一种用于烟气数据监测的子站平台的制作方法

1.本发明涉及火电机组烟气排放监测领域，具体涉及一种用于烟气子站数据监测的子站平台。


背景技术：

2.随着经济的发展和工业化的提高，大气污染越来越严重，对此人们已经达成了以预防为主、防治结合的环境保护原则。如何更加有效地进行机组烟气排放的监测，已经成为天津大港环保局管理者非常注重的问题。
3.根据国家发改委、环境保护部关于印发《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》的通知要求，省级电网企业均建立了辖区内发电企业的烟气排放监测功能平台，协同省级环境保护主管部门实时监测发电企业的环保设施运行情况。
4.烟气监测子站是烟气排放监测功能平台的核心环节之一。目前国内的烟气监测子站已经不能满足要求。现有子站只是采集并处理了烟气污染物脱硫数据，与主站通信的通信规约也不统一，没有满足双平面数据网的要求等。因此，依据《火电机组烟气排放监测功能平台技术规范》，研发出一套功能强大的新一代烟气监测子站，提升了发电企业的烟气排放监测功能平台的性能，对污染物排放的监测有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明提供一种用于烟气数据监测的子站平台，用以解决上述技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，本发明提供一种用于烟气数据监测的子站平台，包括：数据接口模块，包括数据接口机、反向隔离装置以及烟气子站测控装置；所述数据接口机用于传输厂级监控信息系统(sis) 数据至采集通信服务器模块中；所述反向隔离装置用于控制数据在不同安全区间的流向；所述烟气子站测控装置用于检测控制烟气排放连续监测系统 (cems)，并将cems数据送往基础网络；
7.采集通信服务器模块，包括数据采集通信服务器、当地监视服务器；所述数据采集通信服务器用于采集数据网中的所述sis数据和cems数据，以及对通信和规约的转换，并将数据传输至交互模块；所述当地监视服务器用于对采集到的数据进行统计以及监视；
8.交互模块，包括纵向加密装置数据网交换机和调度数据网平面；所述纵向加密装置数据网交换机用于建立所述数据采集通信服务器和所述调动数据网平面间的电信号通路，并对业务流进行加密；所述调度数据平面用于将采集的所述sis数据传输至烟气排放检测主站平台上。
9.优选的，在上述的一种用于烟气数据监测的子站平台，所述数据接口机包括低安全区数据接口机、高安全区数据接口机；所述低安全区数据接口机通过tcp/ip、udp/ip方式从sis系统中获取数据，并通过opc协议将所述 sis数据接入所述高安全区数据接口机；
10.所述高安全区数据接口机设有软件部分和硬件部分；所述软件部分是在所述高安全区数据接口机上增加接口软件，用于采集分布式控制(dcs)系统的生产数据并发送至基
础网络；所述硬件部分是将所述高安全区数据接口机作为转发装置，并使用串口线将其与所述数据采集通信服务器直接连接；所述反向隔离装置通过反向隔离将数据送入所述高安全区数据接口机中，并限制数据的流向；
11.所述烟气子站测控装置的采集通过硬接线传送的各类开关量和模拟量，并将采集的数据经过a/d转换送往基础网络；测控装置对应每个烟气排放连续监测系统配置一台。
12.优选的，在上述的一种用于烟气数据监测的子站平台，所述采集通信服务器包括接口单元、解析转发单元；所述接口单元与所述数据接口模块连接，用于自动采集所述sis数据和cems数据；所述解析转发单元包括对上述数据进行数据缓存以及自动上传至所述调动数据网平面；所述解析转发单元按照新开发的iec60870-5-104规约数据转发程序，向主站调度数据网的指定服务器ip及端口发送数据；
13.所述采集通信服务器包括通信服务器一和通信服务器二；所述通信服务器一接入所述调度数据网平面的第一平面，所述通信服务器二接入所述电动数据网平面的第二平面；
14.所述当地监视服务器设有采集单元、统计单元、修改单元以及存储单元；包括对数据的采集、对数据中的噪声进行过滤、将数据集成化处理并整合至数据库、对所述数据库的规模简化处理、能够人工录入数据以及对数据进行存储。
