化工过程监督系统的制作方法

1.本发明涉及化工监督技术领域，具体地涉及一种化工过程监督系统。


背景技术：

2.在化工产业生产过程中存在易燃、易爆、有毒、强腐蚀的气体，也时刻面临高温、高压、高流速的环境。因此，需利用先进测量手段以及监督方法，对装置和设备的建设和运行状况，进行监督、检查、检测、评价和调整，以提高化工产业生产装置运行可靠性、保障企业安全、稳定、清洁运行。
3.但是，化工产业技术监督涉及的范围较广，涵盖工程建设、生产准备和生产运行全过程，包括工程建设监督、生产准备和试车监督、生产运行监督、设备监督、电气监督、仪表监督、安全环保监督及热电中心监督共八大类监督专业，每个监督专业下又可细分多个二级专业监督，最终可细化为多达几十个专业的监督细则。各专业监督专业性强，监督内容繁多，监督数据来源复杂，监督范围、监督内容及主要监督指标差异较大，给专业监督系统开发带来较大难度。
4.若针对每类专业监督都进行单独开发，每类专业监督都需要经过监督内容分析溯源、监督数据采集处理、监督画面设计实现的过程，系统开发周期会比较长，对专业监督需求变化的响应效率会比较低，同时存在大量的重复性开发工作，不利于系统后期的运行维护。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种化工过程监督系统，用以解决上述的现有技术中针对每类专业监督都进行单独开发，每类专业监督都需要经过监督内容分析溯源、监督数据采集处理、监督画面设计实现的过程，系统开发周期会比较长，对专业监督需求变化的响应效率会比较低，同时存在大量的重复性开发工作，不利于系统后期的运行维护的问题。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种化工过程监督系统，包括：服务器端、与服务器端连接的显示端和监督客户端；所述服务器端包括：
7.监督信息配置模块，响应于监督客户端的监督请求，确定监督配置信息；
8.数据采集处理模块，用于基于所述监督配置信息，从业务系统采集化工过程参数，以及对采集到的化工过程参数进行处理；
9.监督展示样式确定模块，用于基于所述监督配置信息，输出展示样式信息；
10.专业监督展示模块，用于基于预设通用展示规则、展示样式信息和经过处理的化工过程参数，输出专业监督信息。
11.可选的，所述监督配置信息包括：企业运行模态图配置信息、装置设备重要参数配置信息、监督设备类别配置信息、监督内容配置信息和监督指标配置信息。
12.可选的，所述业务系统包括：化工设备管理系统、化工生产执行系统、化工安全管控系统、化工能源管理系统、化工实验室管理系统和dcs系统。
13.可选的，所述展示样式信息包括：设备实时参数展示表样、煤进厂计量展示表样、水平衡测试展示表样和水质化验结果展示表样。
14.可选的，所述预设通用展示规则包括：运行模拟图展示规则、实时监测展示规则、业务监督内容展示规则和预设期限监督指标展示规则。
15.可选的，所述专业监督信息包括：金属监督数据、电气监督数据、煤质监督数据和水监督数据。
16.可选的，所述金属监督数据包括：设备参数监测数据、设备检验数据、设备维修数据和设备故障及缺陷修复数据；
17.所述电气监督数据包括：电气参数监测数据、预防性试验数据、仪器仪表检验数据和仪器仪表故障及缺陷修复数据；
18.所述煤质监督数据包括：煤进厂计量数据、煤进厂化验数据、煤入炉化验数据和煤设备定期检定数据；
19.所述水监督数据包括：给水排水系统监测数据、水计量数据、水采制样数据和水化验数据。
20.可选的，对采集到的化工过程参数进行处理，包括：
21.确定化工过程参数的合规性、有效性，并基于化工过程参数的合规性、有效性对数据进行清洗；
22.基于清洗后的数据，按预设计算规则计算得到监督指标值。
23.可选的，所述服务器端还包括：报警输出模块，用于在清洗后的化工过程参数不满足对应的预设阈值范围时，产生报警信号。
24.可选的，所述服务器端还包括：数据存储模块，用于对所述化工过程参数、所述展示样式信息和所述专业监督信息进行存储。
25.本技术方案中，首先根据监督请求从业务系统中获取对应的化工过程参数，并基于所述监督配置信息，输出展示样式信息，最后基于预设通用展示规则、展示样式信息和经过处理的化工过程参数，输出专业监督信息，在实现化工过程全面监督的同时满足专业监督需求，实现精细化监督，保障企业生产安全运行；另外，本技术方案的监督系统还具有稳定性高、响应效率高、系统维护方便的优点。
