基于節(jié)能減排SIS系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)設(shè)計研究

■劉柳

（天津大學(xué)建筑設(shè)計規(guī)劃研究總院 天津300192）

基于節(jié)能減排SIS系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)設(shè)計研究

■劉柳

（天津大學(xué)建筑設(shè)計規(guī)劃研究總院 天津300192）

本文借鑒環(huán)境科學(xué)相關(guān)理論與實踐研究經(jīng)驗，節(jié)能減排是排污企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的核心要素，根據(jù)環(huán)境保護(hù)理論SIS系統(tǒng)能有效地實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。本文將.NETFramework技術(shù)應(yīng)用在SIS環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)中，能有效提高程序的開發(fā)效率和運行性能。本文從性能指標(biāo)在線計算入手，以.NET語言為基礎(chǔ)，分析和設(shè)計了排污企業(yè)的SIS系統(tǒng)節(jié)能減排系統(tǒng)，為相關(guān)的環(huán)境保護(hù)提供新的研究視角與思路。

環(huán)境科學(xué)廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)NET ADO.Net

1 引言

節(jié)能減排是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，也是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，也是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。中國將繼續(xù)加大污染減排力度，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量大幅下降，主要污染物排放總量顯著減少。要實現(xiàn)低碳環(huán)保的重要目標(biāo)，污水企業(yè)節(jié)能減排，優(yōu)化生產(chǎn)過程，降低成本、提高效率，實現(xiàn)有限的資源的有效利用。

監(jiān)控信息系統(tǒng)可以實現(xiàn)污水企業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)。主要處理工廠的實時數(shù)據(jù)，完成工廠級生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理，對設(shè)備的故障診斷和分析，工廠的性能計算、分析和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷調(diào)度。污水處理企業(yè)的設(shè)計分析，在系統(tǒng)運行層和管理層之間建立了一個面向生產(chǎn)管理的監(jiān)控信息系統(tǒng)，通過對整個工廠生產(chǎn)過程的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)各單位之間的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配，從而提高企業(yè)的整體效益。

2 排污企業(yè)經(jīng)濟(jì)運行中應(yīng)用性能指標(biāo)的在線計算

2.1 機(jī)組性能優(yōu)化分析

根據(jù)相關(guān)理論與實踐研究表明，進(jìn)行廠級及機(jī)組性能計算、能損分析和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，計算出機(jī)組可控和不可控耗差以及運行成本和目標(biāo)成本；在線分析出機(jī)組各熱經(jīng)濟(jì)性影響因素偏離基準(zhǔn)值引起的機(jī)組供電煤耗率偏差值及相應(yīng)工況下能夠達(dá)到的供電煤耗率最好水平，為運行人員和生產(chǎn)管理人員指出當(dāng)前機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的差距和努力方向，直接提高機(jī)組的運行品質(zhì)。

2.2 優(yōu)化全廠負(fù)荷分配

有了機(jī)組的動態(tài)性能曲線，根據(jù)全廠各機(jī)組實際運行經(jīng)濟(jì)性能，就可以進(jìn)行負(fù)荷分配尋優(yōu)，使得在滿足電網(wǎng)電負(fù)荷需求的條件下，全廠的綜合燃料利用率最高、供電煤耗量最小，考慮設(shè)備的運行狀態(tài)，根據(jù)各種算法，計算得到每臺機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷，并將該分配結(jié)果數(shù)據(jù)提供給值長參考，使全廠負(fù)荷分配實現(xiàn)最優(yōu)化。通過數(shù)據(jù)的分析和比較，能夠提出科學(xué)的、合理的決策方案，使企業(yè)管理層的經(jīng)營決策更具科學(xué)性。

2.3 運行管理

將能耗指標(biāo)和安全、負(fù)荷等其他指標(biāo)一起，通過對電廠重要指標(biāo)以及各重要運行參數(shù)的分析統(tǒng)計，生成相應(yīng)的各類報表，設(shè)計出考慮不同負(fù)荷、煤種變化對機(jī)組運行參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響的運行質(zhì)量指標(biāo)體系，提供一個更科學(xué)的、更合理的，對操作員操作水平進(jìn)行綜合評估考核的平臺，通過各班組之間的評比競賽，激勵電廠生產(chǎn)一線人員的節(jié)能降耗積極性。另一方面，值班員在日常操作中通過監(jiān)視機(jī)組各項在線性能指標(biāo)變化過程，不斷地修正自己的操作，使機(jī)組運行在最優(yōu)工況，通過不斷地積累運行經(jīng)驗，來提高運行人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)。

