垃圾焚烧电厂报表系统设计及应用

1、垃圾焚烧电厂报表系统设计及应用作者：白焰1,秦宇飞1,肖运启1,王潇2摘要：针对垃圾焚烧电厂报表系统功能由控制系统提供存在功能不灵活、界面显示不友好等问题，提出了按数据访问层、领域逻辑层和表现层3层设计报表的体系结构，所设计的用于过程控制的对象连接与嵌入(OPC)客户端、数据处理动态链接库和水晶报表显示前端分别对应于该3层结构。实际应用1 垃圾焚烧电厂的特殊性    报表系统是工业控制系统综合信息管理的重要表现形式，而垃圾焚烧电厂报表系统功能由控制系统提供存在功能不灵活、界面显示不友好等问题，以及即使具有单独的报表系统，也是使用DDE与Excel结构13，存在数据

2、的传送速度慢、可靠性差及采用Excel作为报表显示前端易出现人为因素干预等问题。    垃圾焚烧电厂对报表系统的要求主要表现为：     (1)通常，大、中型发电厂均配有火力发电厂厂级监控信息系统(SIS)或管理信息系统(MIS)。但是，垃圾焚烧电厂规模小，不配置SIS或MIS，所以需要直接从控制系统中采集数据。     (2)垃圾焚烧炉的控制逻辑包含了自动燃烧控制、焚烧线起停顺序控制等，控制器运算量较大。如果使用控制系统计算垃圾发电统计信息将增加分散控制系统负荷和内存使用量，因此有必要将这部分计算转移到

3、报表系统中。     (3)垃圾焚烧电厂具有技术复杂、自动化程度高、人员编制少等特点，因此需要一个稳定高效、操作简便、维护量少的报表系统。    为此，本文针对垃圾焚烧电厂的特殊要求，运用3层架构理论，并结合工业通用 OPC 、动态链接库、水晶报表和数据库等技术，设计了垃圾焚烧电厂报表系统。二、报表系统设计     (l)采用标准模块化的3层架构理论设计应用程序。模块标准化后，模块内部的修改和局部系统的重构不影响系统的总体结构。这样，增强了代码可重用性，只要将开发的各个部分拼接起来就可构成最终应用系统。该

4、架构利于开发和升级。     (2)采用标准的OPC协议，直接从控制系统采集数据。OPC协议具有采集数据通用性较强、数据传送快、可靠性高等优点。     (3)垃圾焚烧电厂报表系统的报表不仅具有显示实时数据功能，还包含了较复杂的统计功能，因此采用独立的模块完成统计计算。     (4)提供易于操作、界面友好的报表显示界面，拥有丰富的输出功能，不使报表成为信息的终点站。三、报表系统的实现    按照3层架构理论，将报表系统分为数据访问层、领域逻辑层和表现层。为了便于模块接口，3

5、层架构使用数据库作为数据中心，其结构如图1所示。                      3.1 数据访问层    该部分实现数据采集功能，即远程OPC客户端完成从OPC服务器取出数据并存入数据库的任务，为领域逻辑层提供基本的运算数据。OPC客户端使用VB编程，利用OPC基金会提供的动态链接库文件OPCDAauto.dll，采用自动化接口方式。 

6、   OPC客户端程序主要由如下模块组成：    (1)系统管理模块  包括了用户管理和权限管理，只有工程师级用户才可以增删 OPC 数据项和更改数据采集周期等。     (2)数据采集模块  通过使用OPCDAauto.dll的类及相应函数，从OPC服务器读取数据并写入数据库的基础数据表中。采集数据的简要工作流程见图2。读取数据的类型分为实时数据采集和定期数据采集。实时数据采集将OPC客户端读取的最新数据存人实时数据表中；定期数据只采样整点时刻的数据，如0min、10min、20min等，读取

7、的数据准确无误后存入基础数据表。OPC数据值包括值的状态，如果数据的状态为坏，则发出报警，不保存数据。    (3)状态监视模块  报表系统通过以太网与OPC服务器通信。为了保证连接，利用 ICMP 的 PING 命令实时监视与 OPC 服务器的连接状态。     (4)系统维护模块  负责记录报警信息和系统信息，并将记录保存到数据库，便于维护时查看系统运行记录。根据用户设定的数据维护间隔，删除过期数据。该模块同时实现了简单的组态功能，用户可以保存和加载选择好的OPC数据项，而不用每次打开程序手动建立连接。3.2

8、领域逻辑层    该层是报表系统中的计算核心，完成统计计算和数据检索，其算法速度决定了整个系统的响应速度。为了便于更新算法，该层以动态链接库形式存在，其包含了计算所需的函数。函数分为通用报表处理和垃圾焚烧统计2种计算类型。    (1) 通用报表处理  主要包括日报表和月报表生成，为一般的报表显示处理方式。从数据库中提取原始数据，根据用户设置的起止时间和数据间隔，生成相应的SQL 语句，并在数据库中建立显示用的表格。生成日报表、月报表的SQL语句为：" SELECT*INTO RptGroup_1 FROM Gro

