■劉柳

（天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)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(jì)研究

■劉柳

（天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)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(shí)踐研究經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(kāi)發(fā)中，能有效提高程序的開(kāi)發(fā)效率和運(yùn)行性能。本文從性能指標(biāo)在線計(jì)算入手，以.NET語(yǔ)言為基礎(chǔ)，分析和設(shè)計(jì)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(jí)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(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問(wèn)題，也是關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問(wèn)題，也是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。中國(guó)將繼續(xù)加大污染減排力度，單位國(guó)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(shí)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(guò)程，降低成本、提高效率，實(shí)現(xiàn)有限的資源的有效利用。

監(jiān)控信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)污水企業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)。主要處理工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成工廠級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理，對(duì)設(shè)備的故障診斷和分析，工廠的性能計(jì)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(jì)分析，在系統(tǒng)運(yùn)行層和管理層之間建立了一個(gè)面向生產(chǎn)管理的監(jiān)控信息系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)整個(gè)工廠生產(chǎn)過(guò)程的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)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(yùn)行中應(yīng)用性能指標(biāo)的在線計(jì)算

2.1 機(jī)組性能優(yōu)化分析

根據(jù)相關(guān)理論與實(shí)踐研究表明，進(jìn)行廠級(jí)及機(jī)組性能計(jì)算、能損分析和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，計(jì)算出機(jī)組可控和不可控耗差以及運(yùn)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(yùn)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(yùn)行品質(zhì)。

2.2 優(yōu)化全廠負(fù)荷分配

有了機(jī)組的動(dòng)態(tài)性能曲線，根據(jù)全廠各機(jī)組實(shí)際運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)各種算法，計(jì)算得到每臺(tái)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(zhǎng)參考，使全廠負(fù)荷分配實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。通過(guò)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(yíng)決策更具科學(xué)性。

2.3 運(yùn)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(guò)對(duì)電廠重要指標(biāo)以及各重要運(yùn)行參數(shù)的分析統(tǒng)計(jì)，生成相應(yīng)的各類報(bào)表，設(shè)計(jì)出考慮不同負(fù)荷、煤種變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響的運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)體系，提供一個(gè)更科學(xué)的、更合理的，對(duì)操作員操作水平進(jìn)行綜合評(píng)估考核的平臺(tái)，通過(guò)各班組之間的評(píng)比競(jìng)賽，激勵(lì)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(guò)監(jiān)視機(jī)組各項(xiàng)在線性能指標(biāo)變化過(guò)程，不斷地修正自己的操作，使機(jī)組運(yùn)行在最優(yōu)工況，通過(guò)不斷地積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，來(lái)提高運(yùn)行人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)。

2.4 設(shè)備管理

對(duì)主輔機(jī)工作性能進(jìn)行監(jiān)視和分析，當(dāng)運(yùn)行中出現(xiàn)設(shè)備性能下降，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行缺陷，通過(guò)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(shí)自動(dòng)生成設(shè)備缺陷記錄，并通知設(shè)備負(fù)責(zé)人，同時(shí)向負(fù)責(zé)人提供各項(xiàng)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(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

構(gòu)建由.NET平臺(tái)的SIS在線指標(biāo)計(jì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、MIS數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)器等；表示層將邏輯運(yùn)行得到的結(jié)果展現(xiàn)給最終用戶，對(duì)于交互性不強(qiáng)的場(chǎng)景，這一層可以通過(guò)WEB瀏覽器以瘦客戶方式實(shí)現(xiàn)；對(duì)于交互性較強(qiáng)的情況，這一層也可以通過(guò)典型的桌面程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種模式中，表示層按SOAP/HTTP協(xié)議通過(guò)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(yùn)算，邏輯層宿主在一臺(tái)或多臺(tái)IIS服務(wù)器上。ADO.NET庫(kù)中的DataTable組件是整個(gè)邏輯層操作的核心對(duì)象，各種指標(biāo)計(jì)算所需的臨時(shí)數(shù)據(jù)、計(jì)算公式、中間變量和最終結(jié)果都存儲(chǔ)在這些DataTable對(duì)象中，有著與數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)類似DataTable對(duì)象為開(kāi)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(shí)鐘頻率

