一、電廠信息化工程的主要思路
　　
　　電力工業是一個非常巨大的產業，在產業中占據重要的地位，是國民經濟發展中極為重要的基礎支柱產業，是制造業的重要組成部分。其特點是以處理連續物料流、能量流為主。國外大公司及研究機構已針對流程工業綜合自動化技術與系統提出了2個重要的概念：一是提出總體解決方案，二是發展工業信息技術（工業IT）。這對發展我國的綜合自動化技術及相應的軟硬件產業提供了很好的思路［1］。國內也專門針對電廠的特點提出了廠級監控信息系統（SIS）的概念，并迅速將其工程化，這對于實現電廠信息化水平，提高電力生產的安全性和經濟性，是一件非常有意義的事情。
　　
　　作為典型的流程工業企業，電廠信息化工程的主要思路：在獲取生產流程所需全部信息的基礎上，將分散的控制系統、生產調度系統和管理決策系統有機地集成起來，綜合運用自動化技術、信息技術、計算機技術、生產加工技術和現代管理技術，從生產過程的全局出發，通過對生產活動所需的各種信息的集成，集控制、監測、優化、調度、管理、經營和決策于一體，形成一個能適應各種生產環境和市場需求的、總體*的、高質量、益、高柔性的現代化企業綜合自動化系統，以達到提高企業經濟效益，適應能力和競爭能力的目的。
　　
　　電廠在生產流程和生產設備方面的柔性較小，因此，電廠信息化工程的柔性在過程控制層很難體現，主要靠過程優化層的生產裝置操作優化、生產調度層的物流和能量流在線調度優化、企業管理層和經營決策層的決策層的決策優化以及建立通用模型來保證。這些優化方法加上DCS、現場總線技術、分布式數據庫和客戶機/服務器網絡環境的應用，使電廠信息化工程的柔性大大增強。

　　
　　二、電廠實施信息化工程的技術特點與新華應用模塊的構成
　　
　　2.1必須做到信息的集成與共享
　　
　　實時數據庫和關系數據庫并舉，實現信息集成和共享。在信息化工程實施中，關鍵技術之一是信息集成。由于電廠生產對安、穩、長、滿、優的追求致使大量的反映生產過程狀態的實時測量的數據需要處理、管理和有效地應用，而數據庫管理系統是信息集成的基礎。要對生產過程進行監督控制，對生產狀態進行分析、評價，必須利用實時數據。因而電廠信息集成環境中需要同時設置關系數據庫和實時數據庫系統，作為整個系統信息的集散中心。這兩種數據庫既可獨立操作，又可協同操作，及時并行或交叉地處理來自全廠的各種信息，真正做到信息集成與共享。
　　
　　2.2必須解決各種接口技術和安全技術
　　
　　"接口"保證系統作為一個有機的整體運行，"安全"則保證系統長期、穩定地運行，這對于連續生產的電廠尤為重要。
　　
　　在接口技術方面，除一般的硬件與軟件接口外，特別要解決DCS與整體網絡的接口、零散點數據采集系統與整體網絡的接口、異種關系數據庫之間的接口、關系數據庫與實時數據庫之間的接口等關鍵技術。
　　
　　在安全技術方面，要特別重視計算機網絡系統和數據庫系統的安全性設計。
　　
　　2.3逐步實施運行操作優化
　　
　　這是全局優化的基礎，也是電廠信息化工程功能層次中承上啟下的紐帶。
　　
　　運行操作優化是電廠適應市場原料和產品需求變化，隨時接受調度指令，調整主要生產設備的操作狀況，這是柔性生產的關鍵，也是取得效益的重要環節。其難點是建立過程穩態數學模型。
　　
　　由于工藝技術復雜，且建模涉及到工藝機理和信息處理技術，是跨學科的，因此建立工業實用的模型是很困難的。常用的建模方法有：機理法、統計法以及人工神經網絡等方法。為適應運行操作優化的需要，上出現了許多相應軟件公司和生產過程仿真軟件產品。過程優化算是又一技術難點，必須根據不同裝置及不同生產過程去尋求合適的算法，在常規的各類規劃算法的基礎上引入啟發式規則，往往是解決計算量過大和加快收斂速度的有效途徑。
