煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合解決方案

WonderWare SystemPlatform 煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合解決方案 1，煤炭行業(yè)現(xiàn)狀 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)于 2007 年 11 月 29 日對(duì)外發(fā)布了煤炭產(chǎn)業(yè)政策。煤炭產(chǎn)業(yè)政策指出，建設(shè)神東、晉北、晉中、晉東、陜北、黃隴 (華亭 )、魯西、兩淮、河南、云貴、蒙東 (東北 )、寧東等十三個(gè)大型煤炭基地 ,提高煤炭的持續(xù)、穩(wěn)定供給能力。鼓勵(lì)建設(shè)坑口電站 ,優(yōu)先發(fā)展煤、電一體化項(xiàng)目，優(yōu)先發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源綜合利用項(xiàng)目。新建大中型煤礦應(yīng)當(dāng)配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的選煤廠 ,鼓勵(lì)在中小型煤礦集中礦區(qū)建設(shè)群礦選煤廠。煤炭行業(yè)迎 來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇和契機(jī)，同時(shí)也對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和信息化建設(shè)、提高管理水平提出了更高要求。 2，煤炭行業(yè)自動(dòng)化、信息化特點(diǎn)： 1，生產(chǎn)自動(dòng)化程度相對(duì)其它行業(yè)較低，無(wú)論從技術(shù)上還是管理上都很落后，特別是一些開(kāi)采時(shí)間長(zhǎng)的老礦；新近建設(shè)的一些大礦和露天礦自動(dòng)化程度較高，為綜合信息化的實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)； 2，圍繞安全第一的核心，在煤礦生產(chǎn)和管理中，安全是壓倒一切的事情，這就要求無(wú)論硬件還是軟件都是以能提高安全生產(chǎn)的水平為最終目的。煤炭行業(yè)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，危險(xiǎn)性較大，安全管理、重大危險(xiǎn)源管理要求高，同時(shí)多有結(jié)合地理信息 系統(tǒng)（ GIS）的需求；事故多發(fā)，要建立有效的應(yīng)急救援管理體系；礦井安全生產(chǎn)的三大現(xiàn)場(chǎng)因素是人員、設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境，監(jiān)測(cè)控制這三方面的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)管理有效性的基礎(chǔ)前提。 3，項(xiàng)目缺乏總體規(guī)劃、協(xié)調(diào)。企業(yè)大都實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)化工程，如洗煤集控、運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控、安全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及主要設(shè)備的單機(jī)自動(dòng)化，沒(méi)有從生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行效率去整體規(guī)劃；在集團(tuán)內(nèi)部這個(gè)問(wèn)題尤其突出，不同的生產(chǎn)礦井投產(chǎn)時(shí)間跨度很大，加上近年來(lái)兼并、收購(gòu)了不同區(qū)域的礦，各個(gè)礦的自動(dòng)化水平和管理差別很大，協(xié)調(diào)起來(lái)需要花費(fèi)更多時(shí)間； 4，信息化與自動(dòng)化脫 節(jié)。由于缺乏真實(shí)、實(shí)時(shí)的原始數(shù)據(jù)，不少礦業(yè)信息化還停留在計(jì)算機(jī)文件管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，大都不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線管理、外運(yùn)指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃、輔助決策等目的。不過(guò)近年也有來(lái)很多國(guó)有大礦和新礦都在這方面做了不少工作，例如神華、兗礦、陽(yáng)煤等； 5，各系統(tǒng)軟件標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。礦井生產(chǎn)包括開(kāi)采、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、安全、排水、供電、洗選等多個(gè)環(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)中，各種監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)繁多復(fù)雜。目前這些監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)基本都處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，各種系統(tǒng)自成體系，信息不能互通，造成通信線路重復(fù)投資，重復(fù)建設(shè)，不僅系統(tǒng)維護(hù)量增大，而且整體可靠性差，維修、維護(hù)非常困難。 3，煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合系統(tǒng) 3.1 煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合系統(tǒng)概述 Wonderware 煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合系統(tǒng)能夠?qū)⒚旱V井上和井下的控制、管理以及安全功能整合在一個(gè)軟件平臺(tái)下，幫助客戶完成不同的監(jiān)控和管理功能。