15.优选的，在上述的一种用于烟气数据监测的子站平台，所述纵向加密装置数据网交换机设于数据采集通信服务器模块与所述调度数据网平面之间；所述纵向加密装置数据网交换机设有两个，分别对应连接所述通信服务器一、所述通信服务器二和调度数据网第一平面、调度数据网第二平面；从维护楼到远动机房铺设光缆，并安装硬件设备，将数据实时上传至调度主站烟气监测平台；
16.所述调度数据网第一平面为控制管理区，用于对数据进行实时监测预警和调动管理；
17.所述调动数据网第二平面为生产区，用于实施调度计划和安全考核。
18.优选的，在上述的一种用于烟气数据监测的子站平台，该子站设有基础数据层、平台支撑层、专业应用层三层架构；其中基础数据层由基础网络、数据采集通信服务器、应用中间件、数据软件和数据库组成；平台支撑层完成各数据管理、数据服务和应用集成功能；专业应用层包括具备数据查询统计、集中展示、指标分析、报表管理、管理配置功能的应用组成。
19.优选的，在上述的一种用于烟气数据监测的子站平台，所述采集通信服务器模块还包括硬件采集端口，所述硬件采集端口包括电源供给电路单元、液晶接口电路单元、以太网接口电路单元、串行接口电路单元以及存储接口电路单元；
20.所述电源供给电路单元负责整个设备的供电，并设计为交直流两路电源，用于设备的稳定运行；其能够在线进行无间断智能在线切换以及交直流混用；
21.所述液晶接口电路单元与所述电源供给电路单元和cpu连接，负责设备的人机交互功能；
22.所述以太网接口电路单元与所述电源供给电路单元和cpu连接，其负责主站通信与设备通信，并在接口处设有指示灯，用于调试；
23.所述串行接口电路单元设有34路串行接口和接口功能板，与所述电源供给电路单
元和cpu连接，负责主站与子站间的双向通信；
24.所述存储接口电路单元设有双工业级宽温cf卡且双卡互为热备，所述存储接口电路单元与所述电源供给电路单元和cpu连接，负责存储脱硫、脱硝、除尘和热负荷数据。
25.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
26.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
28.在附图中：
29.图1为本发明的烟气排放监测子站平台系统结构框图；
30.图2为本发明的烟气排放监测子站平台系统硬件采集端口框图；
31.图3为本发明的数据采集功能架构图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
35.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.实施例1：
37.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图1所示，包括：
38.数据接口模块，包括数据接口机、反向隔离装置以及烟气子站测控装置；数据接口机用于传输厂级监控信息系统(sis)数据至采集通信服务器模块中；反向隔离装置用于控
制数据在不同安全区间的流向；烟气子站测控装置用于检测控制烟气排放连续监测系统(cems)，并将cems数据送往基础网络；
39.采集通信服务器模块，包括数据采集通信服务器、当地监视服务器；数据采集通信服务器用于采集数据网中的sis数据和cems数据，以及对通信和规约的转换，并将数据传输至交互模块；当地监视服务器用于对采集到的数据进行统计以及监视；
40.交互模块，包括纵向加密装置数据网交换机和调度数据网平面；纵向加密装置数据网交换机用于建立数据采集通信服务器和调动数据网平面间的电信号通路，并对业务流进行加密；调度数据平面用于将采集的sis数据传输至烟气排放检测主站平台上。
41.上述技术方案的工作流程是：首先通过数据接口模块的数据接口机对接厂级监控信息系统sis，将sis数据由低安全区数据接口机通过反向隔离装置发送给高安全区数据接口机，同时反向隔离装置限制数据由高安全区向低安全区回流；高安全区数据接口机将sis数据发送至基础网络；在烟气排放连续监测系统cems上设置烟气子站测控装置，通过采集各类硬接线的开关量和模拟量，随后经过光电转换将cems数据传输至基础网络；数据在网络中由数据采集通信服务器进行接收，通过服务器的接口单元和解析转发单元进行接收和缓存，并将数据按照iec60870-5-104规约转发至数据调动平面；基础网络中的数据由当地监视服务器进行统计、监控、修改以及存储至数据库，同时可以人工的录入数据；在数据采集服务器向数据调动网传输信息的过程中，由纵向加密装置数据网交换机进行连接，从维护楼到远动机房铺设光缆，建立一条双向的数据通道，在数据采集通信服务器的硬件系统中由串行接口电路进行数据传递，用以太网接口电路作为网络接口，使用液晶接口电路作为操控装置，利用电源供给电路保证设备的正常运行。
