項目概況
　　DeltaV控製係統提供OPC接口，項目過程數據采用中控軟件公司的ESP-iSYS實時數據庫自動實時采集。項目具體目標及主要功能以下：
　　為動力波洗滌器的過程變量提供可視化描述，在其關聯複雜程度有限情況下給出最高二次多項式的解析表達及參數估計。
　　提供WSA製酸係統的熔鹽換熱器E103基於曆史數據的換熱能力評估參數
，並實現可視化。
　　提ti供gong酸suan霧wu控kong製zhi器qi的de優you化hua操cao作zuo指zhi導dao
，從cong而er根gen據ju實shi時shi操cao作zuo工gong況kuang優you化hua冷leng凝ning效xiao果guo。在zai穩wen定ding工gong況kuang下xia通tong過guo優you化hua操cao作zuo指zhi導dao，使shi用yong後hou的de平ping均jun尾wei氣qi酸suan霧wu檢jian測ce指zhi標biao接jie近jin或huo超chao過guo近jin期qi操cao作zuo的de穩wen態tai最zui好hao水shui平ping與yu平ping均jun水shui平ping的de均jun值zhi。
　　提供冷凝酸濃度與原料、相關過程參數的關聯分析並提供用戶界麵。
　　本項目實施內容包括軟件開發、算法理論兩部分，所實現的功能及結構如圖1所示。
　　軟件架構
　　軟件開發部分主要工作為數據可視化、數據庫接口及操作
、軟件框架及在線幫助。軟件框架包括整體的界麵設計和軟件架構。
　　數據可視化內容包括二維到三維圖形的可視化呈現和打印
、保存
；可視化采用OpenGL接口的代碼實現或使用滿足功能要求的OCX控件。
　　數據庫接口內容包括數據挖掘係統與實時庫（SUPCON ESP-iSYS-A）的查詢接口、因使用處理後的內部樣本庫而需的關係庫（使用免費的MSDE庫或Microsoft SQL Server）查詢及操作功能
；幫助文檔使用PDF方式編譯並鏈接；軟件使用Microsoft Visual C #編寫
，部分功能模塊采用集成調用外部程序的方式實現。
　　算法理論部分主要工作為數據預處理、關聯規則提取、多項式回歸。數據預處理包括時間序列的分段線性趨勢化處理、數據清理
、有效樣本歸約、線性或多項式滑動平滑法；關聯規則提取采用離散化和apriori關聯規則提取
；采用二次正交多項式回歸。
　　數據挖掘軟件體係結構
　　軟件結構框架
　　係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)平(ping)台(tai)進(jin)行(xing)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)，經(jing)預(yu)處(chu)理(li)後(hou)導(dao)入(ru)關(guan)係(xi)數(shu)據(ju)庫(ku)建(jian)立(li)分(fen)析(xi)樣(yang)本(ben)集(ji)，在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)實(shi)現(xian)針(zhen)對(dui)具(ju)體(ti)對(dui)象(xiang)的(de)數(shu)據(ju)挖(wa)掘(jue)流(liu)程(cheng)。
　　生產實時數據由DeltaV控製係統提供
，然後通過OPC接口導入實時數據庫。考慮到數據查詢的效率及數據可重用的問題，將實時數據庫中的曆史數據按對象分別經穩態化

、離散化合並處理後存入樣本庫中，各定製的分析模塊在此基礎上完成數據分析並將結果呈現給用戶。如圖2所示。


圖2：數據流程

　　軟件使用.net技術開發，實時庫采用中控軟件公司自行開發的ESP-iSYS-A實時數據平台。關係庫采用MSDE 2000或Microsoft SQL Server 2000。可視化功能采用OpenGL API和Java開發集成。各內部功能針對具體對象定製開發
，軟件及各算法模塊不提供COM接jie口kou，主zhu要yao的de計ji算suan工gong作zuo都dou封feng裝zhuang在zai可ke執zhi行xing文wen件jian內nei完wan成cheng
，少shao量liang數shu據ju處chu理li工gong作zuo由you關guan係xi數shu據ju庫ku完wan成cheng。所suo提ti供gong的de可ke視shi化hua功gong能neng其qi交jiao互hu性xing能neng取qu決jue於yu係xi統tong硬ying件jian顯xian示shi設she備bei的de配pei置zhi；軟件采用多文檔界麵，部分功能為方便操作采用了獨立窗口的外部進程調用完成。
　　實時數據庫
　　本係統采用浙江中控軟件公司的ESP－iSYS-A作為實時曆史數據采集和查詢平台，通過DeltaV係統OPC接口完成數據采樣並使用內部接口查詢曆史數據。ESP-iSYS-A服務器端軟件包括ESP-iMonitor-A軟件、ESP-iConfig-A軟件
、ESP-iTrend-A軟件
、ESP-iBrowser-A軟件。其中：
　　ESP-iMonitor-A軟件監控軟件通過直觀、形象的方式反映當前實時數據庫的運行狀態