具體包括：采掘、運(yùn)輸和清洗過(guò)程的生產(chǎn)跟蹤和運(yùn)營(yíng)管理；設(shè)備管理、監(jiān)測(cè)和資產(chǎn)管理；采掘區(qū)域條件監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和進(jìn)入控制；氣體安全監(jiān)測(cè)和有害物質(zhì)檢測(cè)；人員和移動(dòng)設(shè)備的管理；各種輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（電、水、汽等）的管理；通風(fēng)系統(tǒng)管理；緊急救援系統(tǒng)等等。 Wonderware System Platform 的集成系統(tǒng)環(huán)境是該解決煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合系統(tǒng)方案的骨干核心，它通過(guò)有效整合各子系統(tǒng)，把所有數(shù)據(jù)綜合到一起，為安全生產(chǎn)、企業(yè)管理決策打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，確?？煽康乜刂?、監(jiān)測(cè)和調(diào)度整個(gè)開(kāi)采操作和生產(chǎn)。 這里的數(shù)據(jù)包括所有通過(guò)其它軟件系統(tǒng)自動(dòng)獲取的數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場(chǎng)操作人員手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)、各控制室操作人員記錄的日志等，都可以存儲(chǔ)在 System Platform 集成系統(tǒng)中?？梢允褂么鎯?chǔ)的數(shù)據(jù)編制報(bào)告、進(jìn)行分析及改善流程，也可以與企業(yè)資源規(guī)劃（ ERP）、供應(yīng)鏈管理、礦井規(guī)劃、維護(hù)和設(shè)備廠商的監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)集成起來(lái)。達(dá)到改善采礦安全，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，減少事故的目的，很方便的跟各級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)整合。井下生產(chǎn)、安全、通風(fēng)、排水、電氣、視頻、搜救等各系統(tǒng)到一個(gè)平臺(tái)提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，建立完善的井上、井下設(shè)備管理體系，改善生產(chǎn)效率；降低電、水和其它成本的消；實(shí)時(shí)管理各輔助系統(tǒng)、設(shè)備和貨場(chǎng)；降低維修成本，增強(qiáng)設(shè)備故障診斷和預(yù)測(cè)功能；降低環(huán)境污染和能耗。 其中，特別針對(duì)安全， Wonderware System Platform 集成系統(tǒng)解決方案可以融合多種監(jiān)測(cè)、自控技術(shù)應(yīng)用，提供將人員定位、設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控、環(huán)境安全監(jiān)測(cè) 等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、緊急電話處理系統(tǒng)、 UPS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)全方位信息的實(shí)時(shí)采集反饋及控制，構(gòu)建高靈敏度的生產(chǎn)指揮 神經(jīng)系統(tǒng) 。這也是企業(yè)各級(jí)安全生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)信息源。具體可以實(shí)現(xiàn)以下功能： 能夠向集團(tuán)公司上級(jí)提供整體資料分析情況和查詢功能； 能夠讓上級(jí)向下級(jí)傳達(dá)命令； 能夠給生產(chǎn)負(fù)責(zé)人遠(yuǎn)程提供生產(chǎn)進(jìn)度情況； 能夠讓生產(chǎn)負(fù)責(zé)人向生產(chǎn)部門傳達(dá)指令； 能夠給安全監(jiān)測(cè)人員提供安全情況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； 能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，幫助決策者作出快速判斷； 能夠?qū)Φ湫偷奈C(jī)情況進(jìn)行自動(dòng)處理； 能夠在事故發(fā)生之后協(xié)助決策者啟動(dòng)盡可能快速的救援系統(tǒng)； 能夠讓系統(tǒng)使用者知道目標(biāo)所在位置以及自己所在位置； 能夠向關(guān)心的人群提供特定信息，達(dá)到公開(kāi)透明； 3.2 煤礦安全生產(chǎn)信息化系統(tǒng)架構(gòu) 煤礦安全生產(chǎn)信息化綜合解決方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分三層： 1， 集團(tuán)調(diào)度層，集團(tuán)管理層，中間層。 集團(tuán)管理、綜合調(diào)度系統(tǒng)； 集團(tuán)調(diào)度層以 Wonderware System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境為核心將分布于廣域范圍的各煤礦子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。 中間層為 Wonderware System Platform 集成系統(tǒng)的核心，利用先進(jìn)的 Wonderware Historian 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，Application Server 通訊技術(shù)，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）。