制漿造紙廠照明系統的Web應用

羅喜

中國輕工業長沙工程有限公司 湖南長沙 410114

傳統的制漿造紙廠照明系統，大多依靠DCS兼顧照明的體系結構實現整個系統的控制，雖然滿足了工廠生產的基本需要，或僅能實現簡單遠程集中控制，與真正的信息化和智能化還有很大的差距，且數據展示形式相對單一。基于B/S的Web技術在工業照明系統中的應用，用戶可以借助瀏覽器，就可以對照明系統實現控制，提高了工業照明系統的時效性和控制靈活性，實現照明系統的工業4．0發展。因此，研究分析照明控制系統中Web應用具有重要的現實意義。

1 Web技術在工業照明系統應用的關鍵技術

1.1 DCS兼顧控制與B/S結構對比

DCS控制結構下，用戶利用DCS向服務器發出操作請求，由服務器將相關指令發送至MCC執行命令，并將最終的數據結果返回至DCS。而B/S結構，是對DCS結構進行了升級改造，基于B/S結構下，用戶無需安裝應用程序，直接借助Web瀏覽器即可完成數據的訪問，大部分數據均是由服務器來進行處理，減少占用DCS的處理流程。主要結構如圖1所示，用戶通過在瀏覽器的地址欄中輸入訪問地址，利用DNS解析后，建立與對應服務器的HTTP連接，并完成相關數據的處理，并將處理結果返回至客戶端。

圖1 B/S架構示意圖

相比較傳統的DCS架構，在制漿造紙廠照明控制中采用基于B/S架構的Web具有以下優點：

（1）分布性。用戶不受DCS服務器位置的限制，只需要通過Web瀏覽器就可以完成對工業照明系統的查詢、瀏覽以及控制等操作，不受到時間、地點、空間的限制。

（2）便捷性。在B/S架構模式下，工業照明控制系統的升級、維護工作都可以在服務器上完成，無需對客戶端進行升級，簡化了檢修維護的步驟和成本。

（3）信息顯示的多樣性。隨著科學技術的發展，Web頁面所呈現的信息也愈發的多樣化，尤其是利用可視化的圖標技術，進一步提高了工業照明控制系統數據的多元化[1]。

1.2 數據庫訪問技術

基于Web的工業照明控制系統當中，所有的應用程序都需要與數據庫建立連接，才能完成數據之間的訪問，都離不開數據庫訪問技術的支持。以目前流行的數據庫訪問技術而言，大多為OLEDB數據庫接口、ODBC數據庫接口、JDBC數據庫接口技術等。其中JDBC技術利用了JAVAAPI實現了數據庫之間的連接，利用該項技術可以完成與各種關系型數據庫之間的訪問，具有操作簡單、構件SQL靈活性高等優勢。

1.3 Web的優勢

（1）頁面數據實時刷新。常見的Web頁面實時刷新技術主要由Ajax和WebSocket技術，可以對工業照明系統的現場運行實時參數信息進行實時的顯示。前者通過以固定的間隔時間向系統發出請求，完成了客戶端與數據庫端的數據同步；后者則是通過與服務器建立全雙工通信聯系，實現了無論何時、何地都能實現信息的相互推送，減少了客戶端向服務器端發起連接請求的睦州，顯著的提高了頁面實時刷新效率[2]。

（2）多維度可視化顯示。在制漿造紙廠照明控制系統當中，為了更加直觀、形象的展示現場照明設備的運行情況及照明效果，可以利用數據圖形化的手段，為相關工作者提供可視化的數據，幫助其更加直觀的了解現場照明效果，提高工業照明控制系統的控制精度。

2 在制漿造紙廠照明控制系統中Web的應用設計

2.1 控制方案設計

根據典型B/S架構，在現有DCS架構的基礎上，搭建基于Web的工業照明控制系統，依靠Web服務器來實現用戶的交互功能、數據展示功能等。原有的DCS架構工業照明控制系統的控制中心，無需再對客戶端的交互請求進行處理，只需要與底層的數據完成交互即可，整個系統結構主要是由客戶端、監控中心以及照明控制器等三部分組成，如圖2所示。

