劉鋼

摘要：在闡述移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和火電廠基本信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析了管控一體化移動(dòng)信息系統(tǒng)的用戶需求，設(shè)計(jì)了火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)框架，進(jìn)一步討論了移動(dòng)信息系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和基于HTML5的離線應(yīng)用開(kāi)發(fā)，給出了系統(tǒng)信息系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)信息系統(tǒng)；火電廠；數(shù)據(jù)采集；離線應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）33-0223-02

1 引言

自2009年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)軔，到2011年開(kāi)始出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)應(yīng)用在日常工作和生活中發(fā)揮越來(lái)越大的作用，但在工業(yè)領(lǐng)域，尤其在電力行業(yè)，由于電力行業(yè)信息安全框架的約束，并未展開(kāi)大規(guī)模應(yīng)用。

傳統(tǒng)意義上的火電廠監(jiān)控與管理往往是在廠內(nèi)完成的，通過(guò)DCS（集散控制系統(tǒng)）、SIS（廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)）、MIS（管理信息系統(tǒng)）等系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用，可以進(jìn)行管控一體化相關(guān)的各類工作[1]，但是在離開(kāi)計(jì)算機(jī)或離開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的情況下則無(wú)法工作。諸如智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端具有時(shí)刻在線、便攜隨身等特點(diǎn)，將傳統(tǒng)信息系統(tǒng)擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)管控一體移動(dòng)信息系統(tǒng)。本文對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)研究。

2 管控一體化移動(dòng)信息系統(tǒng)需求分析

對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)，各級(jí)各類管理人員和工作人員需要獲取的共有三類，首先是各機(jī)組實(shí)時(shí)的生產(chǎn)信息和典型生產(chǎn)信息的統(tǒng)計(jì)情況；其次是生產(chǎn)報(bào)警信息的實(shí)時(shí)推送；最后是設(shè)備缺陷信息的及時(shí)獲取。對(duì)于管理數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在工作日志、交接班日志、工作計(jì)劃、用煤調(diào)度計(jì)劃、廠內(nèi)通知等方面。以上信息，分別隸屬于廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)、生技管理平臺(tái)、管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等，對(duì)這些信息進(jìn)行采集、傳輸、匯總、分發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)信息系統(tǒng)[2]。

3 火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)框架

基于對(duì)移動(dòng)信息系統(tǒng)的需求分析，可知本系統(tǒng)需要完成如下三個(gè)方面的工作：

1）火電廠內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸

系統(tǒng)需要在火電廠內(nèi)部設(shè)置若干臺(tái)接口機(jī)，分別用來(lái)完成對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的采集工作。對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)而言，需要使用工業(yè)通信協(xié)議或?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口獲取實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；對(duì)于管理數(shù)據(jù)而言，需要調(diào)用第三方系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口或直接訪問(wèn)其數(shù)據(jù)庫(kù)獲取信息。

2）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總與管理

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心是整個(gè)移動(dòng)新系統(tǒng)的后臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)提供Web服務(wù)或其他接口供廠內(nèi)數(shù)據(jù)采集軟件完成數(shù)據(jù)匯總，并提供接口供移動(dòng)客戶端完成數(shù)據(jù)獲取。

3）移動(dòng)客戶端軟件

客戶端軟件是直接面向用戶的終端應(yīng)用，用于完成數(shù)據(jù)的發(fā)布、展示、查詢等工作，且需要滿足不同操作系統(tǒng)智能手機(jī)的多樣化、碎片化需求。

針對(duì)以上分析，圖1給出了火電廠移動(dòng)信息系統(tǒng)的整體框架[3]。

4 移動(dòng)信息系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)

4.1基于工控協(xié)議與實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)數(shù)據(jù)最直接的方式是從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（控制系統(tǒng)）中獲取，間接方式是從廠家監(jiān)控信息系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取。Modbus協(xié)議是獲得多家DCS（分散控制系統(tǒng)）支持的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是從控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的首選方式。通過(guò)如圖2所示的查詢方法即可從DCS中實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前信息。

但由于行業(yè)內(nèi)安全防護(hù)要求，基于Modbus直接從現(xiàn)場(chǎng)獲取數(shù)據(jù)需要加裝物理隔離裝置，這較大地提高了項(xiàng)目難度和項(xiàng)目成本，因此一般采用實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)的方式獲取數(shù)據(jù)。目前火電廠常用的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是PI和eDNA，兩者都提供了完備的應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口供調(diào)用。以PI為例，通過(guò)“連接-訪問(wèn)-釋放”的步驟即可完成數(shù)據(jù)采集工作[4]。