實(shí)現(xiàn)對(duì)分布于廣域范圍的各煤礦子系統(tǒng)進(jìn)行集中采集，及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)單向傳輸集團(tuán)管理層，及各分析專家系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)。 集團(tuán)管理層利用 Wonderware 的 ActiveFactory 系統(tǒng)強(qiáng)大的信息管理，及分析功能，組成獨(dú)特的領(lǐng)導(dǎo)查詢及專家系統(tǒng)。 2， 各煤礦調(diào)度層，管理層，中間層。 煤礦管理、綜合調(diào)度系統(tǒng)； 各煤礦調(diào)度層以 Wonderware System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境為核心將煤礦子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。 中間層為 Wonderware System Platform 集成系統(tǒng)的核心，利用先進(jìn)的 Wonderware Historian 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，Application Server 通訊技術(shù)，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）。實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦子系統(tǒng)進(jìn)行集中采集，及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)單向傳輸管理層，及各分析專家系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)，并向集團(tuán)調(diào)度傳遞數(shù)據(jù)。 管理層利用 Wonderware 的 ActiveFactory 系統(tǒng)強(qiáng)大的信息管理， 及分析功能，組成獨(dú)特的領(lǐng)導(dǎo)查詢及專家系統(tǒng)。 3， 各煤礦子系統(tǒng)。 煤礦井下生產(chǎn)綜合控制系統(tǒng)（開(kāi)采、掘進(jìn)、運(yùn)輸）； 運(yùn)輸系統(tǒng)包括井下開(kāi)采常用的皮帶輸送機(jī)、煤礦井下運(yùn)輸電機(jī)車系統(tǒng)、礦用提升系統(tǒng)等；露天開(kāi)采用的車輛運(yùn)輸系統(tǒng)等。 煤礦井下安全監(jiān)控系統(tǒng)（瓦斯、環(huán)境）； 井下通風(fēng)控制系統(tǒng)； 井下供電控制系統(tǒng)； 煤礦人員、設(shè)備定位系統(tǒng)； 井下通訊、視頻、緊急呼叫系統(tǒng)； 井上洗選控制系統(tǒng)； 貨場(chǎng)管理系統(tǒng)； 地理信息系統(tǒng)（ GIS）； 其它待整合的分系統(tǒng)； 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 3.3 System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境 System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境是一種全新的工業(yè)應(yīng)用軟件基礎(chǔ)架構(gòu)，涵蓋了如下內(nèi)容： 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 IDE 系統(tǒng)冗余 工廠設(shè)備的實(shí)際模型 基于對(duì)象的開(kāi)發(fā) 集成和集中的安全 策略 靈活的數(shù)據(jù)連通性 靈活的部署和負(fù)載分配 集中的診斷工具 無(wú)限的規(guī)?？缮炜s性 系統(tǒng)部署如下圖所示： System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境在煤炭行業(yè)這種大型的系統(tǒng)集成 項(xiàng)目中展現(xiàn)出革命性的特點(diǎn)。 無(wú)限可伸縮性（統(tǒng)一的命名空間） 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)化（工 廠模型） 負(fù)載分配 代碼重用，提高生產(chǎn)效率（應(yīng)用對(duì)象） 維護(hù)輕松（變更自動(dòng)應(yīng)用） 集中化的安全定義 集成的 報(bào)警分發(fā) 系統(tǒng)歷史記錄 增強(qiáng)的 腳本生成 通訊 接口 先進(jìn)的診斷 模塊添加容易 工廠智能 3.3.1 統(tǒng)一的命名空間與工程模型化 在 System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境中，系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)命名空間中。客戶不需要知道標(biāo)記名 /對(duì)象位于何處，節(jié)點(diǎn)可輕松地按照負(fù)載需要添加。兼顧了客戶機(jī)服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)又確實(shí)真正的體現(xiàn)了分布式體系結(jié)構(gòu)。在整個(gè)集成系統(tǒng)環(huán)境開(kāi)發(fā)及運(yùn)行管理過(guò) 程中做到集中管理和統(tǒng)一部署。 創(chuàng)建工廠模型時(shí)，工程數(shù)據(jù)均根據(jù)其物理位置進(jìn)行組織（工廠設(shè)備模型：用于描述你的工廠以及組成它的所有工藝設(shè)備，裝置和儀表等是如何來(lái)布置的）。 采用 System Platform 集成系統(tǒng)環(huán)境，可以建立一個(gè)和你工廠環(huán)境一樣的工程模型。這種結(jié)構(gòu)化的命名方式加強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)化，并非常利于應(yīng)用的修改和擴(kuò)展同時(shí)使得工廠之間不同區(qū)域的互聯(lián)和關(guān)聯(lián)容易實(shí)現(xiàn)。 其優(yōu)勢(shì)具有客戶機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)而摒棄了其局限性，具有分布式體系結(jié)構(gòu)的能力和自由度。 3.3.