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摘 要： 对水泥生产信息管理与分析系统的总体结构和功能模块进行了设计，根据实际系统用户的需求分析，采用B/S模式设计开发水泥生产信息管理与分析系统设计、软硬件结构图、具体实现方法和运行结果。通过本系统的使用，建立了优化控制和企业生产信息管理的数据支持平台。
关键词： 水泥生产；信息采集；数据管理
【中图分类号】 TP273*.5 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0309-02
1 系统结构设计
1.1 系统总体结构设计。
水泥系统数据采集的数据来源有四部分，一是底层的控制系统DCS[1]，系统通过OPC接口采集DCS中的生产过程数据；二是水泥企业中的化验室报告，这部分数据包括水泥生产原材料、水泥半成品及成品的化学成分实验报告以及熟料、水泥的物理特性实验报告；三是水泥企业各部门，数据由企业人员录入并提交到数据库；四是分布在水泥生产线上的测量点，来自这些测量点信息直接存放到数据库。
系统数据存储采用SQL数据库技术，将信息分类进行了分类，包括生产过程信息、质量管理信息、生产管理信息、系统信息等。其中生产过程信息的存储表分为了开关量表和模拟量表，质量管理信息的存储表以实验材料的不同分为了原材料成分表、生料成分表、熟料成分表等，生产管理信息的存储表分为了生产材料消耗表、熟料，水泥产量表等。
数据管理与分析系统对水泥生产信息进行管理和分析，充分利用水泥企业的数据，完成报表自动生成、生产过程回顾、生产效益分析、优化平台支持等功能，推进水泥企业的效益和节能减排[2]。
1.2 系统的实现架构设计。
系统从整体结构上分为客户层、应用层及数据层，对于三层间的通信可直接基于接口来进行调用（local），也可以通过被调用层所暴露的Service来进行通信（remote，distributed），应根据不同的情况来灵活确定[3]。
数据层对外提供的访问接口，也包括API形式的调用接口（用于同一进程中的local调用，即应用层与数据层部署在同一台服务器上，被应用层直接调用），以及基于WCF暴露给外部的Service（用于分布式的remote调用，即应用层与数据层部署在不同的服务器上，供应用层调用）[4]。
2 系统的采集模块
2.1 自动采集接口。
目前，国内水泥厂家底层的自动控制系统多数采用的是DCS系统[5]。DCS系统应用广泛，能够满足水泥厂水泥生产实时控制和稳定控制的要求。水泥生产信息管理与分析系统在提供相应接口的基础上，采集DCS中的生产过程信息，达到节约开发成本，降低开发风险的目的，适应了市场的现状和需求。
水泥生产信息管理与分析系统为与DCS系统的连接使用的接口OPC[6]接口。OPC是用于过程控制的对象链接与嵌入，是OPC基金会开发的基于微软的DIA（Distributed Internet Application）结构和OLE/COM（Component Object Model）的一组规范，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制建立了桥梁[7]。
OPC服务器支持两种访问接口，是为不同的编程环境提供的访问机制。一种是自动化接口，它是为基于脚本编程语言定义的标准接口，可以使用VB，Delphi等语言开发客户端；另一种是自定义接口，它专门为C#、C++等高级编程语言而制定的标准接口。OPC定义的是一个开放的接口，在这个接口上完成与基于PC的软件组件的数据交换。OPC使得应用程序层和现场控制层的数据连接变得简单，快捷，方便了系统集成，避免了软件厂家与硬件厂家的冲突。信息采集过程是OPC对DCS系统的访问过程，它采集的是水泥企业的生产过程信息。OPC的访问对DCS系统的通讯带来很大的压力，为了减少OPC访问对DCS的通讯影响，在OPC程序中设定定时器，分时段对生产过程信息进行采集，开关量每10秒一次，模拟量每5秒一次[8-10]。
2.2 人工录入接口。
水泥企业信息中的产品质量信息、设备管理信息、生产计划信息等都无法自动采集，需要系统提供人工录入接口来收集数据。
系统采用B/S架构实现，需要人工录入的数据来自网页端的登陆用户。例如，水泥企业生产的某一批次熟料的化学分析检验报告，需要企业实验室的检验员来完成报告的录入和提交，这一过程就需要通過系统的网络人工录入接口来实现。
在人工录入数据的过程中，用户的失误有可能产生不规范的数据，如化学成分检验报告中的某一物质含量数据，需要保留到第二位小数才有效，用户多输入小数位数就会产生不规范的数据，造成数据无法提交到数据库。为防止用户不规范数据的录入，系统在人工录入接口提供数据校验，以检查用户输入的数据。当校验程序检验到用户输入的数据不规范时，程序锁定阻止用户继续输入，并弹出对话框提示用户数据的不规范信息。
3 数据查询和显示分析模块实现
3.1 数据查询。
