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1、第一章 引 言 1.1 发电企业信息化现状分析进入二十一世纪，信息技术的飞速发展给我们的生产生活方式带来了巨大变化，以信息技术为手段大幅度改造传统产业的生产方式，提升企业生产效率已经成为一个不争的事实。随着我国发电工业的发展和改革的深入以及信息技术的迅猛发展，实施“信息化带动工业化”战略，是发电企业谋求创新发展的必然之路。特别在我国加入WTO之后，国内传统产业面临着巨大的挑战，利用先进的计算机技术和现代管理手段来改造企业原有生产方式，实践证明是能够有效提高企业竞争力的。在我国的发电企业中，一些企业还沿用上世纪九十年代的生产管理方式，为了提升企业管理水平、提高生产效率、减少消耗、减小污染、改善工
2、作环境，推进企业信息化建设是发电企业发展之路。以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，这将是我国企业在现阶段的发展之路。面临全球范围内的竞争与挑战，发电企业如何实现管理科学化、经营市场化、服务商业化，如何在市场上全力推销自己，成了发电企业发展面临的问题。而解决这一问题的重要手段就是：全面实现发电企业的信息化。所谓信息化，是指社会经济的发展从以物质与能量为经济结构的重心，向以信息与知识为经济结构的重心转变的过程1。企业信息化是国民经济信息化的主体。企业信息化包含着丰富的内容：它指用信息技术重构企业核心业务，利用计算机技术、网络技术和数据库技术，控制和集成化管
3、理企业生产经营活动中的所有信息。实现企业内外部信息的共享和有效利用，加强企业运作控制，进而提高企业竞争力。根据中国电子信息产业发展研究院赛迪顾问研究表明，发电企业信息化总体上处于较高水平2。由于发电企业生产安全性与稳定性的要求，发电企业对生产、调度过程控制的自动化应用一向比较重视，而对业务管理信息化的重视却相对不足。发电企业的信息化总体现状是：生产控制自动化的先进性与管理信息化的滞后性并存。我国发电企业信息化发展的特征如下：1、信息化基础设施相对完善我国发电企业信息化起源于20世纪60年代，电力行业相比其他行业的信息化进程较为领先。目前，电力系统的计算机装备水平已大大提高，中小型机、微型计算机
4、装备级别不断更新提高，路由器、交换机等网络设备数量增加较快。2、电力生产自动化系统应用成熟厂站自动化历来是电力行业信息化建设的重点，大部分水电厂、热电厂、火力发电机组及变电站配备了计算机监控系统；相当一部分水电厂在进行改造后实现了无人值班、少人值守3。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。3、管理信息系统的建设滞后国家电网公司所属的各级分子公司积极开展管理信息系统的建设和应用工作。管理信息系统（MIS）建设初具规模，建立了办公自动化系统、综合指标查询系统，开发了计划统计管理、人事劳资管理、生产管理、设备管理、安全监督管理、电力负荷管理、营销管理、燃料管理、工程管理、财务
5、管理、电网实时信息等应用系统为主要功能网络化的企业管理信息系统，实现办公环境网络化和计算机化。但是，总体来看，管理信息化滞后于生产自动化的发展进程。1.2 发电企业信息化存在的问题经过长期的发展，我国的电力信息化建设取得了很大的发展，各电力集团、电网公司建立了网络、开发了OA、MIS和其他应用系统，各供电公司建立了和正在建立电力营销管理系统，发电厂企业在建立MIS、企业资产管理（EAM）系统。但是，审视我国发电企业信息化建设的状况，发现还存在众多亟待解决的问题：1.2.1 数据分散利用率低由于发电企业的特殊性，生产控制系统种类繁多，数据分布在各个不同的生产领域，而且数据利用极其低下。主要表现在