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE)System Platform 集成系統(tǒng)擁有集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）。集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）具有對(duì)象的實(shí)例化和變更的自動(dòng)應(yīng)用特點(diǎn)。 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）構(gòu)成： 應(yīng)用工具箱及組件生成環(huán)境； Wonderware 及第三方提供的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象庫(kù)； 可派生的模板； 工廠過(guò)程和應(yīng)用的表示方式的模型視圖； 部署視圖應(yīng)用是如何在多個(gè)分布式的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上分布的； 派生視圖表示應(yīng)用中的對(duì)象之間的派生關(guān)系； 可利用應(yīng)用對(duì)象實(shí)現(xiàn)工程重用 , 自動(dòng)修改屬性 , 腳本 , 報(bào)警 , 安全 機(jī)制 , 歷史記錄的配置。對(duì)模板所做改變自動(dòng)應(yīng)用到實(shí)例，新模 板可從已有模板派生并可開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)模板降低了項(xiàng)目到項(xiàng)目的成本。 可自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載分配，分配過(guò)程對(duì)用戶是透明的。應(yīng)用能夠通過(guò)在不同的 Engine 之間移動(dòng)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)輕松管理，所有的對(duì)象都運(yùn)行在一個(gè)單一的命名空間，整個(gè)工程分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)中。可繼承，可傳播 具體對(duì)象運(yùn)行在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上則無(wú)關(guān)緊要。 3.3.3 系統(tǒng)冗余及集中的安全機(jī)制 一，服務(wù)器冗余： Application Object Server (AOS) 處理所有的數(shù)據(jù)。如果服務(wù)器故障，客戶端將丟失對(duì)所有數(shù)據(jù)的連接。冗余的服務(wù)器通過(guò)專有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。 如果主服務(wù)器故障，備份服務(wù)器將立刻接手。而這一切換對(duì)于客戶端來(lái)說(shuō)是透明的。 二，設(shè)備通訊冗余： 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊仍然需要容錯(cuò)配置，丟失與控制網(wǎng)絡(luò)的連接將導(dǎo)致服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的丟失，冗余的 DI Object 允許通訊在主網(wǎng)絡(luò)連接丟失時(shí)切換到備用網(wǎng)絡(luò)，冗余的 DI Object 允許應(yīng)用對(duì)象只要訪問(wèn)一個(gè)單一的對(duì)象而可以實(shí)現(xiàn)能夠從主或備份網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)。 三，集中的安全機(jī)制： 可靈活的配置用戶權(quán)限。 1.應(yīng)用對(duì)象分配給安全組； 2.創(chuàng)建系統(tǒng)用戶或從操作系統(tǒng)用戶中繼承； 3.創(chuàng)建系統(tǒng)角色； 4.為安全組分配角色權(quán) 限； 5.為用戶分配角色； 3.4 集成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng) 雖然目前市面上有很多關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，但是均不能滿足煤炭行業(yè)的需求，我們需要建立一個(gè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)并具有如下特點(diǎn)： 為生產(chǎn)和管理獲取所有的相關(guān)信息，可以生成過(guò)去和現(xiàn)在的所有操作情況畫(huà)面，以足夠的信息供用戶以不同 的視角在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)訪問(wèn)相同的信息，獲得不同的應(yīng)用。 在線存儲(chǔ)多年的工藝數(shù)據(jù)，即以用戶或應(yīng)用的要求，包括毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，以利于工藝和設(shè)備的運(yùn)行狀況分析。 以數(shù)據(jù)的原型存貯，即數(shù)據(jù)的采集與存貯保持原有的采樣間隔和采樣精度而不必考慮將來(lái)如何用，但這需要占用大量的磁盤(pán)空間，采用先進(jìn)的壓縮技術(shù)和保持原有精度的還原技術(shù)是可取的。 數(shù)據(jù)只存貯一次，以數(shù)據(jù)的基本形式存貯，并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何格式的計(jì)算和歸納處理。支持過(guò)程優(yōu)化、先進(jìn)控制、專家系統(tǒng)和其它復(fù)雜計(jì)算功能，以滿足不同用戶或應(yīng)用程序的要求。 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)全 廠范圍內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，是用來(lái)在不同廠商的產(chǎn)品間傳送信息。因此，必須具有開(kāi)放性，例如采用分布結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)環(huán)境， Client Server 結(jié)構(gòu)，可在多種系統(tǒng)配置下運(yùn)行，在客戶端產(chǎn)品底層采用Windows 技術(shù)和 Windows 化的界面，有豐富的商業(yè)化數(shù)據(jù)處理工具，對(duì)不同的廠商產(chǎn)品有豐富的接口經(jīng)驗(yàn)。 