實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量碼在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

吳江萍，李智，陳亞，湯朝波

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)專欄

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量碼在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

吳江萍1，李智1，陳亞2，湯朝波2

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.江蘇瑞中數(shù)據(jù)股份有限公司，南京210009）

通過浙江省電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，可以有效保證各類實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，最終達(dá)到集中統(tǒng)一管理、統(tǒng)一共享的目的，并對(duì)實(shí)時(shí)信息與基于人工的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行有效整合，以滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)信息的應(yīng)用需求。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量碼發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量碼的存儲(chǔ)流程，并介紹質(zhì)量碼在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；質(zhì)量碼；節(jié)能減排；監(jiān)管系統(tǒng)

0 引言

隨著電力行業(yè)節(jié)能減排工作的逐步推進(jìn)，發(fā)電廠脫硫脫硝、電廠能耗、電廠排放等系統(tǒng)也逐步建立并產(chǎn)生大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)已成為節(jié)能減排監(jiān)管的重要基礎(chǔ)[1]。

目前，各電廠通過煙氣分析系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立，一定程度上滿足了對(duì)數(shù)據(jù)的需求，但隨著信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，已有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足電力監(jiān)管部門對(duì)數(shù)據(jù)的廣泛需求。目前，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存在于發(fā)電廠的眾多應(yīng)用系統(tǒng)中，因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化頻率較高，數(shù)據(jù)量會(huì)隨著時(shí)間的推移變得非常龐大[2]。通過浙江省電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在接入、存儲(chǔ)、訪問等方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化的管理，可以有效保證各類實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并最終達(dá)到集中統(tǒng)一管理、共享的目的，同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)信息與基于人工的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行有效整合，以滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)信息的應(yīng)用需求。

通常情況下，若采集到的數(shù)據(jù)不能判定是否正確，就會(huì)給使用帶來不便，給未來的操作埋下隱患。而質(zhì)量碼的使用，則能夠解決這一難題。通過質(zhì)量碼，可以傳輸1個(gè)標(biāo)記字符，標(biāo)記數(shù)據(jù)為正確或者損壞，從而方便用戶后續(xù)操作，例如對(duì)損壞數(shù)據(jù)作特殊處理。

本文分析了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量碼的特點(diǎn)，闡述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量碼在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。

1 質(zhì)量碼的存儲(chǔ)流程

對(duì)于整合節(jié)能減排相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)的省級(jí)數(shù)據(jù)中心而言，如何統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的描述至關(guān)重要[3]。海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用2種標(biāo)識(shí)符（內(nèi)部序號(hào)和名稱）來標(biāo)識(shí)所存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。內(nèi)部序號(hào)為整型數(shù)，用于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部標(biāo)示，用戶不可更改；名稱標(biāo)識(shí)符由用戶指定，最多可以由31個(gè)ASCII字符組成。在同一個(gè)數(shù)據(jù)處理服務(wù)上，名稱標(biāo)識(shí)符必須具有唯一性，在不同的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上，數(shù)據(jù)點(diǎn)名稱標(biāo)識(shí)符可以復(fù)用。

海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)定義為事件（Event），事件是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)處理的最小單元。事件包括數(shù)值型事件和字符型事件。數(shù)值型事件由三部分組成，包括：時(shí)標(biāo)（Timestamp）、值（Value）和質(zhì)量碼（Status）。其中，時(shí)標(biāo)由2個(gè)4字節(jié)整數(shù)表示，數(shù)值由單精度浮點(diǎn)數(shù)（4字節(jié)）表示，質(zhì)量標(biāo)志由1個(gè)整數(shù)（4字節(jié)）表示。因此，1個(gè)完整的數(shù)值型事件占用的原始空間為16字節(jié)。字符型事件與數(shù)值型類似，只是數(shù)值部分由64個(gè)ASCII字符組成表示，1個(gè)完整的字符型事件占用的原始空間為76字節(jié)。