SIS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)相比一個(gè)典型的特征就是實(shí)時(shí)性，在下一個(gè)時(shí)鐘頻率到來(lái)之前必須執(zhí)行完所有的運(yùn)算并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。如果在一個(gè)時(shí)鐘頻率內(nèi)不能完成所有的動(dòng)作，就會(huì)造成數(shù)據(jù)讀取不同步，原始數(shù)據(jù)就不是來(lái)自同一工況點(diǎn)，所得結(jié)果可想而知，這樣的系統(tǒng)將是混亂的。所以在實(shí)時(shí)指標(biāo)的計(jì)算中，計(jì)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(shí)隙。另一方面，由于系統(tǒng)采用分層實(shí)現(xiàn)后，指標(biāo)計(jì)算頻率Fcal和用戶請(qǐng)求頻率Freq不再要求同步，對(duì)應(yīng)的計(jì)算周期Tcal和用戶請(qǐng)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(kù)的核心對(duì)象，它表示內(nèi)存中的一張數(shù)據(jù)表。DataTable對(duì)象包括數(shù)據(jù)行、數(shù)據(jù)列、約束子對(duì)象，可以說(shuō)DataTable是數(shù)據(jù)庫(kù)表的一個(gè)翻版，它不但有這些子對(duì)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(kù)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(wèn)才有的功能等等,可以把它當(dāng)作一個(gè)內(nèi)存中超快速數(shù)據(jù)庫(kù),在某些特定場(chǎng)合中非常的好用，熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)操作的人員，對(duì)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(gè)空白數(shù)據(jù)行，至此就可以開(kāi)始裝載計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)了，由于我們已經(jīng)將計(jì)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(jì)算結(jié)果就會(huì)被同步自動(dòng)更新（這好比Excel的公式列一樣），等待客戶端的用戶請(qǐng)求來(lái)獲取計(jì)算結(jié)果。一個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束后，程序再次裝入原始數(shù)據(jù)，再次更新計(jì)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(gè)線程時(shí)才需要進(jìn)行線程同步，就是說(shuō)如果寫操作是單線程的，無(wú)論同時(shí)有多少個(gè)線程在同時(shí)讀取表中的數(shù)據(jù)，都無(wú)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(jì)還可以避免表示層和邏輯層各自以自己的時(shí)鐘頻率同時(shí)在讀寫同一張數(shù)據(jù)表，即兩個(gè)獨(dú)立的線程，一個(gè)在更新數(shù)據(jù)表內(nèi)容的，另一個(gè)或多個(gè)線程在同一時(shí)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(yùn)用

和Web1.0相比，Web2.0更注重用戶的交互作用，能給用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)，同時(shí)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(guò)現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)環(huán)境直接支持的不多，有使用過(guò)Web2.0技術(shù)開(kāi)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(kāi)發(fā)環(huán)境中，通過(guò)拖放幾個(gè)控件就能實(shí)現(xiàn)Ajax的功能，無(wú)需單獨(dú)為此寫一行代碼，極大地提升了工作效率。在開(kāi)發(fā)我們的系統(tǒng)時(shí)，在性能指標(biāo)最終結(jié)果的顯示頁(yè)面中使用了這項(xiàng)技術(shù)：在指標(biāo)監(jiān)視頁(yè)面中放置一個(gè)UpdatePanel控件和一個(gè)Timer控件，設(shè)置好Timer控件的Interval屬性，告訴Timer控件多長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行一次Ajax回調(diào)，來(lái)刷新UpdatePanel控件中內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)頁(yè)面內(nèi)的性能指標(biāo)值按規(guī)定的時(shí)間間隔自動(dòng)刷新，設(shè)計(jì)這樣的Web程序就與設(shè)計(jì)普通的桌面應(yīng)用程序一樣簡(jiǎn)單。

3.5 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在實(shí)際中SIS系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，只要將所需的性能指標(biāo)及其計(jì)算公式獨(dú)立出來(lái)，保存到用戶數(shù)據(jù)庫(kù)或者配置文件中，在程序初始化時(shí)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(qiáng)大，數(shù)據(jù)訪問(wèn)層可以按工廠模式來(lái)設(shè)計(jì)，通過(guò)使用抽象工廠，隱藏具體實(shí)現(xiàn)，為不同的數(shù)據(jù)庫(kù)提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供靈活的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展機(jī)制。

4 小結(jié)

綜上所述，.NET開(kāi)發(fā)過(guò)去復(fù)雜的分布式應(yīng)用程序已變得異常簡(jiǎn)單，用.NET來(lái)開(kāi)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(jì)中，極大地提高了開(kāi)發(fā)效率。尤其是.NETFramework中ADO.NET的設(shè)計(jì)，為數(shù)據(jù)訪問(wèn)提供了全新的編程模型，該模型確保了數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)的一致性。斷開(kāi)式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、與XML緊密集成、能夠組合來(lái)自多個(gè)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(kāi)發(fā)個(gè)性化的SIS系統(tǒng)時(shí)，.NETFramework成為重要的選擇。

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X8[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-344-1