數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的可靠性。采用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，接口能支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的容錯(cuò)技術(shù)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)仍可繼續(xù)采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)式接口設(shè)備的數(shù)據(jù)，采用分布式數(shù)據(jù)存貯數(shù)據(jù)暫時(shí)保存在該節(jié)點(diǎn)上，保證數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)上的故障數(shù)據(jù)不丟失。 由于實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采集的速度快，數(shù)據(jù)量大，精度要求高，并且?guī)в袝r(shí)標(biāo)，便于分析和生成報(bào)表，因此十分適合目前煤炭行業(yè)的數(shù)據(jù)采集和分析，而常規(guī)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)則在這些方面都相距甚遠(yuǎn)。 鑒于以上的這些原因，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了許多不同級(jí)別的實(shí)時(shí) /歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，目前最經(jīng)濟(jì)且性價(jià)比最優(yōu)的則是美國(guó) Wonderware 軟件公司的 Historian。 Historian 是一套基于 Client Server 結(jié)構(gòu)的商品化軟件應(yīng)用平臺(tái)。它是時(shí)間序列的數(shù)據(jù)庫(kù)，最適合處理過(guò)程數(shù)據(jù)。她有六大特點(diǎn)： 1數(shù)據(jù)采集 Historian 可以實(shí)現(xiàn) 快速數(shù)據(jù)采集。 1 分鐘的數(shù)據(jù)，能夠滿足國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)的有關(guān)性能分析，也能產(chǎn)生許多報(bào)告及表示某些主要流程狀態(tài)。但是對(duì)于過(guò)程診斷而言，則是不足的，有相當(dāng)多的過(guò)程快于一分鐘，對(duì)模擬量，根據(jù) Shannon 采樣定理，選擇采樣周期至少應(yīng)是過(guò)程周期的 1/2。事實(shí)上，工業(yè)上常用的是1/10 1/20。 Historian 提供毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集，最快的數(shù)據(jù)采集速率為 3 毫秒。 2數(shù)據(jù)壓縮 有了毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集，硬盤(pán)就成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最大瓶頸， Historian 內(nèi)有一個(gè)稱之為 Loss-Less 的壓縮算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存放的問(wèn)題。她 的壓縮率非常的高，可以達(dá)到 90%以上，且是無(wú)損壓縮，整個(gè)過(guò)程對(duì)用戶完全透明。那么實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)究竟需要存放多久呢？我們認(rèn)為最好能存 2 年或更多，因?yàn)槟壳霸O(shè)備的檢修周期一般是一年至一年半，工程師應(yīng)能與去年同期或修前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。有了這樣的一個(gè)壓縮率，就有可能在硬盤(pán)上存儲(chǔ)足夠多的數(shù)據(jù)以便查詢。 3實(shí)時(shí)查詢 有了海量的存儲(chǔ)，有了壓縮算法，我們還需要有一個(gè)便捷的查詢手段。 Historian 雖然是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是她也兼顧關(guān)系型的優(yōu)點(diǎn)。除了直接支持用標(biāo)準(zhǔn)的 SQL 語(yǔ)句查詢數(shù)據(jù)，還對(duì)現(xiàn)有的 SQL 語(yǔ)言做了一定的擴(kuò)展，提供了專用的關(guān)鍵字，用來(lái)實(shí)現(xiàn)返回等間隔的數(shù)據(jù)。查詢的速度也非常的快，主要是因?yàn)镠istorian 每天都存儲(chǔ)一個(gè)目錄，所以在查詢時(shí)的效率會(huì)提高。 4事件系統(tǒng) 雖然 Historian 提供快速的數(shù)據(jù)采集，也有相當(dāng)優(yōu)秀的數(shù)據(jù)壓縮率，也支持實(shí)時(shí)查詢，但是 Historian 所能做的還不只是這些，她還內(nèi)嵌了一個(gè)便捷的事件系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)有故障產(chǎn)生，系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)中的事件，事件系統(tǒng)會(huì)依據(jù)不同的情況執(zhí)行不同的動(dòng)作。比如當(dāng)每天早上八點(diǎn)鐘時(shí)就計(jì)算昨天的產(chǎn)量和消耗，再比如當(dāng)某個(gè)開(kāi)關(guān)量從 0 變?yōu)?1 時(shí)，系 統(tǒng)就記錄幾個(gè)相關(guān)的模擬量值，做一個(gè)快照功能等等。 利用事件用戶可以方便的從數(shù)據(jù)庫(kù)中直接獲取需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或是提醒機(jī)制（ Email方式）。