宝钢计算机管理系统共分为4层,习惯称为L1、L2、L3、L4层,其中L1层以仪表和电气设备为主,也就是所谓的基础自动化;而L2层是指过程控制计算机系统,主要是负责复杂的过程控制、模型计算、报表统计汇总以及与L3层及部分L4层的数据通信;L3层主要包含区域管理机系统,功能上接收L2层生产管理信息,经过整理汇总后将实绩上传至L4 层;L4 层可以通常理解为整体产销系统,包括生产合同、物料信息、库存、生产计划等整个生产销售流程。早期,宝钢曾经出现过L1～L5层,其中L5层又称为企业战略层,通过L4 层的数据分析、整合后,数据发送L5层,提供给企业战略研发。现在,随着数据存储设备和数据处理速度的大幅提升,L5层的概念已经逐渐淡化。

（6）新疆油田环保钻井液体系满足直接排放或二次利用要求，对环境无毒性无污染、符合环保要求、可用于生活敏感区域钻探施工，解决环境敏感区域钻探的环保要求，为油气勘探提供技术支持，具有重要的现实意义。

高炉过程控制计算机系统属于L2层级,主要功能包括:对L1层级数据的采集通讯、与L3层数据通讯、与焦化等其他L2层数据通讯,上料数据处理系统、本体数据处理系统、设备数据处理系统、热风炉数据处理系统、出铁数据处理系统、报表数据处理系统等,还有很重要的是人机界面部分,将采集来的数据经过处理、计算后呈现给用户,为用户进行生产操作时提供数据支撑。

1 数据采集

宝钢高炉过程控制计算机系统的数据都是由L2过程计算机系统向L1基础自动化层主动采集,宝钢高炉控制系统L1大部分采用的是日本的恒河基础自动化设备,L1、L2之间通过OPC的方式进行通信,其中又分为两大类采集方式:一类为定周期数据采集,即L2以定周期模式向L1采集数据,周期间隔可以由系统管理员设定,宝钢高炉过程控制计算机系统中常用的包含1、5、10、30、60 s等,图1中“60000”表示60 000 ms,即1 min;第二类为事件触发采集,即发生某个事件后系统才去采集相应的数据,如事件不发生,则数据不需要采集,这个事件可以是数据本身变化,也可以是其他相关事件。

由于OPC存在跨平台等原因,所以宝钢采用了工业现场数据集成的IO Server系统,它支持对不同现场仪表设备数据的采集,能够支持标准的数据接口规范,对采集的数据按照一定的方式组织管理,并将数据报送到上层的服务器。IO Server系统介于现场仪表设备与上层的过程控制计算机系统之间,属于中间接口层程序。

图1 扫描周期配置表 Fig.1 Scan period allocation table

(2) 增加过去任意时间段(注:生产人员根据实际情况进行设定,目前值为24 h)某一特定温度点上升或者下降幅度,例如在图4中,光标停留在工位号为312122的热电偶点,右上角呈现出相应信息。

在高炉生产过程中,因为生产过程完全封闭,是由很多的、类似黑匣子的未知反应过程堆积在一起,因此监控难度很大。而在高炉过程计算机系统中,不光有送风流量、富氧流量、煤粉喷吹量、送风压力、炉顶压力等直接可以实时观测的、单一的参数,也有很多依据推理、经验总结的很多模型计算参数,例如:透气性指数、校正焦比、燃料比等。

（3）通过以下三点来稳定溶液的向上托力：设计循环流量380～450m3/h来稳定流量；将除镉槽内部DN500的玻璃钢进液管延长，形成向下切口；当溶液进入反应器时，在进液口受阻流板阻挡，形成收缩型，流量相同的情况下，流速增加，溶液的冲击力加大；把原来的除镉搅拌机电机功率由22kW提到30kW，搅拌机轴及桨叶保持不变。

2 数据处理

通过IO Server采集上来的数据进入过程控制计算机系统后,一般需要经过多次处理后才能呈现在高炉L2层生产画面中,一般可以分为:过滤清洗、数据预处理、深加工。

2.1 过滤清洗

经过多道工序处理后的最终数据需要通过各种各样的形式通过人机界面呈现给操作工,这些数据可以保存数据库,也可以不保存。呈现形式根据画面监测周期、数据采集频率、数据对比性等多种因素而不同。如图3热电偶数据监视画面中,操作工对热电偶数据的关注,不只关心当前热电偶的温度,还要关心与之相邻热电偶的温度,因此在画面上呈现的热电偶数据分布图类似于在高炉炉身的物理分布,这样可以使操作工一目了然。

图2 数据过滤配置表 Fig.2 Data filter allocation table

2.2 数据预处理

数据预处理一般包括现场数据的均值计算、最大(小)值的保留、方差计算等。

(1) 均值计算:高炉过程控制计算机保留的数据均值包含:1、5、10、60 min,一个班,一天,极少数据需要保存月均值。

四是加大新技术应用。根据小流域资源禀赋和功能定位，山水林田湖综合整治，污水、垃圾、厕所、河道、环境同步治理，加强水源地污水处理、生活垃圾资源化利用、农业面源污染防治、小型水体近自然修复、河岸（库滨）带治理技术的推广应用，打造最美小流域、最美乡村。