6、： 部分热电企业已经利用OPC方式将现场的部分数据采集到OPC服务器中，但目前对这些数据的利用还只停留在部分现场运行工况的监视，没有在更大的范围内有效地利用实时信息；数据保存的精度不高：各种控制系统的历史数据大都不能按照原始数据精度保存，而且保存的时间短，不能满足生产分析的需要；发电企业在不同时期不同部门为了满足业务需要而进行了一系列信息系统建设，到目前为止，这些大大小小的信息系统数量众多。由于这些系统都是在未经科学合理的整体规划下建成的，各系统之间缺乏联系，信息不能共享，业务不能协同开展，对企业管理决策的作用十分有限。部分管理信息系统只能利用部分生产管理上急需的生产数据，即使获取了一部分数据
7、，也是局部的、零散的、暂时的，缺乏对生产数据利用的长远性、统一性、连贯性；1.2.2 缺乏统一的标准目前，电力行业信息化尚未制定统一的信息化标准体系，发电企业内部信息系统的信息编码、技术标准、规范也不统一3。这就造成企业内部“信息孤岛”无处不在、系统不能集成、资源不能共享的局面，严重制约企业信息化建设和应用。标准体系的缺乏影响了企业内部、上下级企业之间信息的共享与交互。1.2.3 生产和管理数据不能互利互用目前管理信息化远远落后于生产自动化，其中一个很重要的因素是在于没有做到管控一体化。各发电企业信息化程度还是停留在满足各生产控制系统的孤立应用层面上，管理层的数据来源单一且缺乏足够的数据信息，
8、很难解决企业中许多复杂的问题。信息化的客观要求，必须将生产控制系统与企业信息管理系统集成起来，采集所有的生产数据，并且要求数据要有较强的实时性，实现信息集成与决策，以便解决企业中的许多复杂问题。1.2.4 信息孤岛管控分离发电企业要求生产过程的稳定、可靠、安全，以厂站生产控制自动化系统、电网调度自动化系统相对企业管理系统更完善，应用效果明显。但是，目前发电企业的生产自动化系统与管理信息系统处于相互分离状态，彼此不能有效结合，不能实现管控一体化，数据信息不能集成共享，不利于实现企业的综合管理。主要表现如下：1、数据来源复杂而又分散。由于电力行业本身特殊性，发电企业的许多自动控制系统、监测系统以及
9、各种试验的实时数据，分散在不同的计算机或控制系统上。由于缺乏总体数据规划、数据整合，存在或多或少的“信息孤岛”，部分数据有冗余和二义性，不能融合到整个管理信息平台上。特别是电厂的生产实时信息，如DCS、 SCADA、PLC，水调水情监控等信息，不能充分地为MIS所用，不能为决策和数据挖掘服务。2、管理系统难以获得生产实时数据。MIS/ERP系统往往不能或很少全面的利用生产管理上急需的生产数据，即使获取了一部分数据，也是局部的、零散的、暂时的，缺乏对生产数据利用的长远性、统一性、连贯性规划。3、生产实时数据很难长期存储，而且数据保存的精度不高。控制系统的生产实时数据更新速度快，数据采集点多。由于
10、刷新速度快，数据量非常大，以数据原型长期保存全部实时数据非常困难。与其他企业管理信息不同，电厂的生产实时信息属于过程数据，采集点的数据是动态变化的，用关系型数据库平台很难处理，速度很慢4。目前，各种控制系统的历史数据大都不能按照原始数据精度保存，而且保存的时间短，不能满足生产分析的需要。综上所述，发电企业信息管理模式缺乏系统性、生产数据和管理数据不能互利互用、“信息孤岛”是影响信息化发展的重要因素。1.3 本文的主要内容为了改变发电企业信息化的问题和困难，提出建设统一的信息平台，通过搭建一个企业级工厂信息系统PI（Plant Information System）实时数据库，形成统一的接入规范
11、，整合多种数据源接入模式；在搭建企业级的数据平台后，逐步开发面向底层和高层的应用系统，用合理高效的管理方式实现企业级管理控制一体化，打破了以前控制系统形成的“信息孤岛”，把生产实时数据上传到管理系统中，实现数据的深层次挖掘和分析；应用模式分析可以为发电企业的信息资源由管控分离向信息一体化转变，应用架构由分散应用向整合应用转变。如图1.1所示。图1.1 PI数据信息系统层次图在企业进行信息化建设中，首先要抓住企业的重点业务，用信息化手段实现重点业务的信息数据的管理。作为发电企业这样的流程性企业，装置设备管理决定着生产的正常高效运行，装置设备的技术信息和运行状态信息具有相当的价值，因此装置设备的管