，是實時數據庫的核心控製台；
　　ESP-iConfig-A軟件組態軟件以方便、友好、高效的操作為實時數據庫提供組態功能，包括服務器組態、源位號組態、虛位號組態等；
　　ESP-iTrend-A軟件趨勢圖軟件為更好地掌握生產過程數據的變化規律；
　　ESP-iBrowser-A軟件數據瀏覽軟件以簡潔的方式瀏覽實時數據
、內存曆史數據以及磁盤曆史數據。
　　關係數據庫
　　MSDE數據庫(Microsoft SQL Server 2000 Desktop Engine)是建立在SQL Server的核心技術基礎上的數據引擎。通過提供針對於單/雙處理器桌麵級計算機的支持，MSDE 2000為企業級應用的桌麵擴展提供可靠的存儲引擎和查詢處理器
，開發者可將創建的數據庫應用無縫地應用於自便攜機至集群的各類平台。
　　MSDE 2000是相對於Microsoft Jet的另一種數據存儲與管理方案的選擇。可以把MSDE 2000視作一種C/S架構的數據庫訪問方式
，它區別於Microsoft Access 2002內嵌的Microsoft Jet所
采取的文件服務器數據庫方式――將數據內嵌於應用程序中。MSDE 2000沒有自己的用戶界麵

，主要是因為它被設計來在後台運行。用戶通過應用程序與MSDE 2000進行交互。OSQL實用工具是MSDE 2000唯一提供的管理工具，它允許用戶輸入Transact-SQL語句、係統過程
、腳本文件以維護一個MSDE 2000的數據庫。MSDE組件允許應用程序開發人員用他們的應用程序分發SQL Server 2000關係數據庫引擎的複本。因為SQL Server 2000 Desktop Engine 中的數據庫引擎的功能與SQL Server各版本中的數據庫引擎相似，所以Desktop Engine單個數據庫的大小不能超過2 GB。
　　項目實施主要內容
　　熔鹽換熱器換熱能力評估
　　由於熔鹽流量無法直接測量，故隻能提供離線的換熱係數估算及可視化，即：對用戶提供的冷、熱re煙yan氣qi流liu量liang與yu出chu入ru口kou溫wen度du等deng參can數shu給gei出chu各ge種zhong工gong況kuang下xia的de換huan熱re係xi數shu估gu計ji，參can考kao換huan熱re器qi設she計ji的de通tong用yong圖tu表biao給gei出chu相xiang應ying的de可ke視shi化hua呈cheng現xian。目mu前qian按an流liu量liang和he估gu算suan出chu的de總zong傳chuan熱re係xi數shu作zuo平ping麵mian圖tu，傳chuan熱re係xi數shu按an等deng高gao線xian繪hui製zhi
，並bing按an故gu障zhang診zhen斷duan（即換熱器管路堵塞等引起的換熱能力下降）角度作出分析。
　　換熱器分析樣本選擇功能是為了用戶手工處理導入的Excel數據，並且可以拷貝所需的典型樣本。換熱的分析樣本選擇子窗口如圖3所示，用戶可以在其中定義考查樣本的起始時間和終止時間或直接選擇全部樣本分析
，然後通過設備維護經驗提供指定同一工期內初
、中、後期的時間段，以獲得充分的數據特征值。


圖3：換熱的分析樣本選擇子窗口


圖4：計算功能子窗口


圖5：換熱效果變化圖

　　換熱器的典型工況計算功能子窗口如圖4，可通過拷貝先前的庫中樣本值或手工輸入要考查的典型工況（此時允許將新記錄添入樣本庫），通過基本的熱力學方程可以求出該條記錄所代表的總換熱係數；lingyifangmian，youyushengchanguochengzhongraodonghexitongsuodailaidesuijixing，weizengqiangyonghuzhaxunjisuankexindu，yunxuyonghudingyixiangsiduhenglianghexiangguanjilushu，huoquyidingshuliangdexiangsiyangbenhouduihuanrenenglizuopingjunhuachuli，suodedaodehuanrexishuyangbenkeyibeizhijiezhidingweidianxinggongkuangdepingguzhi
，bingjiangqicunrupingguzhiliebiaoyizuoweitongxinghuanreqidecankaobiaozhun。
　　圖5dejiemianshiyonghusuozhaxundedianxinggongkuangxiahuanrexitongdehuanrexiaoguosuishijiandebianhua。jiyonghuzhixuyaoshurudianxinggongkuangdelengreliutirukouwenduheliuliang
，jiketongguodingyizuixiaozhaxunshijianjiangeheshuxingpianchayuzhi，dedaoqizhenggegongqianshijianpailiedexiangsigongkuangyunxingjieguojilu