　　
　　2.4重視實施*控制
　　
　　由于電力生產過程的動態特性往往是非線性、大慣性和大滯后的，各個變量相互關聯，甚至是時變的，所以提高控制品質并非易事。然而，如果沒有良好的控制品質，運行過程操作優化將是沒有意義的，*控制與操作優化兩者是相輔相成的。因此，在電力生產中，*控制受到廣泛重視，國外已有許多成熟的商品化的*控制軟件，我國也開始引進并組織力量研究、開發和應用。
　　
　　2.5信息的高度集成
　　
　　由于信息的高度集成，有可能通過對大量生產實時數據的處理，將其變成有用的信息，例如，用于設備及過程的故障診斷、生產過程的安全維護等方面，這也是電力生產信息化工程的特點。
　　
　　2.6新華應用模塊的構成與實施
　　
　　新華控制技術集團有限公司一直致力于為電廠的自動化和信息化提供符合我國國情的總體解決方案，相繼開發和提供了DEH、DCS（XDPS400）、一體化DCS、XSIS（核心數據庫平臺為XRTDB）,同時提供了大量的應用軟件模塊。新華應用模塊有：廠級生產過程實時運行監視軟件包（XSIS-RISS）、廠級負荷優化分配軟件包（XSIS-LODS）、單元機組運行性能計算軟件包（XSIS-OPCS）、單元機組運行能損分析軟件包（XSIS-OPLAS）、單元機組爐管壽命評估軟件包（XSIS-BTLAS）、汽輪機振動采集、監測與分析系統（XSIS-TCM）、汽輪機高中壓轉子溫度場計算與壽命評估軟件包（XSIS-SAILER）等等，如圖2所示。

　　
　　圖2XSIS系統功能軟件框圖
　　
　　但目前在SIS中建議分階段實施，*階段首先實現廠級生產過程實時運行監視軟件包（XSIS-RISS）和單元機組運行性能計算軟件包（XSIS-OPCS）、單元機組運行能損分析軟件包（XSIS-OPLAS）等基礎應用。等到時機成熟后再考慮其它應用功能。
　　
　　三、電廠信息化與實時數據庫系統
　　
　　3.1實時數據庫系統的概念
　　
　　實時數據庫系統是其數據和事務都具有時間屬性，或顯示的時間約束的數據庫系統。在實時數據庫系統中，事務處理的正確性不僅依賴于邏輯結果的正確性，而且依賴于邏輯結果產生的時間是否滿足相應的時間約束。實時數據庫系統中的數據對象都有一個有效時間間隔，表示它在這個時間段內足夠真實地反映了物理環境的當前狀態。因此，任何與該數據對象有關的事務處理必須在有效的時間間隔內完成。也就是說，實時數據庫系統中的事務處理時間具有可預測性。而流行的關系數據庫系統旨在維護*性數據，強調數據的完整性與一致性，未考慮與數據處理相關聯的時間限制。事實上，關系數據庫系統面臨的zui大挑戰就是不可預測的事務執行時間。
　　
　　*，由于技術發展的原因，企業生產過程監控采用著來自眾多廠商的不同種類的監控系統。這些系統都是面向裝置或設備的，每個系統只能采集或管理相應裝置或設備在運行過程中產生的部分實時數據。就企業整體而言，缺乏一個統一的、完整的、企業級實時數據管理平臺，以支持多裝置/設備協調優化控制與生產管理實時決策優化。由于生產過程產生的數據有效期短，而且數據量大，傳統的集散式控制系統（DCS）和關系數據庫技術并不能完*問題。DCS數據存儲能力有限，同時企業中異構的DCS無法進行有效的數據共享；而流行的關系數據庫系統數據處理速度慢，關系數據模型無法對生產過程數據進行存儲。由此，人們將實時數據處理技術與數據庫技術相結合，開發出了實時數據庫系統，為企業信息化提供一個統一而完整的企業級實時數據庫運行平臺，使企業經營管理決策層能夠對生產過程進行實時動態監控與分析，隨時掌握企業運行狀況，及時發現問題并進行處理，從而降低生產成本，提高產品質量。實時數據庫系統在企業信息化中的地位，如圖3所示。