只要配置事件系統(tǒng)就可以診斷狀態(tài)和設(shè)備分析，達(dá)到事半功倍的效果。 5內(nèi)嵌 MS SQL Server Historian 是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是她還兼有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，因?yàn)閮?nèi)嵌了一個(gè) MS SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)。 Historian 數(shù)據(jù)庫(kù)把所有的配置信息，所有的事件信息等都存儲(chǔ)在 MS SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)中。一旦需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，用戶可 以直接訪問(wèn) MS SQL Server 來(lái)獲得數(shù)據(jù)，也可通過(guò) OLE-DB 的方式訪問(wèn) Historian數(shù)據(jù)庫(kù)。從下圖中可以看出 InSQL Server 和 MS SQL Server 之間的架構(gòu)關(guān)系，也體現(xiàn)出 Historian 是一個(gè)實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)的全新特性。兩者缺一不可，相輔相成。有了內(nèi)嵌的 MS SQL Server，還可以和其他數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)連接，為用戶編程提供了方便。 6支持冗余 Historian 支持冗余，并且提供多種不同的冗余方案。通過(guò)內(nèi)部的 IDAS（ IndustrialSQL Data Acquisition Server）服務(wù)實(shí)現(xiàn)。一種方式稱為失效切換：當(dāng)有一組數(shù)據(jù)源出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)， Historian 會(huì)自動(dòng)找到備用數(shù)據(jù)源，并把所有測(cè)點(diǎn)全部切換到備用節(jié)點(diǎn)上去。另一種方法稱為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)寄：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)只有一組數(shù)據(jù)源，而其中的網(wǎng)絡(luò)又由于某種原因斷開(kāi)了，系統(tǒng)會(huì)在數(shù)據(jù)源上自動(dòng)緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 再次連通時(shí)，再把損失的數(shù)據(jù)傳回Historian 數(shù)據(jù)庫(kù)中，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。 對(duì)于有些特別的情況，整個(gè)系統(tǒng)需要有一定的備用余量，則以上兩種冗余方案則都不能滿足需要。用戶還可以調(diào)用 Historian 的存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的冗余，整個(gè)過(guò)程也相當(dāng)?shù)娜菀?，只要有一定?shù)據(jù)常識(shí)的人員就可以完成。從整體上來(lái)說(shuō) Historian 的冗余還是考慮的相當(dāng)細(xì)致和周到，為用戶提供了許多的訪問(wèn)和切換的手段。 Historian 不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)的冗余，還支持自身的冗余，兩個(gè) Historian 之間也能通過(guò)軟件配置達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)的同步，的 確為用戶提供了諸多的方便。 總體上來(lái)說(shuō) Historian 是一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，這不僅體現(xiàn)在性能上，在價(jià)格上也有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于 25000 點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)與 20 個(gè)客戶端而言， Historian 只需花費(fèi)其他軟件的 25%，而且接口友好，不僅支持 OPC/Suitelink， ODBC，還支持 MS SQL 編程接口。 3.5 增強(qiáng)型接口功能 現(xiàn)有各系統(tǒng)軟件平臺(tái)的不統(tǒng)一以及接口問(wèn)題，受各種因素影響，煤礦現(xiàn)有的各分系統(tǒng)基本上都是不同廠家在不同時(shí)期利用不同技術(shù)的產(chǎn)物，這就給數(shù)據(jù)的共享提出了難題，就是如何獲 取這些不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。借助 Wonderware 軟件強(qiáng)大的接口開(kāi)發(fā)能力，我們能針對(duì)上述種種系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不同的接口和組件，保證數(shù)據(jù)的采集和傳輸，這已經(jīng)在兗礦等大型礦業(yè)集團(tuán)得到了很好的應(yīng)用。 Wonderware 系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)際上能夠與任何煤礦子系統(tǒng)進(jìn)行有成本效益的通信。從用于控制設(shè)備、應(yīng)用和系統(tǒng)（包括自動(dòng)化設(shè)備、控制系統(tǒng)、 HMI 系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、質(zhì)量與維護(hù)系統(tǒng)、企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) (MES)）的大量連接器及通信服務(wù)器中選擇。 