26.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
28.图1是本发明提供的化工过程监督系统的结构示意图；
29.图2是本发明提供的化工过程监督系统中服务器端的结构示意图；
30.图3是本发明提供的化工过程监督系统的实现流程图；
31.图4是本发明提供的金属监督的示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
33.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致相等”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
35.图1是本发明提供的化工过程监督系统的结构示意图；图2是本发明提供的化工过程监督系统中服务器端的结构示意图；图3是本发明提供的化工过程监督系统的实现流程图；图4是本发明提供的金属监督的示意图。
36.由于化工产业技术监督涉及的范围较广，涵盖工程建设、生产准备和生产运行全过程，包括工程建设监督、生产准备和试车监督、生产运行监督、设备监督、电气监督、仪表监督、安全环保监督及热电中心监督共八大类监督专业。不同专业监督的内容差异比较大，比如金属监督容包括金属材料监督、焊接质量监督、金属部件档案、设备检修计划、设备检验情况及设备故障缺陷情况；煤质监督内容包括原料煤/燃料煤的进厂计量、进厂化验、入炉化验及计量/采制样设备的检定等；电气监督内容包括绝缘监督、电测监督、继电保护监督、励磁监督及电能质量监督等；水监督内容包括给水排水系统、水计量、水采制样、水化验等。
37.对各专业监督内容进行分析，发现监督内容与专业性质紧密相关，但从监督内容的信息性质来看，可以归结为两类，即定性信息和定量信息。定性信息一般难以直接给出量化数据，需要专业监督人员通过相关资料的查阅或到现场勘查，结合专业经验知识进行综合分析后，才能给出评判结果，比如企业日常监督工作开展情况、企业仪器仪表存放规范情况等；而定量信息是可直接从设备或其他业务系统直接采集到的量化数据，比如设备的实时温度、压力值，原料煤/燃料煤的化验数据等，对这些数据经过分析溯源，确定数据来源于哪个专业系统，数据的获取周期，数据的获取接口方式，可通过自动采集程序来实现自动采集。本发明主要针对定量信息给出专业在线监督的自动化采集、处理及展示的实现方案。
38.如图1-3所示，本发明实施例提供一种化工过程监督系统，包括：服务器端、与服务器端连接的显示端和监督客户端；所述服务器端包括：
39.监督信息配置模块，响应于监督客户端的监督请求，确定监督配置信息；
40.数据采集处理模块，用于基于所述监督配置信息，从业务系统采集化工过程参数，以及对采集到的化工过程参数进行处理；
41.监督展示样式确定模块，用于基于所述监督配置信息，输出展示样式信息；
42.专业监督展示模块，用于基于预设通用展示规则、展示样式信息和经过处理的化工过程参数，输出专业监督信息。
43.具体地，在本实施方式中，监督客户端可以设置为手机、平板电脑等，能够根据输入指令产生对应的监督请求，并将监督请求发送至服务器端的监督信息配置模块，监督信
息配置模块根据监督请求在预设的监督配置信息中确定出监督过程中需要运用到的监督配置信息；在监督信息配置模块确定了监督配置信息后，数据采集处理模块根据监督配置信息所需的参数，从业务系统采集化工过程参数，以及对采集到的化工过程参数进行处理；监督展示样式确定模块，基于所述监督配置信息，输出展示样式信息；专业监督展示模块，用于基于预设通用展示规则、展示样式信息和经过处理的化工过程参数，输出专业监督信息。其中，预设通用展示规则可以设置为不同监督配置信息下对应的表格的位层叠等分布规律。另外，显示端可以设置为显示屏等，能够对专业监督信息实现实时的现实。
44.其中，展示样式信息为根据各专业在线监督展示效果要求，通过可视化的工具设计的对应的监督样式文件，比如设备实时参数展示表样、煤进厂计量展示表样、水平衡测试展示表样及水质化验结果展示表样等。
45.由于在化工生产过程中，会产生众多的工艺参数数据，且参数实时更新，数据量较大，因此，在进行监督的过程中如果对所有的数据进行获取，会导致数据处理量过大，无法满足监督的时效性和稳定性。故仅需要向系统获取与监督请求相关的化工过程参数，以减少数据量。
