氧化铝企业计量管理系统设计及其实现

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摘要 为了提高氧化铝企业计量管理水平和计量数据准确性，结合氧化铝企业计量管理现状，系统地介绍了氧化铝计量管理功能模块、系统架构、计量数据自动采集和针对计量数据核算等的设计及实现方法，对于氧化铝企业计量管理的信息化建设具有一定的借鉴意义。

关键词 氧化铝；计量管理系统；实时数据库；GPRS

中图分类号F273 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）39-0064-02

目前，国内氧化铝企业的计量的对象主要包括蒸汽、水、压缩空气和电力等数据，按照计量等级可以分为3个等级：企业级、分厂级、车间级。这3个等级的检测计量设备大多已经基本完善。为了提高和加强企业的计量管理，防止计量数据误差，及时、准确掌握生产现场实际计量数据，达到减少消耗，降低生产成本，最大限度的增加生产效益，氧化铝企业必须建立一套计量管理的信息系统，实现计量数据自动采集，并自动生成约定报表（日报、月报、年报）。实现任意区间打印、查询、统计和对历史数据进行全面分析。及时发现隐患和问题，有效及时地解决问题，合理进行能源的平衡调配和动态进行生产调度指挥.全面提高企业的资源配置水平和核心竞争力。

1 系统功能设计

结合氧化铝企业计量管理的实际情况和要求，计量管理系统的功能主要是以实时数据库为数据处理中心、以关系数据库为数据处理仓库，将整个系统功能设计分为计量数据管理、计量设备管理、计量办公管理、系统维护管理等4个功能模块。

计量数据管理：主要包括各计量网点的采集数据，数据查询和数据分析，并形成需要的日报、月报和年报等。

计量设备管理：主要包括计量设备的静态和动态管理，静态管理为设备的基本信息管理、器具台帐管理、设备采购管理、设备库存管理和设备费用管理等，动态管理主要包括设备的运行管理、检定计划管理、检定维修和统计报告管理等，还可统计设备的正常运行率、故障出现率等统计信息。

计量办公管理：主要包括收发文管理，电子邮件，通讯录，信息通知，电子会议和电子公告等；

系统维护管理：系统维护管理是整个计量管理系统的基础设置模块，包括组织机构管理、用户权限角色分配、数据仲裁修改（需有一定的权限）和系统通讯管理等功能，为整个软件系统的运行和维护提供简单、快捷的设置，保证了系统的可维护性、扩展性和灵活性等。

2 系统架构

图1系统架构图

氧化铝企业计量管理系统的部署主要包括三层架构：展示层、应用层、数据层。系统组件则涵盖了客户端、关系数据库、实时数据库和Web服务器等多项组件。系统架构采用B/S结构，操作简单方便，无需安装客户端，在IE浏览器内就可以进行计量管理的各类信息查询，数据录入，修改等功能。系统架构如图1所示。

3 数据采集

氧化铝计量管理系统的计量数据采集系统主要完成氧化铝生产相关的水、蒸汽、电、煤气和压缩空气等能源量计量数据的实时自动采集和监控。

3.1 采集原理

氧化铝企业的特点是流程长而且生产具有连续性，因此计量数据分布于全厂的各个角落，采集的类型是全厂的水、电、蒸汽、煤气和压缩空气等能源计量数据，主要包括流量和电量的累计值和瞬时值等。目前使用的大部分仪表已带有RS485通讯接口，并自带有标准的通讯协议，可直接与上位机软件通讯；还有部分仪表不带有RS485通讯接口，但可以输出4mA~20mA的电流，需要我们再加一个二次智能数采设备可以将此类表的数据采集过来。

3.2 数据传送

计量数据的传送是通过OPC接口实现的。OPC接口机与各种计量仪表通讯连接，并将计量数据封装到OPC数据包，并将这些数据实时的传送到实时数据库中。同时OPC接口机与实时数据库服务器之间的网络由于外界原因出现断线时，接口机会自动将这一时间的数据保存在本地的临时缓冲区中，一旦系统恢复连接以后，本地接口机软件会自动把这一时间段保存在缓冲区中的数据发送到实时数据库，并自动释放当前缓冲区空间，以保存系统的正常运行，避免出现数据丢失现象。

由于本地接口机上连接的通讯仪表很多，且每块仪表都要有个独立的端口与之对应，传统的数据采集方式可能会因为仪表的过多而带来的数据延迟或通讯中断等现象，因此可以采用微软的多线程技术，分别有每个线程来处理各个数据交换功能。

3.3 实时数据库

实时数据库是数据库系统发展的一个分支，它适用于处理不断更新的快速变化的数据及具有时间限制的事务处理。实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物，计量管理系统的实时数据库系统的主要内容包括：实时采集、压缩、存储计量数据功；计量历史数据查询功能；双向数据传输的实时数据接口；数据纠错删除功能；支持服务器功能及用户访问；提供分布式应用程序接口API和OPC Server数据服务；与关系数据库交换数据等功能。

3.4 计量数据管理

计量数据管理主要用于对仪表所采集的数据进行处理和展现，主要涉及以下内容：计量数据查询（用户可根据制定的条件查看任意时间段的实时数据和历史数据）；数据分析（主要以图形方式直观显示某一指定时间段的变化趋势，通过变化趋势，用户可以分析出这段时间数据是否正常，以判断这个工段乃至整个工序的能源消耗情况）；数据统计（仪表采集的数据一般包括当前时段的瞬时量和累计量等，而用户更关心的可能是通过这些瞬时量或累计量进行计算而得到的统计数，通过系统的数据统计功能，用户可根据制定的统计公式，轻松得到需要的统计量）；电子报表（电子报表是企业最关心东西，也是对数据处理的最终目的，形成数据报表，根据计量数据，用户可轻松得到自己需要的日报、月报和年报等）

3.5 计量设备管理

计量设备管理主要是对各计量设备的管理，如：通讯仪表、计量器具等设备的基本信息管理，设备台帐管理，备件库存管理，检定计划管理和检定维修管理等。

3.6 计量成本核算管理

计量成本核算主要是将成本核算的范围细化，增加绩效考核部分。具体包括厂级、分厂级、车间级、班组的四级成本核算体系，将各级单位的各类计量数据进行分析整理，与绩效考核结合起来，分别以日、月、季度、年的时间区间体现出来。同时提供不同时段的差异分析比较，达到合理进行能源的平衡调配和动态进行生产调度指挥，全面提高企业的资源配置水平和核心竞争力。

4 结论

计量管理系统在氧化铝企业应用以后，可以实现氧化铝生产过程计量数据的自动化采集，提高数据的准确性、及时性、唯一性和计量数据信息的共享，同时还能实现任意区间打印、查询、统计和对历史数据进行全面分析，将计量数据与企业的绩效考核结合起来，真正的为氧化铝企业将本增效起到作用。

参考文献

[1]尉忠友.工业企业能源计量与管理技术指南.中国环境科学出版社，2007.

[2]赵慧勤，张景安.网络数据库应用技术[M].机械工业出版社，2005.