9、up_1 WHERE Group_1.DT between"+DTPST+"AND"+DTPSP。此外，还具有计算最大值、最小值和平均值等函数。              (2)垃圾处理统计  垃圾处理统计包含汽车衡称重计算和垃圾抓斗称重计算等。汽车衡称量入厂垃圾重量，垃圾抓斗称量入炉垃圾重量，这些数据是垃圾焚烧电厂的经济指标和考核指标，对全厂运行有很大影响。汽车衡和垃圾抓斗的控制系统将数据发送给分散控制系统，报表系统从分散控制系统中采

10、集数据，记录称重系统的每次称重结果和读取每组数据的时间，并存入基础数据表。数据临时表生成程序按日生成临时表，根据每次称重结果和对应时刻进行计算，得出垃圾处理量计算输出表，最后通过表现层显示该报表。报表系统的实现流程如图3所示。                   基于以上处理过程，实现垃圾焚烧量预测的计算为：          

11、           式中：Wi为每次垃圾抓斗称得的重量，t;Tn为当天的时刻，从Oh开始记时，24h 格式。Wn为到目前为止的垃圾焚烧总量，t，由每日临时表中的每小时焚烧量求和得到；Wp为垃圾焚烧量的预测值，t。垃圾焚烧完成率、垃圾入厂统计等垃圾处理量运算也按照图3所示的流程实现。 3.3 表现层    用于显示各系统的报表数据，处理用户请求。为了使用方便和对外发布数据，程序设计了自动导出功能，其主要功能模块如下。     (l)数据刷新模块&

12、#160; 调用领域逻辑层的动态链接库函数，更新数据库表。更新的数据存放在数据库中，以备显示。     (2)显示模块  需要先使用水晶报表程序完成报表显示界面的设计，以水晶报表文件保存，再将水晶报表的显示控件Crystal Report Viewer(CRView91.ocx)嵌入报表程序中。显示报表时，使用水晶报表显示控件的Open()函数打开已生成的报表文件，水晶报表将自动读取最新的数据库数据。表现层不需要写数据库，用户查询历史数据和当日数据都是数据库中的表在水晶报表文件的映射。    (3)报表输出模块 

13、为了便于数据多次使用，报表系统提供了打印和导出功能。其可导出为文本格式、Excel格式和PDF格式。当以文本文件输出时，只包含数据信息，不包含格式信息。Excel格式方便了用户对数据的处理和分析。PDF格式导出的报表不易被处理，数值的可信度较高，但是对数据进一步利用产生困难。自动导出的报表格式为PDF格式。3.4 数据库     OPC服务器不提供历史数据的服务，所以采用Access数据库存储数据。各程序采用开放数据库联接(ODBC)接口访问数据库。数据库内主要有系统表、基础数据表、中间计算表、结果显示表、实时数据表，报警信息记录表等。  &#

14、160; 考虑到系统响应速度，数据库只保存一年的数据。Access数据库中的数据只将数据标记为不可用，并不删除数据，因此浪费了大量硬盘空间。在程序中加人了压缩数据库的代码，以减少分配给数据库文件和事务日志文件的磁盘空间，同时提高数据库的响应速度。 四、应用实例    某垃圾焚烧电厂配有2条800t/d的焚烧线和2台25MW的汽轮机，全厂采用1套分散控制系统控制。分散控制系统所带的报表只具有显示整点数据的功能，如果要实现统计计算的功能，需要在控制器里进行组态，而控制器的内存已被焚烧线复杂的控制逻辑占用了大部分空间，且接近饱和状态。为此，该厂使用了本文开发的报表系统。

15、报表系统安装在2台值长站上，同时连接分散控制系统的OPC服务器。按照垃圾焚烧电厂的功能划分，将报表显示区域分为1号焚烧线、2号焚烧线、1号汽轮机、2号汽轮机、公用部分、电气6个子系统。将6个子系统分为4个OPC组，组内添加需在报表上显示的测点，报表显示区域分配情况如图4所示。数据库内也相应创建这4个组的基础数据表、结果显示表等。报表系统每次采样大约500个64位浮点数。通用报表显示界面如图5所示，垃圾每小时焚烧量和累计焚烧量如图6所示。              &

16、#160;           五、结语    与垃圾焚烧电厂原报表系统相比，本文开发的报表系统针对垃圾焚烧电厂的特点，采用3层架构理论设计，是DDE与Excel结构报表的进一步升级。该系统增加了系统灵活性，并可根据需要更换模块，以满足不同用户的需求。例如，将数据访问层的OPC客户端更换为PI接口或eDNA接口等，就可以从其它系统中采集数据，而系统无需做大的改动。实际应用表明，该报表系统快速、稳定，可满足垃圾焚烧电厂的数据统计报表要求。 参考文献1 郑岗，扬恒占，李好文，等基于Excel的报表生成系统J计算机应用，2001(8). 2 曹顺安，刘开培，周荣迁，等火电厂水汽化学过程微机在线监测诊断及报表管理系统J热力发电，2000(6). 3 金敏，沈德耀，阳春华利用VBA在EXCEL下开发工业实时控制系统中的智能报表J计算机工程与应用，199