(3) 方差计算:对于一些比较重要的参数,生产人员认为值波动的大小也是影响高炉稳定生产的重要因素,因此会在系统中加入对这些重要因素的方差计算,例如一氧化碳利用率,系统每个小时都会基于分钟均值做方差计算。

(2) 最大(小)值保留:高炉炉身炉缸的热电偶温度对于高炉炉缸的厚度有很重要的参考价值,因此高炉过程控制计算机对于热电偶温度等数据保存了历史最大值、历史最小值以及最大值和最小值出现对应的时间,以便为生产人员提供更详尽的分析数据支撑。

2.3 模型计算

以宝钢1号高炉炉身热电偶数据采集为例,炉身共有热电偶1 000多个,全部以1 min定周期的方式从L1系统读取,数据读取信息均配置在相关数据库表中,以方便后期系统完善与修改。

3 输出人机界面

过滤清洗就是对异常数据进行剔除,由于高炉炼铁生产的现场环境相对较差,现场的测量仪表和热电偶等设备长期处于这种高温、灰尘的环境下,信号极易出现偏差、突跳,甚至于设备失灵、损坏,因此,在过程控制计算机系统里要对数据进行初筛,以排除这种不良干扰。如果干扰一直存在,就应该考虑更换仪表设备。如图2数据过滤配置表中工位号为bsc_crt_004_004的现场热电偶点,给它定义的最小值为0,最大值为1 200,也就意味着如果采集来的值高于1 200,系统认为此热电偶已经失真,没有实际意义,随即对读取的数值做丢弃处理。

图3 热电偶数据监视画面 Fig.3 Surveillance appearance of the thermocouple data

后来,依据生产人员对于数据监控的要求和设想,增加了对于热电偶数据的纵向比较,即温度与历史数据的对比变化,主要包括以下几方面内容:

(1) 增加历史最大值及对应时刻,热电偶的当前温度对生产人员固然十分重要,因为温度的高低说明炉身冷却效果好或者坏,而历史最大值则表明了炉缸侵蚀的程度。

IO Server系统通过封装OPC服务接口实现对提供OPC服务仪表设备和监控系统的数据采集功能;报送部分采用基于TCP/IP协议的Socket通信,有效地解决了客户应用程序直接用OPC接口程序获取数据的跨平台问题;在保证系统实时性的基础上提供有效的数据保护机制、维护机制,保证在网络不稳定的情况下报送数据的完整性,从而突破传统基于OPC数据采集的局限。

(3) 增加画面中上升温度最高的3个点显示,这样就可以使操作工重点关注这一面上百个点中哪些点上升最快,并依据这些信息做相应的生产操作,必要时可能需要减风减氧减产。

国土资源信息是重要的基础国情信息，在国家实施网络强国战略中发挥着不可替代的重要作用。国土资源海量数据存储管理又是国土资源信息化的关键，其研究有着非常重要的理论意义和应用价值。云存储是下一代的存储模式，云存储与国土资源海量数据结合的国土云研究和应用是国土资源事业改革发展的必然要求，国土云正处于建设应用阶段，尚有许多理论、技术有待进一步深入研究。

如前文所提及，朝代的更替使更多文人雅士甘为隐居山林，造就了他们不问世事的心性，那么绘画以自娱便成了其乐趣。这些画家作画并不再为生计，也不为任何功利，只求自得其乐，故绘画的功用性渐渐只留在了朝廷之中，乡野平民们只顾得抒自己胸中逸气，自讨墨趣，功用性的绘画便成为宫廷画师的专利，而那些常年只呆在珠光宝气里的画师画匠画工们，哪里还有几个留得灵气，所以很容易就被乡野里的隐士们的才气所掩盖了。

巴克夏正要往下跳，何副书记出来了，在灯火阑珊中踉踉跄跄地走了。我不由得松了口气 ，但不知刚才发生了什么事情。

(4) 增加当前页面上升温度超过5 K的温度点集合显示,这样就可以使操作工重点关注这一面上百个点中哪些点上升最快,并依据这些信息做相应的生产操作,必要时可能需要减风减氧减产。

图4 炉缸侧壁砖衬电偶温度监视表 Fig.4 Blast furnace hearth sidewall thermocouple monitoring screen

4 结语

任何应用系统都离不开输入、处理、输出,计算机系统更是如此,高炉过程控制计算机系统将L1侧海量的基础自动化数据作为输入,经过多重计算等各种内部处理后,将最终数据通过现场的终端画面提供给生产监视人员。现在是大数据时代,主张对数据做深层次的数据分析和数据挖掘,我们也在研究如何将大量的生产数据与生产操作工的专家知识结合起来,让沉睡在系统中数据活起来,真正做到数据为人所用,充分利用宝钢自己的数据做好自主开发的高炉专家系统。