46.进一步地，所述监督配置信息包括：企业运行模态图配置信息、装置设备重要参数配置信息、监督设备类别配置信息、监督内容配置信息和监督指标配置信息。
47.在本实施方式中，将监督配置信息划分为企业运行模态图配置信息、装置设备重要参数配置信息、监督设备类别配置信息、监督内容配置信息和监督指标配置信息五种，优选的，在监督过程中，五种监督配置信息相互配合，通过灵活多样的配置涵盖各专业的在线监督范围，满足不同专业监督信息的获取，实现完整的监督。其中，企业运行模态图配置信息包括企业生产图运行相关数据，装置设备重要参数配置信息包括装置设备的名称、工艺参数等相关数据，监督设备类别配置信息包括设备所属的种类等数据，监督内容配置信息包括具体的监督事项，如对温度、湿度等监督项，监督指标配置信息包括温度的正常指标范围、湿度的正常指标范围等数据。
48.更进一步地，监督信息配置模块具体包括：企业运行模态图配置子模块、装置设备重要参数配置子模块、监督设备类别配置子模块、监督内容配置子模块和监督指标配置子模块。企业运行模态图配置子模块用于输出企业运行模态图配置信息；装置设备重要参数配置子模块用于输出装置设备重要参数配置信息；监督设备类别配置子模块用于输出监督设备类别配置信息；监督内容配置子模块用于输出监督内容配置信息；监督指标配置子模块用于输出监督指标配置信息。
49.进一步地，所述业务系统包括：化工设备管理系统、化工生产执行系统、化工安全管控系统、化工能源管理系统、化工实验室管理系统和dcs系统。
50.进一步地，所述展示样式信息包括：设备实时参数展示表样、煤进厂计量展示表样、水平衡测试展示表样和水质化验结果展示表样。
51.进一步地，所述预设通用展示规则包括：运行模拟图展示规则、实时监测展示规则、业务监督内容展示规则和预设期限监督指标展示规则。
52.更具体地，所述运行模拟图展示规则包含了生产运行总貌图、罐区总貌图、生产调度总图、装置总貌图和装置工艺流程图等设置的位置、排列的先后顺序等规则；其中，运行模拟图展示画面的特点是图形可视化强、实效性高，主要通过高仿真图形化界面实时模拟
企业生产装置及工艺的运行过程，实时展示各个关键部位的参数值，比如公用工程装置前的厂外原水流量，经过装置处理后的循环水补水流量、废水排放流量等。
53.所述实时监测展示规则包含了参数实时列表、参数变化曲线和参数异常统计表等设置的位置、排列的先后顺序等规则；其中，由于实时参数监控展示画面的特点是信息量大、实效性高，通过列表、曲线的方式进行展示，能够直观的进行展示和对比。
54.所述业务监督内容展示规则包含了汇总分析图表、设备定期检验列表、设备试验记录表和原料产品化验报告等设置的位置、排列的先后顺序等规则；具体地，业务监督内容主要是生产管理、设备管理及安全管控等业务管理过程的动态信息，包括物料进厂计量及化验情况、设备定期检定情况、设备试验情况、风险隐患整改情况等。业务监督内容展示画面的特点是表现形式丰富、实效性不高，主要通过多样化的形式展示各专业业务开展情况，比如要监督水平衡测试情况，需要通过多列头方式对比展示输入水量(新水量、循环水量、串联水量)与输出水量(循环水量、串联水量、排水量、漏失水量、水量)的变化情况，同时需要以图表方式汇总分析各类业务数据，帮助专业监督人员快速了解全局。
55.所述预设期限监督指标展示规则包含了月度监督指标、季度监督指标和年度监督指标等设置的位置、排列的先后顺序等规则。具体地，定期监督指标需要定期通过主要指标情况对各专业的运行管理情况进行评判，比如金属监督的主要指标包括设备(部件)缺陷处理率、设备(部件)缺陷消除率、锅炉压力容器定期检验率、压力管道定期检验率及安全阀等附件检验率等；煤质监督的主要指标包括入厂煤检进率、检质率等；而水监督的主要监督指标包括全厂水平衡测试记录、全厂水重复利用率、管网漏损率、废水达标率及中水回用水质合格率等。定期监督指标展示画面的特点是周期性强、展示内容丰富、后台自动计算指标。指标的监督周期包括月、季或年，不同专业指标的监督周期有所差异。监督指标需要在日常专业监督数据基础上，按照业务规则要求自动计算出各周期的指标值。
56.进一步地，所述专业监督信息包括：金属监督数据、电气监督数据、煤质监督数据和水监督数据。
57.进一步地，所述金属监督数据包括：设备参数监测数据、设备检验数据、设备维修数据和设备故障及缺陷修复数据；
58.所述电气监督数据包括：电气参数监测数据、预防性试验数据、仪器仪表检验数据和仪器仪表故障及缺陷修复数据；