，jitongguoxitongxiangtongshurutiaojianxiaguanchaqishuchuzaizhenggegongqizhongdebianhualaipingjiaxitongdeyunxingshuiping。yichuqiyangbenweijizhun
，keyihuodexitonghuanrexitongzaizhenggegongqizhongdexiangduibianhuajixiangduiliyinzi，gaicanshuyinggaikeyimanzuduihuanreqizhuangtaidepinggu。
　　酸霧控製器在線優化操作指導
　　zaishujuqushihuadejichushang，tiqujinwentaiyangbenhedantiaocaozuoqushicunruyouxiaoyangbenku，anshijianjiaquanhoujinxingmaodunyangbendetichuhejinzhongfuyangbendeguiyue。yunxingshianshedingjiangeshijianzidonggenjuxitongshangyouwendinggongkuang（如煙氣SO2含量、淨化後溫度、燒嘴燃氣用量、反應溫度等）的當前值
，首先查詢有效樣本庫中的最近似樣本，再取出曆史記錄中最優操作結果（在線酸霧檢測值）所對應的最優曆史操作提供給操作人員參考。
　　對於係統的非穩定單調工況
，根據曆史操作的單調趨勢給出操作建議。操作人員可以直接查詢所給出記錄的原始數據。另因控製量較少（矽油加熱溫度和壓縮氣閥門開度），可采用局部建模在線優化的方式給出操作趨勢性的建議。
　　酸霧控製穩態樣本表的查詢：（返回值）FogSearch（始時間，終時間）
；
　　樣本批量查詢：（返回值）FogSearch（工況位號典型值列表
，相似閾值（可選）

，個數（可選））
；
　　樣本相似查詢：返回值以二維數組形式（時間，位號值列表）存入內存變量待引用。
　　動力波過程數據可視化
　　由(you)於(yu)過(guo)程(cheng)數(shu)據(ju)波(bo)動(dong)較(jiao)大(da)，局(ju)部(bu)趨(qu)勢(shi)信(xin)息(xi)意(yi)義(yi)不(bu)大(da)，故(gu)對(dui)過(guo)程(cheng)時(shi)序(xu)數(shu)據(ju)直(zhi)接(jie)從(cong)實(shi)時(shi)庫(ku)采(cai)樣(yang)並(bing)采(cai)用(yong)線(xian)性(xing)或(huo)多(duo)項(xiang)式(shi)平(ping)滑(hua)濾(lv)去(qu)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)後(hou)
，按(an)用(yong)戶(hu)定(ding)義(yi)的(de)查(zha)詢(xun)時(shi)段(duan)和(he)間(jian)隔(ge)內(nei)給(gei)出(chu)（煙氣入口壓力、壓力損失、噴液壓力）之間的三維可視化呈現，並對用戶選擇區域的樣本給出二次多項式回歸的解析表達。