Wonderware 系統(tǒng)平臺(tái)提供了所需要的數(shù)據(jù)集成性和通信安全性，從而將所有 的自動(dòng)化孤島連接在一起。 軟件與設(shè)備連通性服務(wù)包括： 輕松地進(jìn)行信息集成利用全球統(tǒng)一的命名空間， Wonderware 系統(tǒng)平臺(tái)可明確地將應(yīng)用節(jié)點(diǎn)從設(shè)備通信管理中分離，因而能夠輕松地管理和更新它們。它具有獨(dú)立的通信路徑，并使這些路徑可用于全球的任何應(yīng)用，因此，對(duì)于相同 的應(yīng)用，允許通信和設(shè)備命名不同，并且能夠在任何機(jī)器或應(yīng)用上重復(fù)使用。 利用最新的技術(shù)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，輕松地導(dǎo)入和遷移傳統(tǒng)系統(tǒng)及外部系統(tǒng)配置。輕松地將非結(jié)構(gòu)化的設(shè)備通信模型轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)，以提高應(yīng)用與系統(tǒng)的可維護(hù)性與大量的 32 位 I/O Server 通信軟件連接，可用于數(shù)百臺(tái)最常用的控制設(shè)備、可編程控制器、遠(yuǎn)程終端設(shè)備和分布式控制系統(tǒng)包括及國(guó)內(nèi)的更多公司。 開(kāi)放的通信接口，可滿足與任何一家國(guó)內(nèi)或國(guó)外設(shè)備通訊要求。 3.6 友好的 HMI Wonderware 市場(chǎng)領(lǐng)先的 HMI 監(jiān)控軟件解決方案可以讓工廠人員 能夠： 在最低的總體生命周期成本下方便地設(shè)計(jì)、建立、部署和維護(hù)最靈活和安全的監(jiān)控解決方案。從單一設(shè)備擴(kuò)展到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控站點(diǎn)；集成工廠設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)和控制系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)的強(qiáng)大安全性，并且可以面向系統(tǒng)的每一個(gè)用戶；快速地?cái)U(kuò)展生產(chǎn)和績(jī)效管理解決方案；可以在工廠所有級(jí)別按照通用的 HMI 監(jiān)控工具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 顯著降低您系統(tǒng)的生命周期成本， Wonderware 的高度優(yōu)化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方法允許一次配置應(yīng)用模板，就可以在整個(gè)應(yīng)用的重用。這個(gè)革命性的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方法允許一個(gè)組織能容易地推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)并同時(shí)降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，以及縮短任何一個(gè) 項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和測(cè)試周期。 從一個(gè)單一的設(shè)備到多個(gè)工廠的規(guī)模靈活性， Wonderware軟件提供最大可能的規(guī)模靈活性 從一個(gè)單一的設(shè)備到多個(gè)工廠的網(wǎng)絡(luò) 面向所有的監(jiān)控應(yīng)用需要提供一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用架構(gòu)。 面向廣泛的應(yīng)用范圍提供前所未有的規(guī)模靈活性， ArchestrA應(yīng)用平臺(tái)已經(jīng)測(cè)試和驗(yàn)證了 1 百萬(wàn)個(gè) I/O 的系統(tǒng)。你可以從一個(gè)單一的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，然后在你需要擴(kuò)展時(shí)能方便地通過(guò)在更多計(jì)算機(jī)上簡(jiǎn)單地分配組件來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)。這一靈活性節(jié)省了與將來(lái)的應(yīng)用增強(qiáng)和系統(tǒng)擴(kuò)展有關(guān)的時(shí)間和精力。 與任何工廠設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行集成 Wonderware 提供與大量的工廠級(jí)數(shù)據(jù)源、自動(dòng)化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用的開(kāi)放集成和連接。另外， ArchestrA 架構(gòu)還提供一整套構(gòu)建在你以前在自動(dòng)化控制投資之上的自動(dòng)化和信息化平臺(tái)。 與訪問(wèn)點(diǎn)無(wú)關(guān)的強(qiáng)大安全性基于最新 Wonderware 軟件的系統(tǒng)提供內(nèi)建的和易配置的操作安全性，從而可以實(shí)現(xiàn)面向每個(gè)數(shù)據(jù)元素和用戶的控制，同時(shí)允許與已有的 IT 安全基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行集成。 傳統(tǒng)的監(jiān)控和 HMI 軟件包通過(guò)腳本來(lái)加強(qiáng)窗口級(jí)的安全。這些窗口級(jí)的安全模型通常難以進(jìn)行管理。而且，窗口級(jí)的安全是不安全的，同時(shí)無(wú)法滿足煤炭行業(yè)的需求。通過(guò)對(duì)于 運(yùn)行環(huán)境中由用戶產(chǎn)生的改變的完全跟蹤， Wonderware 提供了一個(gè)數(shù)據(jù)級(jí)的無(wú)與倫比的安全模型。這能提供一個(gè)在控制硬件級(jí)之上的安全的，同時(shí)獨(dú)立于客戶端的訪問(wèn)層。 