質(zhì)量碼提供給用戶使用，用戶可以傳輸1個(gè)標(biāo)記字符，標(biāo)記數(shù)據(jù)是否損壞。若數(shù)據(jù)損壞，用戶可以對(duì)其作特殊處理，例如在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，獲取海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)值，通過質(zhì)量碼對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)已損壞，則將該數(shù)據(jù)的值置0或進(jìn)入異常處理，以避免無法計(jì)算或者計(jì)算得出錯(cuò)誤值。另外，也可以傳輸用戶想要標(biāo)識(shí)的字符，例如數(shù)字“0”，“1”等。同樣，在對(duì)海迅數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，可以通過質(zhì)量碼對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)質(zhì)量碼為“0”就正常計(jì)算，如果數(shù)據(jù)質(zhì)量碼為“1”，則將該數(shù)據(jù)的值置0或進(jìn)入異常處理，以避免無法計(jì)算或者計(jì)算得出錯(cuò)誤值。

質(zhì)量碼的存儲(chǔ)流程為：用戶自發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，并傳輸想要標(biāo)識(shí)的字符，海迅數(shù)據(jù)庫(kù)接收采集來的數(shù)據(jù)，并將標(biāo)識(shí)字符填充到質(zhì)量碼的位置。

2 質(zhì)量碼在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

2.1 質(zhì)量碼的實(shí)現(xiàn)流程

浙江節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)跨越3個(gè)安全區(qū)域：安全Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)，其中Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)為PI數(shù)據(jù)庫(kù)所在區(qū)域，Ⅲ區(qū)為海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)所在區(qū)域。Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)之間通過正向隔離裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔斷，即數(shù)據(jù)只能由Ⅱ區(qū)發(fā)送至Ⅲ區(qū)，不能逆向傳輸；而Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)之間則通過反向隔離裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔斷，即數(shù)據(jù)只能由Ⅳ區(qū)發(fā)送至Ⅲ區(qū)。

監(jiān)管系統(tǒng)由PI數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器和正/反向隔離裝置組成。

監(jiān)管系統(tǒng)中主要利用了PItoHS數(shù)據(jù)采集接口，從電廠側(cè)的PI數(shù)據(jù)庫(kù)取值，經(jīng)過中轉(zhuǎn)服務(wù)，傳輸?shù)浇邮斩说暮Ｑ笇?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。PItoHS客戶端可以列舉某1個(gè)PI節(jié)點(diǎn)上的所有測(cè)點(diǎn)。使用時(shí)，從Excel中導(dǎo)入PI測(cè)點(diǎn)，將已配置好的PI中的點(diǎn)與HS中的點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表呈現(xiàn)在客戶端，用戶可以勾選需要添加至海迅服務(wù)的點(diǎn)，點(diǎn)擊“導(dǎo)入測(cè)點(diǎn)至海迅”功能按鈕，將PI中的測(cè)點(diǎn)導(dǎo)入到海迅數(shù)據(jù)庫(kù)中。在導(dǎo)入過程開始之前，用戶可以為測(cè)點(diǎn)添加前綴，以便區(qū)分測(cè)點(diǎn)來自不同的PI節(jié)點(diǎn)，也可設(shè)置倍率，用于統(tǒng)一單位。用戶可勾選需要訂閱的測(cè)點(diǎn)，訂閱完成之后PItoHS服務(wù)將輪詢獲取已訂閱測(cè)點(diǎn)的快照并提交數(shù)據(jù)至海迅數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。另外，PItoHS還具有列舉已訂閱測(cè)點(diǎn)、取消已訂閱測(cè)點(diǎn)等功能。