系统数据库连接服务器，允许用户在客户端访问数据库信息。网络架构分为三层结构，客户端，服务器，数据库，三层结构有效得确保了数据库信息的安全性。这种网络开发进一步提高了水泥厂的信息化进程，是企业适应市场高效率节奏化的必要一步。
用户登陆成功之后，查询数据需要服务器响应用户数据请求，服务器响应数据请求后连接数据库并将数据传输到客户端。
3.2 数据显示和分析。
系统提供了四种数据显示方式，历史生产过程回顾、变量数据列表、变量趋势显示以及报表。历史生产过程回顾将水泥生产过程分为石破、生料均化、生料磨及废气处理、原料配料、窑头、窑中窑尾七个部分，通过调取历史数据在动态生产流程图中显示，再现水泥生产的历史过程。这一历史过程包括了设备运行状态、温度和压力反馈及报警信息等。 4.系统登陆和权限管理模块实现
访问用户的用户名和密码输入正确，系统允许用户登录后，系统会根据用户名查询用户权限表确定用户的数据访问权限，并初始化用户功能树，用户可以处理的水泥生产信息将显示在功能树中。系统管理者能管理其他用户的数据访问权限。如图1所示。
5.总结
对了水泥生产信息管理与分析系统进行了总体结构设计，然后从控件应用和模块开发的方向讲述了水泥生产信息管理与分析系统的实现，并截取了部分程序的显示界面。
参考文献
[1] 李永博， 孙瑜.当前DCS技术的分析与展望[J]. 微计算机信息， 2004（7）：11-12.
[2] 汪澜.开发利用信息化技术促进水泥工业节能减排[J].中国水泥，2009，（06）：33-35.
[3] 王进.B/S模式下的三层架构模式[J].软件导刊，2011，10（03）：30-31.
[4] 周鸣.针对B/S系统的软件测试分析[J].电脑知识与技术，2009，5（03）：626-628，630.
[5] 白云飞.DCS技术及其发展展望[J].机械管理开发，2011，（03）：202-203.
[6] 胡旦华. OPC技术在分布式环境下的实时数据通信[D].河北：华北电力大学，2003.
[7] 王燕，王健.OPC接口技術在DCS数据交换中的应用[J].微计算机信息，2010，26（11）：48-50.
[8] CIHAN S， EMINE D B. Development of remote control and monitoring of web-based distributed OPC system [J]. Computer Standards & Interfaces， 2008， 31（05）：984-993.
[9] SALVATORE C， FERDINANDO C. Analysis of OPC UA performances Computer Standards & Interfaces，2013，（06）：764-774.
[10] DON S， IAN S. OPC for contacts [J]. Microlithography World， 2008，17（2）：17.
关键词： 水泥生产；信息采集；数据管理
【中图分类号】 TP273*.5 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0309-02
1 系统结构设计
1.1 系统总体结构设计。
水泥系统数据采集的数据来源有四部分，一是底层的控制系统DCS[1]，系统通过OPC接口采集DCS中的生产过程数据；二是水泥企业中的化验室报告，这部分数据包括水泥生产原材料、水泥半成品及成品的化学成分实验报告以及熟料、水泥的物理特性实验报告；三是水泥企业各部门，数据由企业人员录入并提交到数据库；四是分布在水泥生产线上的测量点，来自这些测量点信息直接存放到数据库。
系统数据存储采用SQL数据库技术，将信息分类进行了分类，包括生产过程信息、质量管理信息、生产管理信息、系统信息等。其中生产过程信息的存储表分为了开关量表和模拟量表，质量管理信息的存储表以实验材料的不同分为了原材料成分表、生料成分表、熟料成分表等，生产管理信息的存储表分为了生产材料消耗表、熟料，水泥产量表等。
数据管理与分析系统对水泥生产信息进行管理和分析，充分利用水泥企业的数据，完成报表自动生成、生产过程回顾、生产效益分析、优化平台支持等功能，推进水泥企业的效益和节能减排[2]。
1.2 系统的实现架构设计。
系统从整体结构上分为客户层、应用层及数据层，对于三层间的通信可直接基于接口来进行调用（local），也可以通过被调用层所暴露的Service来进行通信（remote，distributed），应根据不同的情况来灵活确定[3]。
数据层对外提供的访问接口，也包括API形式的调用接口（用于同一进程中的local调用，即应用层与数据层部署在同一台服务器上，被应用层直接调用），以及基于WCF暴露给外部的Service（用于分布式的remote调用，即应用层与数据层部署在不同的服务器上，供应用层调用）[4]。
2 系统的采集模块
2.1 自动采集接口。