　　
　　實時數據庫系統可用于生產過程數據的自動采集、存儲和監視。大型實時數據庫系統可以在線存儲每一個工藝過程點的多年數據。實際上，實時數據庫系統對于企業來說就如同飛機上的"黑匣子"。另一方面，實時數據庫系統為zui終用戶提供了快捷、的企業實時信息。由于企業實時數據存放在統一的數據庫中。企業中的所有人，無論在什么地方都可看到和分析相同的信息，客戶端的應用程序使用戶很容易在企業級實施管理，諸如工藝改進、質量控制、故障預防維護等。通過實時數據庫系統可集成控制系統（DCS、PLC）等、企業資源計劃系統（ERP）、模擬與優化等應用，在業務管理與生產控制之間起到橋梁作用，實現企業的數字化管理。實時數據庫系統在電廠信息化過程中有著廣闊的應用前景。
　　
　　3.2實時監控軟件平臺
　　
　　實時監控軟件平臺以實時數據庫為核心，為用戶提供實時監控與管理的平臺。它支持基礎自動化系統中的*控制軟件與廠級監控系統（SIS）中的過程優化軟件之間的集成。其關鍵技術包括實時數據庫技術，可靠性、冗余容錯技術、數據獲取技術和人機界面技術等。實時監控軟件平臺的功能主要包括：動態的過程流程數據顯示；實時趨勢顯示；歷史趨勢顯示；歷史趨勢查詢；報警信息、操作信息等事件報警、顯示與存儲；報警信息、操作信息等事件的歷史查詢；采用圖形組態或嵌入宏語言的方式，實現二次計算、控制及其他定制功能；集成的、彈性的報表制作、顯示、打印功能。
　　
　　3.3綜合集成軟件平臺
　　
　　綜合集成軟件平臺以企業信息的集成為基礎。它主要采用的技術包括系統數據管理技術、計算機網絡技術和系統集成平臺技術。綜合集成軟件平臺必須解決數據倉庫、全廠信息模型和數據模型建立、數據獲取和數據挖掘等關鍵技術。關系數據庫系統與實時/歷史數據庫系統的相關補充為綜合集成軟件平臺提供強有力的靜態與動態數據與信息集成支撐，構成綜合集成軟件平臺的基礎架構。
　　
　　綜合集成軟件平臺的主要功能包括：（1）通過實時跟蹤控制生產計劃、原料供應、操作人員、過程信息和設備信息，使企業生產經營管理人員對企業的生產條件有一個全面的了解。（2）收集并存儲生產過程歷史信息，并將這些數據以可追憶的形式提供給企業生產管理人員。（3）從全廠生產過程中的各個方面收集生產信息，并按照全廠信息模型組織這些數據，zui終提供給企業管理人員和其他軟件使用。（4）收集、存儲并分析能夠真正代表生產成本的數據，并提供給生產經營管理人員和企業資源計劃管理軟件、供應鏈管理軟件使用。（5）收集、存儲將分析合格產品和不合格產品的生產數據，為持續的生產過程優化、提高提供切實可行的現場數據依據。（6）集成所有生產過程有關的操作規程、技術文檔、設備文檔，并以方便的界面提供給企業管理和操作人員。（7）全面標準、開放的數據存儲和服務，使得企業資源計劃管理軟件和供應鏈管理軟件可以按自己的需要訪問、組織、使用系統中的所有數據。
　　
　　3.4實時數據庫與關系數據庫的關系
　　
　　實時數據庫采集了海量的各種裝置的流量、液位、溫度、壓力等等數據，可以根據裝置主要進出口的流量數據計算主要產品產量和能耗，根據物位可換算出原料與產品的庫存，而各種溫度、壓力數據則直接反映了機組的運行狀況，這些都是計劃、調度、成本核算及決策關系數據庫*的生產一線數據，是實現全廠生產過程管理的核心。
　　
　　關系數據庫儲存的計劃、成本、化驗等考核生產實績的指標，是實時數據庫系統賴以即時調整生產指令、優化操作的基準參數。