圖2 基于Web的工業照明系統的整體框架

該系統中，人機接口由瀏覽器來完成，是客戶與整個控制系統實現交互的主要界面，瀏覽器展示了照明控制系統的相關數據，用戶可以參考有關數據，完成對系統參數的設置。Web服務器則是來完成用戶的請求信息的處理，通過與客戶端、數據庫之間進行數據傳遞，來完成相關參數的控制。數據庫服務器包括了實時的數據庫以及歷史數據庫，前者主要是包括一些實時的交互數據以及控制隊列等信息，而后者則主要包括用戶賬號的信息管理以及照明控制器的相關數據信息。

2.2 照明控制系統的功能設計

（1）用戶權限管理。傳統DCS控制系統的操作人員一般為工藝人員，且人數較多。基于Web的照明系統可以根據用戶的需求，對不同的角色分配相對應的操作權限，實現對權限的管理。例如對于管理人員可以擁有人員權限管理的功能，可以對企業的相關工作人員進行權限授予、添加、刪除等操作。同時在整個照明控制系統的登錄界面，可以根據用戶的賬號信息，識別用戶角色，并展示相對應的操作頁面。

（2）能耗報表功能。工業照明控制系統可以將數據庫當中的照明能耗進行整理分析，以柱狀圖、直線圖等形式，為用戶展現照明控制系統的日、月、年報表能耗狀態。用戶只需要選擇相對應的時間段、設備地址以及參數類型，就可以調取相對應的歷史數據，來對工業照明系統不同地點、不同時間的能耗進行分析，為大數據分析及節能提供依據。

（3）遠程控制功能。用戶只需要登錄瀏覽器就可以利用參數配置頁面對整個照明控制系統進行控制，如實現定時的開關、控制制漿造紙車間照度等。此外，用戶也可以通過對運行參數信息的修改，來發出控制指令，達到遠程控制的目的。

（4）記錄及報警功能。當生產運行過程中部分照明部分出線問題，如部分燈具持續能耗偏高時，系統會根據所檢測到的異常數據發出報警信號，提醒維護人員處理故障燈具或零部件。多個故障同時出現時，系統會根據故障信息的不同程度來分級提醒，便于相關工作者優先處理級別最高的故障，同時記錄故障類型。

2.3 控制系統開發環境搭建

（1）系統開發平臺。本照明控制系統計劃采用MyEclipse+Maven的組合對系統進行開發，前者屬于JAVAWeb集成開發系統，可以完成相關代碼的編寫、調試和部署等操作。后者作為管理和整合工具，有助于提高工業照明控制系統的搭建工作效率，縮短系統開發周期。

（2）數據庫平臺。采用性能操作便捷、可靠性高且體積較小的MySQL作為本系統的關系型數據管理系統[3]。

（3）Web服務器。采用Tomcat作為Web應用服務器，該服務器在部署時，相對簡單，開發人員只需要將Java項目打包成War保，放置于Tomcat當中，就可以讓用戶通過瀏覽器完成對服務器的訪問。

2.4 照明系統的實時性及安全性的功能實現

（1）安全性。在制漿造紙行業，操作人員較多，權限控制管理需要分級管理，同時利用Shiro框架來實現管理，杜絕非法用戶對系統的訪問與操作；其次在網絡傳輸過程中，采用HTTPS協議代替了傳統的HTTP協議，利用對數據信息的加密處理有效的提高了數據傳輸的安全性。最后系統還通過在Web服務器與網絡之間增設防火強，來過濾掉一些不利于系統穩定的因素。

（2）實時性。受到數據在Internet上傳輸過程中存在延時的影響，導致基于Web的工業照明控制系統本身存在一定的延時。為了解決這一問題，提高系統的實時性，首先在系統中建立了全雙工通信，無需客戶端對服務器發出連接請求，就可以完成數據的讀取，減少了數據的網絡傳輸量；其次構建了實時數據庫，通過提高數據的交互速度，減少存儲時間，來提高信息的實時性[4]。最后對于一些對實時性要求較高的系統指令，要求其只有在本地時才能執行，提高了整個系統的響應速度。

3 結語

綜上所述，為了滿足現代工業照明系統的需求，基于B/S架構的Web技術額應用，提高了工業照明系統的控制靈活性，降低了系統的整體開發成本，為客戶提供了更加生動的數據信息。因此，相關工作者必須重視相關技術的研究，積極推廣和應用Web技術，滿足工業照明控制系統遠程控制、實時控制以及安全控制的要求，滿足工業遠程監控的要求，推動我國工業的現代化發展。