在完成數(shù)據(jù)采集后，需要將數(shù)據(jù)序列化成統(tǒng)一的字符串，并調(diào)用zlib庫(kù)對(duì)整個(gè)字符串進(jìn)行壓縮，壓縮后，使用.net framework提供的DESCryptoServiceProvider類進(jìn)行可逆加密，加密后的數(shù)據(jù)成為字節(jié)數(shù)組，可以安全的將該字節(jié)數(shù)組發(fā)往服務(wù)器。

4.2基于NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)匯總

由于本系統(tǒng)需要同時(shí)處理管理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)（生產(chǎn)數(shù)據(jù)），使用傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并不足以用最佳方式存儲(chǔ)信息。以生產(chǎn)日志為例，在生產(chǎn)日志中既包括各臺(tái)機(jī)組的值長(zhǎng)錄入的文本型描述信息（如交接班情況、總體運(yùn)行情況、網(wǎng)控與燃料化學(xué)信息等），又包括各臺(tái)機(jī)組的分層運(yùn)行信息（是否運(yùn)行、總體運(yùn)行臺(tái)數(shù)、功率），在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用單一的長(zhǎng)字符串如nvarchar等存儲(chǔ)不易于解析，使用過(guò)多字段存儲(chǔ)又不利于訪問(wèn)，因此采用基于JSON的描述方式，形成易于被計(jì)算機(jī)解析的鍵值對(duì)字符串，在該字符串中，可以以數(shù)組方式和多種數(shù)據(jù)類型來(lái)存儲(chǔ)每天生成的運(yùn)行日志。如圖3所示。

4.3 基于HTML5的離線應(yīng)用開(kāi)發(fā)

由于智能終端操作系統(tǒng)的多樣性和顯示分辨率的多樣性，使用各種平臺(tái)的原生開(kāi)發(fā)接口開(kāi)發(fā)本地化的APP并不是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的最佳策略。 HTML5是HTML的最新版本，2014年底由W3C完成制定。在HTML5中，提供了WebSocket、WebWorker、應(yīng)用程序緩存、Web數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、Canvas等多方面的功能，使用這些功能并結(jié)合Javascript前段語(yǔ)言，可以完成原先需要通過(guò)Java或Object C等語(yǔ)言結(jié)合原生開(kāi)發(fā)接口才能完成的工作。

針對(duì)僅通過(guò)HTML5不能完成的工作，業(yè)界也提供了諸如HTML5 Plus、APPCan、Phonegap等框架，這些框架底層封裝了Android和iOS等智能手機(jī)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)接口，并通過(guò)Javascript將接口開(kāi)放，通過(guò)頁(yè)面前端即可調(diào)用這些接口完成更高層面的應(yīng)用。一般的封裝工作均提供了豐富的前端組件，這些前端組件使得用戶可以便捷的編寫(xiě)出與原生界面一致的用戶界面[5-6]。

進(jìn)一步的，通過(guò)這些前端框架，并結(jié)合智能手機(jī)瀏覽器，可以開(kāi)發(fā)不需要安全的離線APP，離線APP的開(kāi)發(fā)主要基于APPCache，對(duì)于一般的網(wǎng)頁(yè)，每次訪問(wèn)時(shí)均需要從服務(wù)器獲取頁(yè)面中的所有數(shù)據(jù)，通過(guò)APPCache，可以配置專用的Manifest文件，該文件包括了CACHE小節(jié)和NETWORK小節(jié)，在CACHE小節(jié)中配置的文件將被瀏覽器存儲(chǔ)在本地而無(wú)需從網(wǎng)絡(luò)中獲取，這在客觀上實(shí)現(xiàn)了程序的隱性安裝，加快了用戶的訪問(wèn)速度，提升了用戶訪問(wèn)體驗(yàn)。

5 系統(tǒng)運(yùn)行

本系統(tǒng)在平圩電廠4*600MW機(jī)組中得到運(yùn)行，主要信息包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理信息和辦公信息。如圖4所示。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)部分可以按照機(jī)組查看現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可查看歷史趨勢(shì)曲線；管理信息部分可以查看機(jī)組缺陷信息、生產(chǎn)日志、交接班日志信息等；辦公部分可以查看各部門(mén)工作計(jì)劃、燃煤調(diào)度計(jì)劃、通知公告等信息，并輔助有廠內(nèi)快速溝通、報(bào)警信息推送、關(guān)鍵參數(shù)推送等功能。

參考文獻(xiàn)：

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