12、理和监控是生产的重点业务，设备管理是该类企业信息化建设的重点。在我国发电企业中，集散型控制系统（DCS）的普及率很高，由于大多数集散型控制系统（DCS）采用专用的通信网络，数据限于DCS系统内，形成了所谓的“信息孤岛”，不能充分利用DCS系统内的数据。同时，在发电企业里普遍应用了数套不同厂家生产的集散型控制系统（DCS），在一个企业信息网络中把不同类型和型号的集散型控制系统集成起来具有很大的实际意义。本文将介绍PI实时数据库的原理、功能和特征，以及PI实时数据库的在巨化集团公司热电厂（以下简称“巨化热电”）的应用实施为背景，具体研究PI实时数据库系统的选型、系统结构、应用开发实施，分析其应用价
13、值，阐述其具体应用方向和发展趋势，总结其成功经验和不足，归纳出一个实时数据库应用模式，从而为发电企业信息化的建设提供指导意义。具体来说，分析了PI实时数据库的功能、特点以及其应用价值，从实时数据库的选型、网络设计、接口设计、项目实施、应用效益等方面探讨了PI在巨化热电信息化中的成功应用。在数据整合方式上采用OIS标准接口、OSI OPC标准接口、定制开发三种接口方式；应用方面，从提供工艺流程组态的系统图、报表应用、主要技术经济指标计算、报警管理、机组耗量特性在线分析、机组运行可控制损失、设备健康状态、运行优化与指导等方面的应用作了阐述，并从PI实时数据库的定位、功能设计、网络设计以及开发策略等
14、方面归纳出一个实时数据库的应用模式。另外，指出了PI的不足和存在的问题，并对其发展趋势作了展望。1.4 本文的章节安排本文共分为四个章节，详细地探讨了发电企业信息化的问题现状、PI实时数据库特点和功能、PI实时数据库在巨化热电的应用、实施和总结，分析了PI实时数据库的不足和展望。本章从剖析发电企业现有的信息化现状入手，分析了目前发电企业信息化的问题和不足，引出了一个企业级的数据平台PI实时数据库，并简单介绍PI实时数据库的现实意义。第二章在了解发电企业信息化现状和问题的基础上，简要介绍了PI实时数据库系统特征、功能及应用价值，这些都是围绕着为了解决发电企业信息化问题而展开的。第三章在介绍了PI
15、实时数据库的基础上，剖析了PI在一个具体发电企业巨化集团公司热电厂的应用。先分析巨化热电信息化现状和问题入手，从PI实时数据库的选型、网络设计、接口设计、应用实施、应用价值等方面分别加以阐述，解决了巨化热电信息化所存在的问题，并做一个总结和归纳，从而为发电企业信息化的建设提供指导意义。最后一章讲述PI实时数据库在巨化热电信息化存在的问题和不足，并对其发展趋势作了展望。第二章 PI实时数据库 通过PI实时数据库的总体概述，本章简要分析了PI实时数据库的功能、特点及其应用价值，从而为第三章的实际应用分析奠定了理论基础。2.1 PI实时数据库概述无论是以“经济效益”为核心的理念还是ERP的事前计划、
16、事中控制、事后反馈的思想，都给我们提出了一个问题，那就是数据从哪里来，答案很简单：从生产中来。因为生产是发电企业的核心，所有的经营管理都是为生产服务的。数据的准确问题对企业的信息系统来说是重中之屯，“三分技术，七分管理，十二分数据”5，基础数据的正确、完整是企业信息化的基石。因此生产实时数据也就成了生产管理信息系统的最根本数据，没有生产实时信息数据的信息系统只能搭一个空架子。由于国内电力市场长期以来一直居于垄断状态，因此国内发电企业的信息化建设一般都局限于常规的管理信息系统和办公自动化系统建设，基本上没有生产过程的实时数据，信息化建设与各电厂控制系统相互孤立。但是随着电力市场由竞争取代独家垄断的新环境，在信息化建设过程中原有的系统已不能适应发电企业的管理需要，管理人员对全方位的生产实时数据的需求已迫在眉睫，但是鉴于上层管理信息系统和生产控制