2.4 設(shè)備管理

對主輔機(jī)工作性能進(jìn)行監(jiān)視和分析，當(dāng)運行中出現(xiàn)設(shè)備性能下降，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行缺陷，通過與電廠現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)整合，當(dāng)設(shè)備性能下降到一定程度時自動生成設(shè)備缺陷記錄，并通知設(shè)備負(fù)責(zé)人，同時向負(fù)責(zé)人提供各項歷史性能數(shù)據(jù)，便于檢修工作中設(shè)備故障分析，提高電廠的設(shè)備管理水平。

3 基于.NETFramework的SIS系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

構(gòu)建由.NET平臺的SIS在線指標(biāo)計算模塊，其系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、邏輯層、表示層三層。數(shù)據(jù)層是指提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的軟硬件環(huán)境，包括實時數(shù)據(jù)庫、MIS數(shù)據(jù)庫、文件服務(wù)器等；表示層將邏輯運行得到的結(jié)果展現(xiàn)給最終用戶，對于交互性不強的場景，這一層可以通過WEB瀏覽器以瘦客戶方式實現(xiàn)；對于交互性較強的情況，這一層也可以通過典型的桌面程序來實現(xiàn)，這種模式中，表示層按SOAP/HTTP協(xié)議通過WEBSERVICE調(diào)用的形式與邏輯層通信；邏輯層是系統(tǒng)的核心，從數(shù)據(jù)層提取的各種數(shù)據(jù)在這里進(jìn)行綜合處理，執(zhí)行復(fù)雜的邏輯運算，邏輯層宿主在一臺或多臺IIS服務(wù)器上。ADO.NET庫中的DataTable組件是整個邏輯層操作的核心對象，各種指標(biāo)計算所需的臨時數(shù)據(jù)、計算公式、中間變量和最終結(jié)果都存儲在這些DataTable對象中，有著與數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)類似DataTable對象為開發(fā)高性能的、易于維護(hù)的SIS系統(tǒng)提供了可靠保證。

3.2 時鐘頻率

SIS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)相比一個典型的特征就是實時性，在下一個時鐘頻率到來之前必須執(zhí)行完所有的運算并將計算結(jié)果進(jìn)行存儲。如果在一個時鐘頻率內(nèi)不能完成所有的動作，就會造成數(shù)據(jù)讀取不同步，原始數(shù)據(jù)就不是來自同一工況點，所得結(jié)果可想而知，這樣的系統(tǒng)將是混亂的。所以在實時指標(biāo)的計算中，計算周期必須要小于原始數(shù)據(jù)的更新周期，考慮到其他干擾因素還必須留有足夠的空閑時隙。另一方面，由于系統(tǒng)采用分層實現(xiàn)后，指標(biāo)計算頻率Fcal和用戶請求頻率Freq不再要求同步，對應(yīng)的計算周期Tcal和用戶請求周期Treq，滿足不等式Treq≥Tcal即可。

3.3 ADO.NETDataTable的使用

DataTable是ADO.NET庫的核心對象，它表示內(nèi)存中的一張數(shù)據(jù)表。DataTable對象包括數(shù)據(jù)行、數(shù)據(jù)列、約束子對象，可以說DataTable是數(shù)據(jù)庫表的一個翻版，它不但有這些子對象，在操作上也非常類似，它提供了許多幾乎等同于數(shù)據(jù)庫的功能，比如：以類似SQL指令進(jìn)行搜尋與排序、接近Transaction的功能和一些關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)訪問才有的功能等等,可以把它當(dāng)作一個內(nèi)存中超快速數(shù)據(jù)庫,在某些特定場合中非常的好用，熟悉數(shù)據(jù)庫操作的人員，對DataTable的使用很容易上手。正是DataTable擁有這些近乎完美的特性，SIS在線性能指標(biāo)。