59.所述煤质监督数据包括：煤进厂计量数据、煤进厂化验数据、煤入炉化验数据和煤设备定期检定数据；
60.所述水监督数据包括：给水排水系统监测数据、水计量数据、水采制样数据和水化验数据。
61.具体地，以金属监督为例：需要实现对厂区进行金属监督，则通过监督客户端输入与金属监督相关的指令，如代号、编码等，监督客户端产生对应的监督请求，并发送至监督信息配置模块，监督信息配置模块响应于监督客户端的监督请求，确定出与金属监督相关的监督配置信息；数据采集处理模块，用于基于所述监督配置信息，从业务系统采集与金属监督相关的化工过程参数，并对采集到的化工过程参数进行处理；监督展示样式确定模块，用于基于与金属监督相关的监督配置信息，输出与金属监督相关的展示样式信息；专业监督展示模块，用于基于预设通用展示规则、展示样式信息和经过处理的化工过程参数，输出
专业监督信息。因此，在本实施方式中，监督请求分为四种，分别于专业监督信息的数量对应。
62.更具体地，如图4所示，包括以下方法：
63.金属监督信息配置：对金属监督的设备运行模拟图、设备重要指标、监督设备类别及主要监督指标进行配置，系统根据配置内容动态生成在线监督数据存储物理表。
64.金属监督表样设计：根据金属监督关注内容设计监督内容展示表样，表样包括设备实时参数表样、设备检验记录表样、设备检修记录表样、设备计划性维修表样、设备外委维修表样、设备故障维修表样、设备缺陷修复表样及指标运行情况表样等，表样的信息项来源于金属监督信息配置内容。
65.金属监督应用场景构建：给四类预设通用展示规则配置对应的相关参数，构建出金属监督应用场景，包括设备运行模拟图、重要参数实时监测、设备检验情况、设备检维修情况、设备故障及缺陷情况及主要监督指标情况等。
66.数据采集整理服务：根据金属监督信息配置内容，自动从对应的业务系统采集数据，并根据业务规则对监督指标进行计算，为金属监督应用场景提供数据服务。
67.金属在线监督：用户登录系统，即可通过金属监督应用场景在授权范围内实时、在线监督金属部件的生产运行及管理情况
68.进一步地，对采集到的化工过程参数进行处理，包括：
69.确定化工过程参数的合规性、有效性，并基于化工过程参数的合规性、有效性对数据进行清洗；
70.基于清洗后的数据，按预设计算规则计算得到监督指标值。
71.具体地，计算监督指标值具体为根据各专业监督指标的计算规则要求，动态加载计算方法，按照周期要求自动计算各专业主要监督指标值。
72.针对实时数据的处理逻辑如下：首先系统配有实时数据配置表，按单位、专业、取值范围等特征进行定义，此类数据量非常大，要达到每分钟数十万次的处理速度，系统通过使用redis内存数据库和多线程来解决数据的逻辑处理，根据不同企业，定义同结构的不同的超限数据表，针对不同企业启用不同的线程做逻辑处理，若出现异常数据记录到不同的异常表中。
73.对于来自其他业务系统的数据，系统使用定时调度任务将业务数据同步到系统的数据库中，定时调度任务每次会将源系统中更新的数据增量同步到本系统。至此，完成监督数据的获取工作。
74.对于定期指标的计算，由于单位不同、工况、工艺等情况均不同，导致计算方法有差异，我们根据指标的复杂程度将指标区分为基础指标、复合指标、衍生指标。基础指标为可直接对应到业务数据的某个字段的指标，无需计算；复合指标是需要由基础指标经过简单的计算公式计算的指标；衍生指标为以上两种指标通过一定逻辑规则衍生出的指标，计算逻辑更复杂。为了提高系统的健壮性和可维护性，降低各模块的耦合，系统使用工厂模式和策略模式来进行系统设计，因此系统设计做到了可拆卸(pluggable)，避免日后维护的大量开支。使用策略模式，具体策略必须暴露出去，而且还要由上层模块初始化，与迪米特法则有冲突，维护的工作量会非常大。工厂方法模式可以产生指定的对象，由于工厂方法模式要指定一个类，我们引入一个配置文件进行映射以产生对象。
75.进一步地，所述服务器端还包括：报警输出模块，用于在清洗后的化工过程参数不满足对应的预设阈值范围时，产生报警信号。
76.所述服务器端还包括：报警输出模块，用于在清洗后的化工过程参数不满足对应的预设阈值范围时，产生报警信号，显示端在接收到报警信号后，产生弹窗、声音报警等，以实现报警提醒。
77.进一步地，所述服务器端还包括：数据存储模块，用于对化工过程参数、展示样式信息、预设通用展示规则和专业监督信息进行存储。
78.具体地，对系统在监督过程中各个参数进行存储，以作为历史数据进行分析，同时保证能够实现后续的数据溯源。
