分類等來顯示相應的報警數據。

b）報警排名（針對報警總量、報警次數排名、各類型信號報警次數）是根據報警次數排名前20的設備位號、裝置位置、報警類型、次數以及報警等級確定的。

c）信號報警次數統計可根據篩選條件顯示相應的信號報警數據，可單個信號或多個信號統計。信號類型可以在報警分類里進行選擇。

d）報警總量以及各類報警所占的百分比以及數據的鉆取。該鉆取功能精確到單個設備的名稱、報警類型以及次數。

e）周報。該模塊包括設備平均報警時間間隔、每日報警設備數量、每日報警設備百分比。

f）設備故障統計。統計設備故障記錄，通過鉆取數據得到單個故障記錄的詳細信息。

2.5 故障維護檔案管理模塊

該模塊主要幫助用戶添加、編輯一些記錄或者檔案，主要包括電子設備檔案中的故障信息管理、日常維護管理、設備更換記錄、設備診斷指導、電子設備檔案、設備報警等級以及檔案管理中的維護手冊管理。

1）故障信息管理。主要記錄日常的設備故障的區域、設備位號、操作人、時間、報警內容、故障描述等。該模塊可以添加、刪除、編輯、查看以及查詢指定的設備。

2）日常維護管理。主要記錄日常維護的區域、裝置部位、位號、操作人、時間、報警信息、處理結果。該模塊可以批量的添加以及刪除。該模塊同樣可以添加、刪除、編輯、查看以及查詢指定的設備。

3）設備更換記錄。用于設備更換時的信息記錄，包括操作人、時間、舊設備名稱、新設備名稱、更換理由、注意事項、更換時間等。

4）設備診斷指導。設備診斷記錄，記錄設備的故障批次以及處理方式。

5）電子設備檔案。管理所有的設備的信息，使所有的設備都信息化，從而能夠方便地了解設備情況，可批量添加設備信息。

6）設備報警等級。為所有的報警分級，從而分出報警的輕重緩急，方便現場人員處理問題。

7）維護手冊管理。用戶可以上傳、保存文件到服務器存檔。

2.6 權限管理

該模塊為系統中關鍵模塊，因為該模塊涉及系統的權限以及安全，所以該模塊只有管理人員才能看到。通過授權的方式將該模塊分為菜單權限管理、菜單權限查看、菜單分級授權、人員信息管理、組織管理、報警監控權限管理。

1）菜單權限管理。該模塊控制該系統中的人員所能查看的內容。只要在相應的菜單前打勾或者取消，然后點擊保存即可。

2）菜單權限查看。該模塊同菜單權限查看相同，不過只能查看而不能修改權限。

3）菜單分級授權。可以分配用戶所屬的組織以及給用戶分配大菜單項的權限級別。

4）人員信息管理。添加、編輯、搜索人員信息。只有在該頁面添加過并分配過一定權限的用戶才能登錄該系統。

5）組織管理。添加、移除組織以及組織中的成員。每個用戶應該擁有相應的組織。

6）報警監控權限管理。通過該頁面的授權可以讓用戶看到相應的報警數據。

3 結束語

通過對智能儀表設備信息報警系統的開發，可對工廠設備整理出詳細的、完整的設備數據。智能儀表設備信息報警系統通過數采程序以及監聽程序實時地獲取報警設備的報警信息；通過數據挖掘技術實現對儀表報警數據的采集、展示、處理功能；通過WCF服務獲取最新的報警數據，由相關技術人員進行處理操作、數據入庫，為儀表的維護提供數據依據；通過系統中的統計圖模塊對各個時間段的數據進行更詳細的對比，從而找出最主要的報警信息；實現儀表服務器數據與主服務器數據的同步；實現對現場閥門實時運行參數實時采集并做出檢測報告。

該智能儀表設備信息報警系統是集儀表狀態監測數據庫管理體系、閥門診斷應用體系為一體，以“工廠—區域—單元”樹形結構為框架，以智能儀表和閥門為主體對象的儀表管理一體化平臺，可實現設備報警、診斷、組態和歷史數據的采集、統計、分析、共享、發布，為設備運行維護管理提供決策支持。

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