目前，国内水泥厂家底层的自动控制系统多数采用的是DCS系统[5]。DCS系统应用广泛，能够满足水泥厂水泥生产实时控制和稳定控制的要求。水泥生产信息管理与分析系统在提供相应接口的基础上，采集DCS中的生产过程信息，达到节约开发成本，降低开发风险的目的，适应了市场的现状和需求。
水泥生产信息管理与分析系统为与DCS系统的连接使用的接口OPC[6]接口。OPC是用于过程控制的对象链接与嵌入，是OPC基金会开发的基于微软的DIA（Distributed Internet Application）结构和OLE/COM（Component Object Model）的一组规范，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制建立了桥梁[7]。
OPC服务器支持两种访问接口，是为不同的编程环境提供的访问机制。一种是自动化接口，它是为基于脚本编程语言定义的标准接口，可以使用VB，Delphi等语言开发客户端；另一种是自定义接口，它专门为C#、C++等高级编程语言而制定的标准接口。OPC定义的是一个开放的接口，在这个接口上完成与基于PC的软件组件的数据交换。OPC使得应用程序层和现场控制层的数据连接变得简单，快捷，方便了系统集成，避免了软件厂家与硬件厂家的冲突。信息采集过程是OPC对DCS系统的访问过程，它采集的是水泥企业的生产过程信息。OPC的访问对DCS系统的通讯带来很大的压力，为了减少OPC访问对DCS的通讯影响，在OPC程序中设定定时器，分时段对生产过程信息进行采集，开关量每10秒一次，模拟量每5秒一次[8-10]。
2.2 人工录入接口。
水泥企业信息中的产品质量信息、设备管理信息、生产计划信息等都无法自动采集，需要系统提供人工录入接口来收集数据。
系统采用B/S架构实现，需要人工录入的数据来自网页端的登陆用户。例如，水泥企业生产的某一批次熟料的化学分析检验报告，需要企业实验室的检验员来完成报告的录入和提交，这一过程就需要通過系统的网络人工录入接口来实现。
在人工录入数据的过程中，用户的失误有可能产生不规范的数据，如化学成分检验报告中的某一物质含量数据，需要保留到第二位小数才有效，用户多输入小数位数就会产生不规范的数据，造成数据无法提交到数据库。为防止用户不规范数据的录入，系统在人工录入接口提供数据校验，以检查用户输入的数据。当校验程序检验到用户输入的数据不规范时，程序锁定阻止用户继续输入，并弹出对话框提示用户数据的不规范信息。
3 数据查询和显示分析模块实现
3.1 数据查询。
系统数据库连接服务器，允许用户在客户端访问数据库信息。网络架构分为三层结构，客户端，服务器，数据库，三层结构有效得确保了数据库信息的安全性。这种网络开发进一步提高了水泥厂的信息化进程，是企业适应市场高效率节奏化的必要一步。
用户登陆成功之后，查询数据需要服务器响应用户数据请求，服务器响应数据请求后连接数据库并将数据传输到客户端。
3.2 数据显示和分析。
系统提供了四种数据显示方式，历史生产过程回顾、变量数据列表、变量趋势显示以及报表。历史生产过程回顾将水泥生产过程分为石破、生料均化、生料磨及废气处理、原料配料、窑头、窑中窑尾七个部分，通过调取历史数据在动态生产流程图中显示，再现水泥生产的历史过程。这一历史过程包括了设备运行状态、温度和压力反馈及报警信息等。 4.系统登陆和权限管理模块实现
访问用户的用户名和密码输入正确，系统允许用户登录后，系统会根据用户名查询用户权限表确定用户的数据访问权限，并初始化用户功能树，用户可以处理的水泥生产信息将显示在功能树中。系统管理者能管理其他用户的数据访问权限。如图1所示。
5.总结
对了水泥生产信息管理与分析系统进行了总体结构设计，然后从控件应用和模块开发的方向讲述了水泥生产信息管理与分析系统的实现，并截取了部分程序的显示界面。
参考文献
[1] 李永博， 孙瑜.当前DCS技术的分析与展望[J]. 微计算机信息， 2004（7）：11-12.
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[4] 周鸣.针对B/S系统的软件测试分析[J].电脑知识与技术，2009，5（03）：626-628，630.
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[8] CIHAN S， EMINE D B. Development of remote control and monitoring of web-based distributed OPC system [J]. Computer Standards & Interfaces， 2008， 31（05）：984-993.
[9] SALVATORE C， FERDINANDO C. Analysis of OPC UA performances Computer Standards & Interfaces，2013，（06）：764-774.
[10] DON S， IAN S. OPC for contacts [J]. Microlithography World， 2008，17（2）：17.