严晓东 宋智伟

（新余钢铁集团有限公司 自动化部，江西 新余 338001）

1 概述

高炉数据分析系统是以实时生产数据为支撑，通过数据采集、计算、分析与数据统计来反映高炉的生产情况。

2 设计开发背景

目前,高炉炉况分析数据主要来自于生产监控画面的实时数据、历史趋势和每天的人工报表数据。由于监控画面显示和历史趋势的数据源存在实时性和局部性，不能反应出高炉冶炼整体情况的完整性。虽然每天的报表数据能解决这一问题，但是要从这些大量的纸质报表中进行数据提炼、分析，效率低下，且这种传统的依靠操作工日复一日的手动抄录数据存在较多缺点。

2.1 手工抄录数据易出现差错。

2.2 数据出差错后追溯难度大。

2.3 不便于对历史数据进行查询。

2.4 不便于管理人员对高炉现场的生产情况进行实时跟踪。

2.5 与公司推行的无纸化办公理念相违背。

2.6 无法满足当前公司的信息化发展需求，更无法为今后的大数据分析提供可靠的数据来源。

高炉数据分析系统正是为了解决上述问题而设计开发的，该系统操作便捷、数据来源可靠、计算分析准确，系统稳定运行，整体上提高了二铁厂的工作效率。

3 高炉数据分析系统简介

3.1 系统架构

二铁高炉数据分析系统的主要系统流程为：

（1）架设KEPWare EX OPC 服务器，通过其内置驱动与不同品牌PLC 进行连接，再由自定义开发的数据采集程序，将OPC 服务器内相关设备的有效数据读取出来保存到服务端数据库的实时表中，并实时同步更新。同时可利用KEPWare EX OPC 服务器平台自带的客户端应用界面，能够直观的进行管理、监视和控制不同的自动化设备和软件应用程序。KEPWare EX OPC 自带了多种函数、支持加减乘除运算和逻辑运算，可对数据进行处理后形成新的数据源，供后续使用。

（2）通过数据处理中间件程序将数据库中的实时值进行处理和计算后，通过定时器按小时写入历史表中。

（3）前台页面调用后台方法将数据展示在前端页面中，供用户参考、操作。

系统主要流程如图1 所示。

图1 系统流程图

3.2 系统主要模块介绍

3.2.1 登录模块及首页

高炉数据分析系统的登录模块主要有两大权限：高炉操作工权限和管理员权限，其中每个账户只能查看对应高炉的数据，管理员权限可以访问4 座高炉的所有数据和调度日志模块，但不能对数据进行任何操作。进入系统后，页面左边是目录树形式，展示所有高炉的功能操作。系统页面中右以图形化形式展示了四座高炉的利用系数、每日产量以及槽下料仓的实时配料情况。

3.2.2 高炉报表模块

每个高炉的报表分为八大部分：

（1）高炉作业数据：分为高炉作业情况（图2）和出铁情况（图3）两部分。高炉作业情况展示高炉操作及炉状的关键数据，其中探尺料线反映是整点前15 分钟内的最大料线，送风风温是整点一个小时内的平均风温，这些运算通过OPC 内置函数经运算得出。出铁情况展示高炉的出铁情况，如炉次、出铁时间、铁量、铁水温度、检化验数据等。

图2 高炉作业数据

图3 高炉出铁数据

（2）炉顶数据：每小时记录一次，显示高炉炉顶设备料罐、阀箱、气密箱等数据。

（3）炉体温度数据：每小时取值一次，展示高炉炉体各标高内外环和中心的温度数据,并通过运算得出当天高炉炉体各标高内外环和中心的温度平均值。

（5）能源消耗数据：每小时取值，显示高炉风、水、电、气等能源每小时的消耗量和累计消耗量。同时实时显示风、水、电、气等能源点的瞬时流量。

（6）槽下上料数据：记录并显示每一批料对应槽下料仓各料种重量，炉顶布料参数等，如图4。

图4 槽下上料数据

（7）操作日志：为高炉操作工提供手动录入界面，对高炉风量变更、休风、配料情况、槽下外排、记事等情况进行记录。

（8）经济技术指标：根据二铁厂提供的公式对高炉各项经济技术指标进行每日统计，同时也可查询以往的历史技术指标。其中发电量与入炉煤量需操作人员手动输入，输入完成后再进行相关的计算。其系统画面如图5 所示。