42.上述技术方案的原理是：本发明以火电机组烟气排放系统为基础，将分散的模块进行有机互联，结合数据接口和服务器，建立检测、传输、控制、反馈一体化的烟气数据监测的子站平台；。
43.上述技术方案的有益效果是：用工业级的成熟设备和主备冗余配置，满足主机故障时的自动切换，具备足够数量的串行通信口和以太网口，从而满足与主站和其他设备的通信，其软件配置具有开放性和扩展性的特性，可灵活地组态、扩充和修改，能扩展接入各类系统和设备，协同了省级环境保护主管部门实时监测发电企业的环保设施运行情况在经济、环保、提高劳动生产率和管理水平等方面产生巨大的效益，更好地为国家电力和国家环保进行服务。
44.实施例2：
45.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图1所示，数据接口机包括低安全区数据接口机、高安全区数据接口机；低安全区数据接口机通过tcp/ip、udp/ip方式从sis系统中获取数据，并通过opc协议将sis 数据接入高安全区数据接口机；
46.高安全区数据接口机设有软件部分和硬件部分；软件部分是在高安全区数据接口机上增加接口软件，用于采集分布式控制(dcs)系统的生产数据并发送至基础网络；硬件部分是将高安全区数据接口机作为转发装置，并使用串口线将其与数据采集通信服务器直接连接；
47.反向隔离装置通过反向隔离将数据送入高安全区数据接口机中，并限制数据的流向；
48.烟气子站测控装置的采集通过硬接线传送的各类开关量和模拟量，并将采集的数据经过a/d转换送往基础网络；测控装置对应每个烟气排放连续监测系统配置一台。
49.上述技术方案的原理是：对于电厂信息的采集，部分关键环保信息必须采用硬接线方式从cems中获取，并通过烟气测控装置进行a/d转换后送至烟气子站，其他环保信息则通过tcp/ip、udp/ip方式从sis系统中获取。如果sis采用windows操作系统，应利用当地监视主机完成操作系统接口转换；其通过tcp/ip、udp/ip方式从sis等电厂当地系统中获取数据，以及通过硬接线从cems中获取关键环保信息；
50.上述技术方案的有益效果是：方便烟气子站接入数据，满足信息实时性和真实性要求。
51.实施例3
52.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图1所示，采集通信服务器包括接口单元、解析转发单元；接口单元与数据接口模块连接，用于自动采集sis数据和cems数据；解析转发单元包括对上述数据进行数据缓存以及自动上传至调动数据网平面；解析转发单元按照新开发的 iec60870-5-104规约数据转发程序，向主站调度数据网的指定服务器ip及端口发送数据；
53.采集通信服务器包括通信服务器一和通信服务器二；通信服务器一接入调度数据网平面的第一平面，通信服务器二接入电动数据网平面的第二平面；
54.当地监视服务器设有采集单元、统计单元、修改单元以及存储单元；包括对数据的采集、对数据中的噪声进行过滤、将数据集成化处理并整合至数据库、对数据库的规模简化处理、能够人工录入数据以及对数据进行存储。
55.上述技术方案的原理是：数据采集能够从电厂sis系统中的实时数据库获取实时数据，实时数据库采集接口需能够同时采集且不限于来自以下实时数据库的数据，包含有nseadb实时数据库。
56.上述技术方案的有益效果是：具备运行监视功能，能方便地监视烟气子站的运行工况、与其他系统的通信状态，能对一些关键状态进行监视，包括脱硫、脱硝及除尘系统设备运行状态，脱硫、脱硝及除尘运行参数，机组重要热负荷数据以及煤耗气耗数据等。
57.实施例4：
58.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图1所示，纵向加密装置数据网交换机设于数据采集通信服务器模块与调度数据网平面之间；纵向加密装置数据网交换机设有两个，分别对应连接通信服务器一、通信服务器二和调度数据网第一平面、调度数据网第二平面；从维护楼到远动机房铺设光缆，并安装硬件设备，将数据实时上传至调度主站烟气监测平台；
