冶金企業(yè)數(shù)據(jù)采集與管理

李紫平

摘要：本文通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)挖掘，以業(yè)務(wù)需求目標(biāo)為動(dòng)力，對(duì)大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾和提純，有側(cè)重計(jì)算出不同業(yè)務(wù)需求形態(tài)下的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。利用這一系列相關(guān)算法和技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中提取出為業(yè)務(wù)服務(wù)所需要的信息數(shù)據(jù)，并將隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息價(jià)值，使數(shù)據(jù)真正的變成真金白銀。

[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)采集 DTU RTU 大數(shù)據(jù)

1 引言

近些年，鋼企之間的競(jìng)爭(zhēng)也變得日趨激烈。眾多企業(yè)的也在擴(kuò)充發(fā)展過(guò)程中不斷引用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)理念提升生產(chǎn)效率和管理效率，以期取得更為廣闊的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，基于打造“數(shù)字鋼鐵”，實(shí)現(xiàn)智能制造已成為了鋼鐵企業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。

作為冶金企業(yè)數(shù)據(jù)就是金錢，就是血液，在企業(yè)各個(gè)系統(tǒng)中流動(dòng)。在現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)里會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，特備是冶金長(zhǎng)流程企業(yè)，從物料采購(gòu)、研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝、制造、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到實(shí)時(shí)采集的產(chǎn)量、能耗、工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)等生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是企業(yè)ERP、MES、APS等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。因此加強(qiáng)冶金企業(yè)數(shù)據(jù)采集與管理尤為重要。

2 采集方式的選擇

目前對(duì)儀器儀表的數(shù)據(jù)采集主要有兩種方式，一種是有線采集器，以RTU為代表;另一種是無(wú)線采集器，以DTU為代表。TU英文全稱Remote Terminal Unit，中文全稱為遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)。RTU具有通訊距離較長(zhǎng)、適應(yīng)惡劣環(huán)境、模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展、運(yùn)算能力強(qiáng)、可采集數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量等變量、具有掉電保護(hù)、支持多種通訊方式（撥號(hào)、數(shù)傳、RS485/232）等特點(diǎn)。

它是一種遠(yuǎn)程終端設(shè)備，通常是安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)，用來(lái)監(jiān)視和測(cè)量安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和設(shè)備。負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。RTU將測(cè)得的狀態(tài)或信號(hào)轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式。它還將從中央計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的功能控制。RTU通常要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲(chǔ)容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計(jì)算功能。正是由于RTU完善的功能，使得RTU產(chǎn)品在SCADA系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。

DTU無(wú)線發(fā)射器，通過(guò)GPRS通訊方式采集數(shù)據(jù)，GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。是一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線信道，同一無(wú)線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本，因此DTU成為無(wú)線數(shù)據(jù)采集首選，企業(yè)可根據(jù)需要選擇合適的采集器，采用有線、無(wú)線或兩者兼有來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表參數(shù)等數(shù)據(jù)采集。如圖1所示。

對(duì)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式較為多樣，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裝置、PLC、DCS設(shè)備種類、型號(hào)的不同，針對(duì)性的采取RS485/232接口模式采集、工業(yè)網(wǎng)關(guān)直聯(lián)采集、OPC組件采集采集等方式，并通過(guò)I/OServer服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)逐層實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)、調(diào)用管理，以確保最終獲取穩(wěn)定高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資源，為上層系統(tǒng)功能運(yùn)行和業(yè)務(wù)管理提供良好的信息基礎(chǔ)支撐。

3 數(shù)據(jù)采集范圍及架構(gòu)

冶金企業(yè)一般都會(huì)有物流公司、焦化廠：、煉鐵廠（燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵）、鋼軋廠、動(dòng)力廠等數(shù)據(jù)采集對(duì)象包括遍布企業(yè)的各類型PLC、DCS、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、能源計(jì)量?jī)x表、物料計(jì)量磅秤等，采集數(shù)據(jù)內(nèi)容包括各類工藝過(guò)程監(jiān)控參數(shù)和計(jì)量數(shù)據(jù)等。

對(duì)于規(guī)模較大、各生產(chǎn)區(qū)域較為分散、工控設(shè)備類型繁雜、采集數(shù)據(jù)點(diǎn)多等特點(diǎn)，為了便于集中管理、統(tǒng)一調(diào)度，建議采用了分散式采集、區(qū)域性匯總、集中式管理的技術(shù)架構(gòu)。首先現(xiàn)場(chǎng)部署的大量數(shù)據(jù)采集設(shè)備（包括DTU、RTU、OPC采集組件等），靈活采用通信接口和通訊協(xié)議（根據(jù)采集對(duì)象的通訊條件選擇），對(duì)業(yè)務(wù)需求的各工序所轄的自動(dòng)化控制系統(tǒng)或儀表進(jìn)行分散式數(shù)據(jù)采集，并統(tǒng)一傳送到負(fù)責(zé)區(qū)域性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的服務(wù)器（I/OServer）中，然后在通過(guò)企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)采集主干網(wǎng)將各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)集中傳送至服務(wù)器，對(duì)所有采集上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理，并通過(guò)配套數(shù)據(jù)庫(kù)接口向包括ERP、MES、APS系統(tǒng)等在內(nèi)的其它第三方信息系統(tǒng)提供針對(duì)性且可控制的數(shù)據(jù)訪問(wèn)讀取服務(wù)。

4 數(shù)據(jù)的管理和利用

企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身的實(shí)際情況，建立相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)。明確數(shù)據(jù)管理的原則和方法，建立數(shù)據(jù)管理的流程和制度，監(jiān)督檢查落實(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)。依靠數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、云計(jì)算或云數(shù)據(jù)中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和應(yīng)用，采用分類、聚類、關(guān)聯(lián)分析、異常檢測(cè)、回歸分析等類別的算法進(jìn)行高效精準(zhǔn)計(jì)算，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)挖掘，以業(yè)務(wù)需求目標(biāo)為動(dòng)力，對(duì)大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾和提純，有側(cè)重計(jì)算出不同業(yè)務(wù)需求形態(tài)下的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。利用這一系列相關(guān)算法和技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中提取出為業(yè)務(wù)服務(wù)所需要的信息數(shù)據(jù)，并將隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息價(jià)值，使數(shù)據(jù)真正的變成真金白銀。

參考文獻(xiàn)

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