數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)創(chuàng)建完成后，調(diào)用DataTable的NewRow()函數(shù)創(chuàng)建一個空白數(shù)據(jù)行，至此就可以開始裝載計算所需原始數(shù)據(jù)了，由于我們已經(jīng)將計算表達(dá)式寫到了相應(yīng)列的Expression屬性中，只要數(shù)據(jù)裝入到表達(dá)式引用到的列，計算結(jié)果就會被同步自動更新（這好比Excel的公式列一樣），等待客戶端的用戶請求來獲取計算結(jié)果。一個時鐘周期結(jié)束后，程序再次裝入原始數(shù)據(jù)，再次更新計算結(jié)果。

DataTable組件的讀取操作是線程安全的，只有在寫操作包括多個線程時才需要進(jìn)行線程同步，就是說如果寫操作是單線程的，無論同時有多少個線程在同時讀取表中的數(shù)據(jù)，都無需編寫線程同步代碼，減輕了程序的編寫和調(diào)試工作量。這樣設(shè)計還可以避免表示層和邏輯層各自以自己的時鐘頻率同時在讀寫同一張數(shù)據(jù)表，即兩個獨立的線程，一個在更新數(shù)據(jù)表內(nèi)容的，另一個或多個線程在同一時間讀取數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)的操作沖突。

3.4 Web2.0－AJAX的運用

和Web1.0相比，Web2.0更注重用戶的交互作用，能給用戶帶來更好的體驗，同時也能有效地減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因此Web2.0技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代的Web應(yīng)用程序中，不過現(xiàn)階段開發(fā)環(huán)境直接支持的不多，有使用過Web2.0技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的人就知道，編寫這樣的網(wǎng)站程序顯得有些繁瑣。.NET3.5已經(jīng)將Ajax集成到VisualStudio開發(fā)環(huán)境中，通過拖放幾個控件就能實現(xiàn)Ajax的功能，無需單獨為此寫一行代碼，極大地提升了工作效率。在開發(fā)我們的系統(tǒng)時，在性能指標(biāo)最終結(jié)果的顯示頁面中使用了這項技術(shù)：在指標(biāo)監(jiān)視頁面中放置一個UpdatePanel控件和一個Timer控件，設(shè)置好Timer控件的Interval屬性，告訴Timer控件多長時間執(zhí)行一次Ajax回調(diào)，來刷新UpdatePanel控件中內(nèi)容，從而實現(xiàn)頁面內(nèi)的性能指標(biāo)值按規(guī)定的時間間隔自動刷新，設(shè)計這樣的Web程序就與設(shè)計普通的桌面應(yīng)用程序一樣簡單。

3.5 系統(tǒng)的實現(xiàn)

在實際中SIS系統(tǒng)易于實現(xiàn)，只要將所需的性能指標(biāo)及其計算公式獨立出來，保存到用戶數(shù)據(jù)庫或者配置文件中，在程序初始化時讀取這些配置文件，生成相應(yīng)的指標(biāo)列并根據(jù)用戶的自定義配置創(chuàng)建一致的可視界面。為了使程序更具通用性，功能更加強大，數(shù)據(jù)訪問層可以按工廠模式來設(shè)計，通過使用抽象工廠，隱藏具體實現(xiàn)，為不同的數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一的訪問接口，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供靈活的動態(tài)擴(kuò)展機(jī)制。

4 小結(jié)

綜上所述，.NET開發(fā)過去復(fù)雜的分布式應(yīng)用程序已變得異常簡單，用.NET來開發(fā)SIS應(yīng)用程序，不再需要編寫、調(diào)試網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議代碼，編程人員主要是進(jìn)行客戶需求分析和功能設(shè)計中，極大地提高了開發(fā)效率。尤其是.NETFramework中ADO.NET的設(shè)計，為數(shù)據(jù)訪問提供了全新的編程模型，該模型確保了數(shù)據(jù)訪問技術(shù)的一致性。斷開式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、與XML緊密集成、能夠組合來自多個不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的通用數(shù)據(jù)表示形式，由于.NET的突出特征，所以在開發(fā)個性化的SIS系統(tǒng)時，.NETFramework成為重要的選擇。

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X8[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-344-1