PItoHS數(shù)據(jù)采集接口負(fù)責(zé)從PI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)按照通信規(guī)約（E文件格式）進(jìn)行封裝，通過網(wǎng)絡(luò)將各種參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器的接受軟件。通信服務(wù)器接受由軟件解析獲取到的數(shù)據(jù)包，按照一定的數(shù)據(jù)格式寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)接入時(shí)，首先定義質(zhì)量碼模型，用8位二進(jìn)制數(shù)表示，分別表示電流、電壓、溫度等參數(shù)，用0或1來表示。約定規(guī)范：0表示正常或者不存在，1表示越限。例如質(zhì)量碼為00010000，第5位定義為電壓值，1表示該電壓越限，其他位為0則表示該參數(shù)數(shù)值正常或者不存在，以此類推。用戶可以自行定義質(zhì)量碼規(guī)范，例如用數(shù)字分別表示：0代表正常，1代表數(shù)值越限，2代表數(shù)值低于限值，3代表亂碼等。

部署在Ⅱ區(qū)或Ⅳ區(qū)接口服務(wù)器上的PItoHS服務(wù)，從與其相連的PI數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判別數(shù)據(jù)是否越限，形成相應(yīng)的質(zhì)量碼，寫入E文件。經(jīng)過中轉(zhuǎn)服務(wù)后，將數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)E文件形式，穿越隔離網(wǎng)閘發(fā)送至Ⅲ區(qū)，再由Ⅲ區(qū)的中轉(zhuǎn)服務(wù)將數(shù)據(jù)推送至Ⅲ區(qū)的PItoHS服務(wù)。Ⅲ區(qū)的PItoHS服務(wù)接收到E文件，對(duì)E文件進(jìn)行解析，將其中的質(zhì)量碼轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)，如將00010000轉(zhuǎn)化為16，再傳送到海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)和質(zhì)量碼進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)。

2.2 質(zhì)量碼的應(yīng)用

質(zhì)量碼傳入海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)后，可供用戶對(duì)其進(jìn)行特殊處理，例如Ⅲ區(qū)的統(tǒng)計(jì)服務(wù)在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，獲取海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，通過質(zhì)量碼對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行判斷，如果數(shù)據(jù)不越限，則進(jìn)行正常計(jì)算，如果數(shù)據(jù)越限，則將該數(shù)據(jù)的值置0或進(jìn)入異常處理，以避免計(jì)算得到錯(cuò)誤的值。

相應(yīng)流程如圖1所示。

圖1 質(zhì)量碼實(shí)現(xiàn)流程

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的功能首先定位為省級(jí)節(jié)能減排實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一存儲(chǔ)[5]，為各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供高效的存儲(chǔ)功能，提高監(jiān)管信息化的運(yùn)作效率，使其成為各發(fā)電廠和各發(fā)電集團(tuán)公司節(jié)能減排系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的平臺(tái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心在技術(shù)層面上解決傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無法解決的歷史沉淀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和快速訪問等問題[6]，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，提高?shù)據(jù)存儲(chǔ)的效益，打開數(shù)據(jù)共享的便捷通道，為今后信息化建設(shè)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)打下良好基礎(chǔ)。

浙江全省有33家電廠共139臺(tái)機(jī)組，其中常規(guī)燃煤機(jī)組62臺(tái)，非常規(guī)燃煤機(jī)組7臺(tái)，各發(fā)電廠節(jié)能減排系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)。依據(jù)浙江省電力行業(yè)節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，每臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組采集的實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)量超過千點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集周期為秒級(jí)，計(jì)劃存儲(chǔ)時(shí)間為5年，且考慮后期將拓展接入電廠其他數(shù)據(jù)，因此現(xiàn)場(chǎng)部署了數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)達(dá)20萬點(diǎn)的海迅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和約4TB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。

目前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心已有效整合了19家電廠62臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的集中和共享，以及高效、快速和方便的存取與應(yīng)用，并為節(jié)能減排系統(tǒng)在線監(jiān)控提供相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，涵蓋熱機(jī)、環(huán)化、省調(diào)、信息、自動(dòng)化等多個(gè)專業(yè)，使不同的管理部門能實(shí)時(shí)共享監(jiān)控信息資源，解決了信息孤島的信息隔閡問題。

3 結(jié)語(yǔ)

通過質(zhì)量碼的查詢和使用，可以方便地對(duì)損壞數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和處理，也可以方便地存儲(chǔ)用戶想要存儲(chǔ)的信息，在節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。