3.7 強(qiáng)大的業(yè)務(wù)分析及領(lǐng)導(dǎo)查詢管理系統(tǒng) 煤炭企業(yè)的業(yè)務(wù)分析及領(lǐng)導(dǎo)查詢管理系統(tǒng)主要核心由 Wonderware 的 ActiveFactory提供的一套趨勢(shì)、分析和報(bào)表數(shù)據(jù)的報(bào)表客戶端系統(tǒng)，從而可以使存儲(chǔ)在 Wonderware 的 Wonderware Historian 實(shí)時(shí)煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的價(jià)值最大化。 ActiveFactory 通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊式 的對(duì)話可以使一個(gè)組織中的所有級(jí)別的個(gè)人方便地訪問(wèn)企業(yè)和過(guò)程數(shù)據(jù)。 向 Web 或者公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)布有價(jià)值的實(shí)時(shí)的和歷史的各個(gè)礦廠數(shù)據(jù)的能力。發(fā)布的報(bào)表和趨勢(shì)還可以被企業(yè)技術(shù)工人和管理人員任意地改動(dòng)。他們可以快速的進(jìn)行故障排查，研究潛在的工藝低效率和免去查找這些數(shù)據(jù)所消耗的大量時(shí)間的過(guò)程。以 Web 方式訪問(wèn)各個(gè)礦廠現(xiàn)場(chǎng)的歷史和實(shí)時(shí)信息通過(guò) Wonderware 的Wonderware Information Server 就可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。另外， ActiveFactory 可以使移動(dòng)的工作人員在煤炭企業(yè)的任何地方訪問(wèn) 實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)和報(bào)表。 煤炭企業(yè)的業(yè)務(wù)分析及領(lǐng)導(dǎo)查詢管理系統(tǒng)可提高企業(yè)生產(chǎn)效率最高達(dá) 25%, AMR 研究顯示包括ActiveFatory 的智能解決方案代表著低風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的機(jī)會(huì)，可以提高生產(chǎn)效率高達(dá) 25%, 獲得有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)。 優(yōu)化企業(yè)工藝以獲得效率更高和運(yùn)行成本更低。 ActiveFactory 軟件持續(xù)幫助地提升項(xiàng)目，這對(duì)保持競(jìng)爭(zhēng)力是至關(guān)重要的。 面對(duì)工藝問(wèn)題更快速地響應(yīng)，通過(guò) ActiveFactory 軟件實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳送可以使制造商對(duì)影響利潤(rùn)的工藝問(wèn)題作出更快的響應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行故障排查時(shí)在數(shù)據(jù)查找上需要的 時(shí)間會(huì)更少。 優(yōu)化生產(chǎn)工藝， ActiveFactory 提供研究和開(kāi)發(fā)工藝優(yōu)化策略所需的實(shí)時(shí)和歷史的企業(yè)數(shù)據(jù)快速地開(kāi)發(fā)查詢和報(bào)表來(lái)記錄成功的工藝提高的努力過(guò)程。 提高法規(guī)兼容性， ActiveFactory 軟件能夠成本有效地提供給你符合法規(guī)的詳細(xì)的企業(yè)數(shù)據(jù)；降低不能通過(guò)法規(guī)檢查的風(fēng)險(xiǎn)；滿足你的客戶對(duì)符合法規(guī)的需要；降低后續(xù)的應(yīng)用支持的成本， ActiveFactory 軟件使用最新的技術(shù)來(lái)降低用在日常維護(hù)上的時(shí)間和金錢。查詢工具無(wú)需 SQL 經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)可以無(wú)需專門的 IT 支持使任何人能夠快速地生成強(qiáng)大的 IndustrialSQL Server 數(shù)據(jù)查詢。 4， WonderWare SystemPlatform 煤礦安全生產(chǎn)信息化應(yīng)用案例 4.1 WonderWare SystemPlatform 煤礦安全生產(chǎn)信息化在兗礦中的應(yīng)用 1， 背景資料與系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀 兗礦集團(tuán)成立于 1976 年，是中國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)和出口基地，連續(xù)七年被國(guó)家煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)評(píng)為 科技進(jìn)步十佳企業(yè) 。集團(tuán)控股的兗礦煤業(yè)股份有限公司是亞洲金融危機(jī)中唯一到境外發(fā)行股票并在紐約、香港和上海三地成功上市的中國(guó)煤炭企業(yè)。 為強(qiáng)化對(duì)安全生產(chǎn)的調(diào)度指揮力度，貫徹 安全 第一，生產(chǎn)第二 的思想。兗礦集團(tuán)將安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)列為 2005 年集團(tuán)公司信息化重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。 WonderWare 平臺(tái)系統(tǒng)將信息技術(shù)與調(diào)度指揮相結(jié)合。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、圖像與語(yǔ)音集成、調(diào)度指揮決策等綜合功能。并建立大范圍的信息查詢和發(fā)布體系。系統(tǒng)建成后對(duì)集團(tuán)公司安全生產(chǎn)管理起到了極大的促進(jìn)作用。 2， 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)手段將分布于廣域范圍的多個(gè)礦井現(xiàn)場(chǎng)的安全檢測(cè)信息和束