基于节能减排SIS系统的环境保护设计研究

■刘柳

（天津大学建筑设计规划研究总院 天津300192）

基于节能减排SIS系统的环境保护设计研究

■刘柳

（天津大学建筑设计规划研究总院 天津300192）

本文借鉴环境科学相关理论与实践研究经验，节能减排是排污企业的可持续发展的核心要素，根据环境保护理论SIS系统能有效地实现节能减排的目标。本文将.NETFramework技术应用在SIS环境系统开发中，能有效提高程序的开发效率和运行性能。本文从性能指标在线计算入手，以.NET语言为基础，分析和设计了排污企业的SIS系统节能减排系统，为相关的环境保护提供新的研究视角与思路。

环境科学厂级监控信息系统NET ADO.Net

1 引言

节能减排是关系到经济社会可持续发展的重大战略问题，也是关系到经济社会可持续发展的重大战略问题，也是经济和社会发展的重大战略任务。中国将继续加大污染减排力度，单位国内生产总值二氧化碳排放量大幅下降，主要污染物排放总量显著减少。要实现低碳环保的重要目标，污水企业节能减排，优化生产过程，降低成本、提高效率，实现有限的资源的有效利用。

监控信息系统可以实现污水企业的节能减排目标。主要处理工厂的实时数据，完成工厂级生产过程的监控和管理，对设备的故障诊断和分析，工厂的性能计算、分析和经济负荷调度。污水处理企业的设计分析，在系统运行层和管理层之间建立了一个面向生产管理的监控信息系统，通过对整个工厂生产过程的系统进行优化，实现各单位之间的经济负荷分配，从而提高企业的整体效益。

2 排污企业经济运行中应用性能指标的在线计算

2.1 机组性能优化分析

根据相关理论与实践研究表明，进行厂级及机组性能计算、能损分析和经济指标分析，计算出机组可控和不可控耗差以及运行成本和目标成本；在线分析出机组各热经济性影响因素偏离基准值引起的机组供电煤耗率偏差值及相应工况下能够达到的供电煤耗率最好水平，为运行人员和生产管理人员指出当前机组热经济性的差距和努力方向，直接提高机组的运行品质。

2.2 优化全厂负荷分配

有了机组的动态性能曲线，根据全厂各机组实际运行经济性能，就可以进行负荷分配寻优，使得在满足电网电负荷需求的条件下，全厂的综合燃料利用率最高、供电煤耗量最小，考虑设备的运行状态，根据各种算法，计算得到每台机组的目标负荷，并将该分配结果数据提供给值长参考，使全厂负荷分配实现最优化。通过数据的分析和比较，能够提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。

2.3 运行管理

将能耗指标和安全、负荷等其他指标一起，通过对电厂重要指标以及各重要运行参数的分析统计，生成相应的各类报表，设计出考虑不同负荷、煤种变化对机组运行参数和经济指标影响的运行质量指标体系，提供一个更科学的、更合理的，对操作员操作水平进行综合评估考核的平台，通过各班组之间的评比竞赛，激励电厂生产一线人员的节能降耗积极性。另一方面，值班员在日常操作中通过监视机组各项在线性能指标变化过程，不断地修正自己的操作，使机组运行在最优工况，通过不断地积累运行经验，来提高运行人员的综合业务素质。

2.4 设备管理

对主辅机工作性能进行监视和分析，当运行中出现设备性能下降，能够第一时间发现设备运行缺陷，通过与电厂现有设备管理系统整合，当设备性能下降到一定程度时自动生成设备缺陷记录，并通知设备负责人，同时向负责人提供各项历史性能数据，便于检修工作中设备故障分析，提高电厂的设备管理水平。

3 基于.NETFramework的SIS系统的设计与实现

3.1 系统架构设计

构建由.NET平台的SIS在线指标计算模块，其系统分为数据层、逻辑层、表示层三层。数据层是指提供基础数据的软硬件环境，包括实时数据库、MIS数据库、文件服务器等；表示层将逻辑运行得到的结果展现给最终用户，对于交互性不强的场景，这一层可以通过WEB浏览器以瘦客户方式实现；对于交互性较强的情况，这一层也可以通过典型的桌面程序来实现，这种模式中，表示层按SOAP/HTTP协议通过WEBSERVICE调用的形式与逻辑层通信；逻辑层是系统的核心，从数据层提取的各种数据在这里进行综合处理，执行复杂的逻辑运算，逻辑层宿主在一台或多台IIS服务器上。ADO.NET库中的DataTable组件是整个逻辑层操作的核心对象，各种指标计算所需的临时数据、计算公式、中间变量和最终结果都存储在这些DataTable对象中，有着与数据库表结构类似DataTable对象为开发高性能的、易于维护的SIS系统提供了可靠保证。