隨著節(jié)能減排監(jiān)管系統(tǒng)的推進(jìn)，還將考慮將更多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)納入發(fā)電廠的節(jié)能減排監(jiān)管核查范圍，最終實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控浙江省所有發(fā)電機(jī)組的節(jié)能減排實(shí)時(shí)運(yùn)行情況的目標(biāo)。

[1]電監(jiān)會(huì)信息中心.電力行業(yè)節(jié)能減排實(shí)時(shí)監(jiān)管信息系統(tǒng)建設(shè)方案[EB/OL].2011-1∶19.

[2]尚金成.電力節(jié)能減排的理論體系與技術(shù)支撐體系[J].

電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009（06）∶31-33.

[3]姚衛(wèi)新.智能數(shù)據(jù)分析中異常數(shù)據(jù)的集成化管理方法研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2004.

[4]馬建剛，黃濤，汪錦嶺，等.面向大規(guī)模分布式計(jì)算發(fā)布訂閱系統(tǒng)核心技術(shù)[J].軟件學(xué)報(bào)，2006（01）∶135-137.

[5]陳廣娟.中國(guó)發(fā)電產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗的優(yōu)化模型與方法研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2008.

[6]杜成剛，曹基華，林一，等.電力節(jié)能降耗技術(shù)措施分析[J].中國(guó)電力，2007（09）∶1-2.

[7]趙欽新，周屈蘭.工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀、存在問題及對(duì)策[J].工業(yè)鍋爐，2010（01）∶6-7.

（本文編輯：龔皓）

參考文獻(xiàn)的作用

參考文獻(xiàn)是為撰寫論著而引用的有關(guān)圖書資料，是學(xué)術(shù)專著、論文的重要組成部分。參考文獻(xiàn)反映研究工作的背景和依據(jù)，表明作者尊重他人研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度，向讀者提供有關(guān)信息的出處，參考文獻(xiàn)還是對(duì)期刊論文引文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的重要信息源之一。

參考文獻(xiàn)的引用，反映了論著作者具有科學(xué)的態(tài)度，論著具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，說明文章所引用的論點(diǎn)、資料和數(shù)據(jù)均有出處可查，表明了作者對(duì)某一科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的深度和廣度。

科學(xué)技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)研究工作都具有繼承性，大多研究成果是對(duì)前人研究的一種深化和拓展。著錄引用參考文獻(xiàn)是論著作者對(duì)他人勞動(dòng)成果的尊重和肯定，還免除了抄襲或剽竊的嫌疑。

在科技論文中，作者引用或借鑒別人的方法和觀點(diǎn)來佐證自己將要展開的論點(diǎn)時(shí)，如果把所涉及的內(nèi)容全部錄入，容易造成論文內(nèi)容繁瑣、重點(diǎn)不明。正確列出相關(guān)的參考文獻(xiàn)，不必大段抄錄原文，只摘引其中最重要的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)，可以大大節(jié)約論文的篇幅。

編輯部編

Implementation and Application of Real-time Data Quality Code in Energysaving and Emission Reduction Supervision System

WU Jiangping1，LI Zhi1，CHEN Ya2，TANG Chaobo2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.China Real-time Database Limited Company，Nanjing 210009，China）

Through construction of energy-saving and emission reduction supervision system of Zhejiang power industry,the storage of all kinds of real-time data can be guaranteed effectively and the goal of united management and sharing can be achieved.Furthermore,real-time information and human-based business information can be integrated effectively to meet the application requirements of business application system on realtime information.Real-time data quality code plays a vital role in real-time data storage.The paper analyzes the storage process of real-time data quality code and introduces the application and implementation of quality code in energy-saving and emission reduction supervision system.

real-time data；quality code；energy-saving and emission reduction；supervision system

TP311.13

：B

：1007-1881（2014）06-0026-03

2013-10-11

吳江萍（1963-），女，浙江建德人，工程師，從事高壓計(jì)量、高壓測(cè)試工作。