圖6：動力波過程數據穩態化的操作界麵

　　采用實時數據可視化可能遇到的問題是樣本點數過多，如果過多則需采用數據預處理模塊加以離散化並合並重複樣本。圖6是動力波過程數據穩態化的操作界麵
，提供趨勢化方法選擇（目前隻使用線性法），分fen段duan長chang度du防fang止zhi趨qu勢shi化hua過guo程cheng產chan生sheng過guo長chang或huo過guo短duan的de趨qu勢shi而er造zao成cheng穩wen態tai樣yang本ben的de失shi配pei。時shi序xu匹pi配pei允yun許xu偏pian差cha決jue定ding了le在zai存cun在zai大da時shi滯zhi情qing況kuang下xia由you位wei號hao組zu實shi時shi趨qu勢shi按an滯zhi後hou時shi間jian匹pi配pei為wei穩wen態tai樣yang本ben時shi的de條tiao件jian鬆song馳chi度du。
　　製酸濃度與操作工況關聯提取
　　采用離散化處理和APRIORI關guan聯lian規gui則ze提ti取qu，這zhe部bu分fen內nei容rong因yin相xiang關guan變bian量liang與yu酸suan霧wu控kong製zhi器qi大da部bu分fen重zhong合he
，因yin而er采cai用yong相xiang同tong的de趨qu勢shi化hua穩wen態tai樣yang本ben提ti取qu
，然ran後hou用yong關guan聯lian規gui則ze提ti取qu密mi集ji項xiang集ji。按an機ji理li分fen析xi目mu前qian製zhi酸suan濃nong度du的de關guan鍵jian影ying響xiang因yin素su是shi淨jing化hua溫wen度du和he燃ran燒shao器qi使shi用yong量liang，因yin前qian者zhe決jue定ding了le煙yan氣qi中zhong含han飽bao合he水shui量liang，後hou者zhe決jue定ding
leranqihoudairudeshengchengshuiliang。youyumuqianchaofuheshengchanqingkuangxiazhuyaoxiangguancanshudetiaozhenghuidailaijiaodadejingjichengben，yincizhinengdedaodingxingdecaozuojianyiyipanduanzuiyouxiaodetiaojieshouduan
，caiyongguanlianguizetiqujishukeyijiaohaodimanzuduilianxu

、按工況集中分布的數據分析需求。加入決策樹分析功能
，能輔助確定主要影響因素及優化操作趨勢。
　　實施效果
　　在zai株zhu冶ye和he浙zhe江jiang中zhong控kong軟ruan件jian公gong司si聯lian合he成cheng立li的de項xiang目mu組zu通tong力li合he作zuo下xia，曆li經jing現xian場chang調tiao研yan和he功gong能neng需xu求qiu分fen析xi，係xi統tong方fang案an設she計ji，係xi統tong軟ruan件jian開kai發fa，係xi統tong現xian場chang試shi運yun行xing與yu人ren員yuan培pei訓xun
，軟ruan件jian功gong能neng修xiu訂ding，於yu2006年2月正式投入運行
，所有模塊使用正常
，達到了預期的功能並取得了良好的結果。
　　軟件操作簡便，人機界麵友善，功能交互性能較強

；
　　實時數據采集模塊功能正常，運行穩定可靠
，在不影響FCS係統功能及服務器正常使用情況下可采集並保存滿足分析需求的實時數據
；
　　動力波數據可視化及壓降關聯變量二次多項式回歸模塊工作正常，顯示清晰操作方便，能夠達到輔助用戶分析設備操作特性的效果；
　　換熱係數計算及操作期分析功能正常
，結果基本符合現場情況，對設備狀態評估及維護有一定指導意義；
　　製酸濃度關聯規則及決策樹分析工作正常
，可視化效果良好，所提取的規則數量和質量較好，符合現場經驗
，基本達到輔助分析的效果；
　　酸霧控製模塊的曆史工況相似查詢結果正確
，最優操作建議的產生速度滿足在線指導的要求，依據充分，建議可靠。
　　結語
　　shujuwajuejishuzaigongyelingyuyingyong，duishishiduixiangdebeijingfenxihejichushujuyaoqiudoujiaogao。zaixiangmudekaifagongguanheshishiguochengzhong
，jinyouwanshandejishuluxianheruanjiankaifanenglishibugoude，haixuyaoyoujishurenyuandetonglipeihe
，congxuqiufenxi，ruanjiangongnengsheji，daoruanjiankaifatouyun

，zhenduiqiyexianchangjutiqingkuangshiquebaogongyeduixiangshujuwajuexiangmuzhenzhengfuwujishurenyuanchanshengjingjixiaoyideguanjian。caiyongdingzhifangshizhenduijutixuqiukaifashujuwajueruanjianzaigongyelingyushangshujiaoxianjinderuanjianjishuyingyong，yushangyelingyuzhenduitedingshujutijiaofenxibaogaodeshishifangshibutong，yonghuhuodekezhongyongdeshujuwajuegongjuhou
，keyizhenduibuduanbianhuadexianchangqingkuangjijizhudongdishishifenxiliucheng，jiyihuodeduixianchangxitongtexingdeshenrulejie。danshujuwajuejishutiquchudezhinengshigenjuxianchangjilushiyonggezhongshujuchulifenxishouduandedaodemoshitezheng，congjishujiaodushangruhejieshibingyingyongzhexietezhengzhishiyejiuduishengchanjishurenyuandezhishishuipingtichulegenggaodeyaoqiu。