3.2 时钟频率

SIS系统和其他系统相比一个典型的特征就是实时性，在下一个时钟频率到来之前必须执行完所有的运算并将计算结果进行存储。如果在一个时钟频率内不能完成所有的动作，就会造成数据读取不同步，原始数据就不是来自同一工况点，所得结果可想而知，这样的系统将是混乱的。所以在实时指标的计算中，计算周期必须要小于原始数据的更新周期，考虑到其他干扰因素还必须留有足够的空闲时隙。另一方面，由于系统采用分层实现后，指标计算频率Fcal和用户请求频率Freq不再要求同步，对应的计算周期Tcal和用户请求周期Treq，满足不等式Treq≥Tcal即可。

3.3 ADO.NETDataTable的使用

DataTable是ADO.NET库的核心对象，它表示内存中的一张数据表。DataTable对象包括数据行、数据列、约束子对象，可以说DataTable是数据库表的一个翻版，它不但有这些子对象，在操作上也非常类似，它提供了许多几乎等同于数据库的功能，比如：以类似SQL指令进行搜寻与排序、接近Transaction的功能和一些关联式数据访问才有的功能等等,可以把它当作一个内存中超快速数据库,在某些特定场合中非常的好用，熟悉数据库操作的人员，对DataTable的使用很容易上手。正是DataTable拥有这些近乎完美的特性，SIS在线性能指标。

数据表结构创建完成后，调用DataTable的NewRow()函数创建一个空白数据行，至此就可以开始装载计算所需原始数据了，由于我们已经将计算表达式写到了相应列的Expression属性中，只要数据装入到表达式引用到的列，计算结果就会被同步自动更新（这好比Excel的公式列一样），等待客户端的用户请求来获取计算结果。一个时钟周期结束后，程序再次装入原始数据，再次更新计算结果。

DataTable组件的读取操作是线程安全的，只有在写操作包括多个线程时才需要进行线程同步，就是说如果写操作是单线程的，无论同时有多少个线程在同时读取表中的数据，都无需编写线程同步代码，减轻了程序的编写和调试工作量。这样设计还可以避免表示层和逻辑层各自以自己的时钟频率同时在读写同一张数据表，即两个独立的线程，一个在更新数据表内容的，另一个或多个线程在同一时间读取数据表中的数据的操作冲突。

3.4 Web2.0－AJAX的运用

和Web1.0相比，Web2.0更注重用户的交互作用，能给用户带来更好的体验，同时也能有效地减轻网络负载，因此Web2.0技术被广泛地应用在现代的Web应用程序中，不过现阶段开发环境直接支持的不多，有使用过Web2.0技术开发网络应用程序的人就知道，编写这样的网站程序显得有些繁琐。.NET3.5已经将Ajax集成到VisualStudio开发环境中，通过拖放几个控件就能实现Ajax的功能，无需单独为此写一行代码，极大地提升了工作效率。在开发我们的系统时，在性能指标最终结果的显示页面中使用了这项技术：在指标监视页面中放置一个UpdatePanel控件和一个Timer控件，设置好Timer控件的Interval属性，告诉Timer控件多长时间执行一次Ajax回调，来刷新UpdatePanel控件中内容，从而实现页面内的性能指标值按规定的时间间隔自动刷新，设计这样的Web程序就与设计普通的桌面应用程序一样简单。

3.5 系统的实现

在实际中SIS系统易于实现，只要将所需的性能指标及其计算公式独立出来，保存到用户数据库或者配置文件中，在程序初始化时读取这些配置文件，生成相应的指标列并根据用户的自定义配置创建一致的可视界面。为了使程序更具通用性，功能更加强大，数据访问层可以按工厂模式来设计，通过使用抽象工厂，隐藏具体实现，为不同的数据库提供统一的访问接口，为系统结构提供灵活的动态扩展机制。

4 小结

综上所述，.NET开发过去复杂的分布式应用程序已变得异常简单，用.NET来开发SIS应用程序，不再需要编写、调试网络通信协议代码，编程人员主要是进行客户需求分析和功能设计中，极大地提高了开发效率。尤其是.NETFramework中ADO.NET的设计，为数据访问提供了全新的编程模型，该模型确保了数据访问技术的一致性。断开式数据结构、与XML紧密集成、能够组合来自多个不同数据源的数据的通用数据表示形式，由于.NET的突出特征，所以在开发个性化的SIS系统时，.NETFramework成为重要的选择。

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X8[文献码]B

1000-405X（2016）-12-344-1