图5 经济技术指标

3.2.3 调度日志模块

调度日志分为调度日志、铁水磅记录，根据二铁调度现有纸质报表，开发出格式相同的电子报表。然后将各种不同的数据源整合成一条完整的符合要求的数据并填入报表模板中。报表中一部分数据来源于其它的信息化系统，如铁前MES 系统，产销MES(一钢检化验部分)，另一部分数据则来源于系统中的高炉报表模块。

4 技术创新

4.1 帆软报表

村里也有水井，一条巷子走到岔道就有一口，井水是专用来吃的。有了自来水后，井口就封上了。井口太浅，怕孩子追逐玩耍时落进去。

传统的报表开发技术很难满足高炉数据分析系统中复杂的调度日志报表和生产报表，这些报表往往是样式不太规则，数据来自多个不同的地方，并且可能需要对数据在报表中进行一些相对复杂的处理。最终经过研究发现帆软报表设计器可根本解决这一问题。

帆软报表设计器是一款集数据展示(报表)和数据录入(表单)功能于一身，用于快速构建企业信息系统的Java 报表软件。

其主要优势如下：

（1）报表三层架构设计。FineRepor 报表软件采用主流的三层架构模式进行设计，只需要在开发人员的电脑上安装设计器，设计完后，将工程部署到服务器上即可，其他用户可通过浏览器直接访问，提高了开发效率。

（2）多源数据关联。由于高炉生产的复杂性，需要众多数据来为高炉生产情况的分析提供支撑，而这些数据的来源繁多，用传统的B/S 开发模式很难实现相对应的功能，尤其是动态数据的处理。

FineReport 报表软件提供了异构数据源模型、Excel+绑定数据列的报表设计模型等，使得行列对称；同一张报表的数据可同时来自多个数据表，多个不同的数据库，或者多个不同的用户自定义数据视图，然后在报表中可直接相互运算形成最终的报表。

（3）支持多种数据库连接。FineReport 报表支持多维数据库，支持多种数据库数据源，如Oracle、DB2、SQLServer、MySQL、Sybase、Informix 等主流的关系型数据库；支持通过JDBC的方式直接连接数据库，或通过JNDI的方式与应用服务器共享数据连接。

4.2 vue 框架的使用

Vue 框架是近几年兴起的一种轻量级软件框架。Vue 框架的使用大大提高了开发人员的开发效率，且其集成了很多第三方UI 库，开发者可直接使用。另外使用vue 框架还能大大提高页面的访问速度，且高炉数据分析系统采用的是前后端分离的开发模式，这不仅提高了系统开发效率，也减轻了后期系统维护带来的压力。

5 系统运行效果

5.1 二铁高炉数据分析系统的投用后，原本需要大量人工操作和手动记录的各类高炉生产数据现在都会自动记录和保存，历史记录可随时追溯，极大地减少了高炉操作人员的人工操作，提升了工作效率，真正实现无纸化办公。

5.2 在任何一台客户端电脑上，都可以方便的访问服务器的数据，客户端可以进行在线数据的查询，高炉的管理人员和调度人员能更方便的观察数据以分析高炉生产情况，更快作出决策。

5.3 由于高炉生产数据可自动记录并计算相关技术指标，相比于人工操作更准确快捷，各类实时数据、历史数据、统计数据一应俱全，保证了生产数据的完整性和准确性。为二铁厂贯彻落实优岗减员，降本创效政策提供了有力支持。

6 结论

二铁数据分析系统自2020 年5 月在第二炼铁厂全面投运至今，系统运行稳定。系统的上线使用极大的提高了二铁厂的工作效率，也使其管理精度和管理水平上到了新的台阶。侧面的还减少了纸张等耗材的使用，降低了办公成本，这也与公司提倡的“降本创效”，“无纸化办公”相吻合。为公司“升级改造 冲千亿”目标助力，更为新钢公司未来信息化、智能化发展打下坚实的基础。