79.在构建系统时，还运用到一下关键技术：基于已设计好的数据库表建立映射关系，满足前台的业务展示需要，实现业务逻辑，但是不同的专业、不同的业务数据、不同的逻辑，会带来很大的工作量。因此，将设计模式的思想运用到系统设计中，大幅减少开发工作，提高适配性、可延展性。
80.模板技术
81.模板技术从本质上来说，它是一个占位符动态替换技术。是通过组织网页模板和数据，返回一个动态的网页。本方法使用的vue从本质上说就是模板技术。
82.由于系统中包括与不同监督专业相关的各类统计图表、图形、查询维度，所以需要在一个页面上妥善地安排不同的图形区域、统计区域和查询条件输入区域。应用模板技术可以方便地实现这一功能，即对多区域、多种图表进行图面自定义选择进而根据选择展示数据内容。具体实现方法如下：
83.使用echarts中的环形图、柱状图、折线图，地图完成图例化图形；element布局模块实现了整个页面的基础布局，element中的图标实现了页面中的个别图标展示，elemenet的表格模块完成数据表格展示；datav的边框实现了页面中的标题动画效果；html原生标签和css完成基本的样式调整和布局。
84.使用模板技术能够达到以不变应万变的效果，定义一套可配置的数据源、图形展示方法、不同的查询维度，配合各专业监督的数据返回，达到了使用一套模板，展示多个专业、多个维度和多种图形的目的，大大提高了开发的效率，节省了工作量、增加了加载速度。
85.代码复用技术
86.模板方法模式是一种代码复用技术，它在类库设计中尤为重要，它提取了类库中的公共行为，将公共行为放在父类中，而通过其子类来实现不同的行为，使用继承来实现代码复用。在父类中形式化地定义一个算法，而由它的子类来实现细节的处理，在子类实现详细的处理算法时并不会改变算法中步骤的执行次序。此方法可实现一种反向控制结构，通过子类覆盖父类的钩子方法来决定某一特定步骤是否需要执行。另外在模板方法模式中可以通过子类来覆盖父类的基本方法，不同的子类可以提供基本方法的不同实现，更换和增加新的子类很方便，符合单一职责原则和开闭原则。
87.本方法中，定义了监督内容和指标的统一定义类，而每项监督指标如何计算则放在子类中来实现，不同的指标对应不同的算法、不同的子类，增加指标则增加子类，子类的行为根据主类的中定义好的专业、指标编码来区分。
88.监督内容灵活构建
89.化工专业在线监督的定量信息内容比较广，数据来源比较分散，比如设备的温度、压力等实时参数来源于dcs，设备的台账、定期检验情况及设备的预防性试验情况来源于化工设备管理系统，而原料煤/燃料煤、水的化验情况来源于化工生产执行系统及实验室管理系统。通过对在监督的定量信息进行分析归类，提供统一、灵活的监督信息配置方式，满足各专业具体监督需求。按照专业监督情况，分别设置监督内容及监督表，对每个监督内容可定义多个监督表其汇总分析表样，用于展示汇总分析图表；对每个监督表，可定义多个监督项目，每个监督项目可配置编码、名称、数据类型、数据长度及精度，并配置其数据来源。基于在线监督信息配置，系统动态构建在线监督的数据存储物理表，后台数据采集处理服务自动从对应业务系统采集数据并整理入库，前台展示组件自动动态加载监督内容表样，实现在线监督数据自动采集、处理及展示的一体化流程。
90.指标计算服务动态注入
91.采用计算服务组件化的方式来动态计算获取各专业重点关注的监督指标，指标间的运算关系使用单独的服务来表达，系统将不同指标的运算关系灵活配置后，根据不同的运算和统计规则，按照专业和单位灵活处理。指标计算算法能够结合指标的即时数据、平均数据、累计数据，同时也能和装置设备相关联，结合装置的工艺特性，将复杂的逻辑处理关系简化为一个服务包，并将结果自动推送到前台。计算服务可动态扩充，新增指标的计算服务不影响已存在的服务的正常运行，新增装置或者新增指标均能够按指定算法进行扩展。
92.以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
93.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
94.本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
95.此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。