59.调度数据网第一平面为控制管理区，用于对数据进行实时监测预警和调动管理；
60.调动数据网第二平面为生产区，用于实施调度计划和安全考核。
61.上述技术方案的原理是：经过纵向加密装置数据网交换机，从维护楼到远动机房铺设光缆，并安装收发器、跳线、尾纤盒等设备。
62.上述技术方案的有益效果是：实现将数据实时上传至调度主站烟气监测平台。
63.实施例5：
64.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，该子站设有基础数据层、平
台支撑层、专业应用层三层架构；其中基础数据层由基础网络、数据采集通信服务器、应用中间件、数据软件和数据库组成；平台支撑层完成各数据管理、数据服务和应用集成功能；专业应用层包括具备数据查询统计、集中展示、指标分析、报表管理、管理配置功能的应用组成。
65.上述技术方案的原理是：通过各设备间的连接和应用，建立起三层协议结构，
66.上述技术方案的有益效果是：将各个设备进行分类，同时保证了其中一层出现问题，不会导致其他层设备失效。
67.实施例6：
68.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图2，采集通信服务器模块还包括硬件采集端口，硬件采集端口包括电源供给电路单元、液晶接口电路单元、以太网接口电路单元、串行接口电路单元以及存储接口电路单元；
69.电源供给电路单元负责整个设备的供电，并设计为交直流两路电源，用于设备的稳定运行；其能够在线进行无间断智能在线切换以及交直流混用；
70.液晶接口电路单元与电源供给电路单元和cpu连接，负责设备的人机交互功能；
71.以太网接口电路单元与电源供给电路单元和cpu连接，其负责主站通信与设备通信，并在接口处设有指示灯，用于调试；
72.串行接口电路单元设有34路串行接口和接口功能板，与电源供给电路单元和cpu连接，负责主站与子站间的双向通信；
73.存储接口电路单元设有双工业级宽温cf卡且双卡互为热备，存储接口电路单元与电源供给电路单元和cpu连接，负责存储脱硫、脱硝、除尘和热负荷数据。
74.上述技术方案的原理是：电源模块负责整个设备的供电，为了保证设备的稳定运行，设计了交直流两路电源；液晶模块负责设备的人机交互功能，为了实现良好的效果，选用了5.6in彩色液晶触摸屏，网络接口模块具备4路以太网接口，同时接口可应用于主站通信与设备通信，网络接口采用高性能的网络芯片，速度能够达到100mbit/s，并具有网络连接与通信的指示灯；串行口接口模块具备34路串行口接口，为了满足现场接口的多样性，可采用插板方式任意配置接口功能板，接口功能板包括rs485功能插板、rs232功能插板、rs422功能插板和cs电流环功能插板等；另外为了满足对时功能设计了基于串行口通信的b码对时功能插板和维护功能的usb接口功能插板；
75.存储模块＝采用双1gb的工业级宽温cf卡，双卡互为热备，按照6个机组和1min存储周期进行计算，能够存储脱硫、脱硝、除尘和热负荷数据90 天，工业级cf卡擦写次数多，并具备自主管理的读写保护机制。
76.上述技术方案的有益效果是：保证设备的稳定运行，满足技术规范中主站双平面的要求，便于调试，满足现场接口的多样性，增强了存储的安全性，存储功能强大。
77.实施例7
78.本实施例提供了一种用于烟气数据监测的子站平台，如图3，数据采集通信服务器的采集功能分为数据的采集、查询、备份与恢复功能，工作人员可进行历史数据查询和实时数据查询，为保证系统的稳定性与安全性，设计了数据备份与恢复功能。
79.上述技术方案的原理是：数据解析由采集通信服务器完成；数据查询由当地监视服务器完成；文件备份与维护由调动数据网平面完成。
80.上述技术方案的有益效果是：保证了所采集数据的采集速度和准确性，保证系统的稳定性与安全性。
81.需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
82.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
83.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
84.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。