　　
　　實時數據庫與關系數據庫并行運行是電廠信息集成的重要特點。
　　
　　四、二次開發的關鍵
　　
　　4.1狀況良好的現場儀表、控制設備
　　
　　狀況良好的現場儀表、控制設備是將生產過程數據實時采集上網的先決條件。實時數據庫系統的正常運行受現場采集環境的影響，如DCS工作站故障、DCS軟件模塊缺損、巡檢儀系統間斷性發不出測量信號等，這些故障一般都由于電廠生產連續不可中斷的特點而難以及時修復，導致部分生產過程數據的實時采集中斷。故基礎儀表、過程控制設備運行的穩、準、靈是實時數據采集的先決條件。
　　
　　4.2全面采集與完整保存的過程數據
　　
　　全面采集與完整保存的過程數據是實時數據二次開發利用的基礎。物料平衡、流程模擬、*控制等應用很大程度上依賴大量過程實時、歷史信息進行計算，如裝置的流量等信息或無法采集上網、或精度不夠，使二次開發及推廣應用的效果受到影響。
　　
　　4.3實時數據庫與關系數據庫緊密配合
　　
　　實時數據庫與關系數據庫緊密配合是二次開發成功的關鍵。實時數據庫與關系數據庫的并行運行是電廠信息化工程的重要特點，雖然實時數據庫提供了大量生產過程信息，構成了電廠管理信息的基礎，但在計劃、調度、決策中許多*的如市場、計劃等經營決策和指令信息仍需由關系數據庫提供，兩者的集成才能為企業提供從設計、操作、管理全過程的信息支持。
　　
　　五、應用效果分析
　　
　　5.1監控生產，實現全生產過程的全廠級實時管理
　　
　　實時數據庫系統的建立為各級管理部門提供的遠程實時生產過程信息，有效地幫助調度人員及時調整物流方向，減少非計劃停車，保持生產的平穩運行。
　　
　　5.2故障報警，及時定位事故發生的原因
　　
　　通過比較當前的和歷史趨勢數據，特別是結合裝置安全運行的多參數模型，可以及早報告事故隱患，并且通過對事故前后實時記錄的歷史數據的分析，可以定位事故發生產原因，以避免事故的再次發生。
　　
　　5.3加強操作考核，提高生產效率，降低能耗，動態監控生產成本
　　
　　裝置的平穩運行是各種動力和原料消耗的綜合結果，以同樣的能耗生產更多的高質量的電能，在保證質量的前提下，充分利用能耗市場供給成本的差異，及時調整操作方案，實現在生產過程中，而不明在生產完成后即有效控制生產的成本。
　　
　　5.4應用和集成平臺
　　
　　全廠全生產過程實時數據的歷史積累，是從中發現過程運行規律的數據基礎，而這些規律的集合則可構成*控制和流程模擬的數學模型；同時，生產實時數據也為*控制和在線流程模擬提供了數據運行環境；另外，實時記錄的物流信息也是各種物料平衡計算的依據，從而使生產更為合理的統計信息。
　　
　　六、SIS實施過程中存在的典型問題
　　
　　SIS系統實施是一個系統工程，存在著作為一個大系統的復雜性問題，在此不再一一陳述。而更愿意針對SIS系統實施，列出我們在具體的研究開發和工程實施過程中遇到的*問題。給予這些問題足夠的重視，或許對我國電廠信息化工程的順利展開和達到預期的目標有所幫助。
　　
　　（1）軟件產品的成長成熟是靠企業用出來的，而不是單純的技術開發和開發商自身的測試能夠解決的。
　　
　　（2）企業對應用國產軟件思想上存在障礙，如何鼓勵？
　　
　　（3）科技部門、管理部門由于不能干涉企業運營而在推廣方面存在顧慮，如何拓展新的工作思路和渠道？
　　
　　（4）SIS解決方案供應商與集成商的自我定位，不要盲目求大或誤導用戶，應引導用戶分階段逐步實施電廠信息化工程，使SIS市場規范化和良性運行，zui終為用戶帶來更多更實在的經濟和社會效益。