基于RTDB的铅酸蓄电池回收再利用企业SIS系统研究＊

孟昕元 ，范 峥，孟庆春

（1.河南机电高等专科学校，河南 新乡 453000；2.河南新飞电器有限公司，河南 新乡 453002）

铅酸蓄电池由于其性价比高、功率特性好、高低温性能优越、运行安全可靠、回收技术成熟以及铅的再利用率高等优点，长期以来一直是产量最大的电池产品，其产值及销售额占二次电池的70%。

然而，如果废旧铅酸蓄电池处理不当，很容易造成严重的环境污染，并威胁到人类健康。

目前，中国是全球铅用量的第一大国，已成为全球铅酸蓄电池的生产基地，大力发展废旧铅酸电池回收再利用技术，减少污染和资源消耗，提高资源利用率，有利于我国产业结构调整，对节约资源、保护环境具有重要意义。

我国虽然废旧铅酸蓄电池的回收利用工作起步较早，但由于种种原因，其回收技术却发展缓慢。目前，少数企业的技术水平虽有所发展，但与世界发达国家比较，差距仍然很大，有待进一步缩小。

目前，我国大型铅酸电池回收再生企业的基本处理技术主要采用整只废电池机械破碎分选法，首先将整只电池破碎并分成板栅、铅膏、废酸液、废塑料和废隔板等几部分。板栅通过熔炼直接做成合金或粗铅锭以资再利用；而对含硫铅膏则首先采用脱硫预处理技术进行脱硫，再分别还原回收铅；废酸液经过废水处理池处理后重复利用；塑料则经过清洗洁净后作为副产品外售。这种方法总体与国外差别不大，其工艺和设备总体上也基本可以达到国际先进水平。但是，国内企业信息化程度普遍比较低，存在一些普遍性的问题，如信息化和一体化程度较低，目前虽然有不少企业建立了管理网络，但大多数与控制层脱节。而在更深层次上，能够将企业结构调整以及先进管理理论与控制技术相融合的是寥寥无几。与此同时，由于企业发展进度和规划的问题，在同层次上往往存在多个功能或结构具有很大差异的系统，其间的配合性很差，信息交换效率低下，而且缺乏开放性、灵活性、标准化程度低。不少企业往往同时存在常规仪表、工控机、PLC和DCS等，且相互之间数据通讯非常困难，从而造成设备互换性、集成度差，在很大程度上影响了企业效率的提高。利用现代信息技术对企业进行管控一体化改造，从而提高生产效率和综合运营水平，实现节能减排已成为企业发展的当务之急。

在互联网技术和信息技术高速发展的今天，企业管控目标的实现必然离不开网络信息技术的支持，因此，要将新型管控模式、标准体系、业务流程在基于信息化技术的平台上与信息化生产和管理高度融合，存在两方面的问题，一方面整体的管控体系和模式要和信息系统整体架构符合，另一方面，信息化平台架构也要满足整个企业管控模式与协同的需求，两者相辅相成实现集中管控的目标。

为消除控制设备之间的信息孤岛现象，搭建统一的生产实时／历史数据库平台，使生产过程信息在全厂范围内实现共享，将生产过程数据和分析结果提供给MIS系统，必须构建结构合理、性能稳定的厂级信息监控系统（SIS：Supervisory Information System）。

1 SIS系统实时数据库模型与作用

SIS系统的首要功能是向现场操作人员提供运行指导信息，同时为管理者提供决策依据，把数据变成决策；然后是实现设备在线优化运行分析和指导，使设备以最佳的状态运行，从而提高效率、运行的经济性和工作可靠性；同时通过对全厂运行成本实时动态地进行核算和设备运行状态分析，使经营管理者能够及时做出正确决策，从而提高管理水平。

系统通常由三部分组成，即数据采集系统（包括硬件设备的驱动连接和实时调度），实时／历史数据库以及建立在数据库服务器上的各种应用软件。

实时数据的采集作为整个SIS 系统的基础，负责为系统的上层应用（企业级数据库等）提供足够的信息支持使其能够正常工作。其关键工作在于对底层硬件设备实现数据通讯和有效调度，数据接口作为在第三方监控系统和SIS 网络之间的数据桥梁，其技术水平和工作效率将会在很大程度上影响到整个信息系统的性能。

SIS中，实时数据库作为实现数据源、数据加工、发布三大功能的统一平台，是SIS 的基础核心部分。在本系统中其主要工作是通过各种数据接口采集到各个底层控制系统的实时数据，将其保存到历史数据库中的同时，把实时、准确的数据提供给SIS的高级应用部分，并提供历史数据的追忆能力。

本系统采用pSpace实时数据库，其结构模型如图1所示。

pSpace实时数据库系统主要由数据库服务器、客户端和专用工具三部分组成：其中，服务器（pSpace Server）是整个数据库系统的基础，负责主要工作，其中主要包括实时数据处理、数据服务请求、历史数据的条件存储、数据统计与处理、事件管理、调度、资源管理和系统配置等。pSpace Admin：对服务器进行远程在线管理和配置等工作的设定，包括数据库基本结构和数据结构远程组态、用户与安全管理、底层实时数据采集组态、报警与事件记录组态、日志记录、计算引擎组态和系统性能监控等；pSpace所提供的计算引擎用于对底层数据进行二次计算及高级统计分析，支持第三方数据库和分布式计算。数据服务（pSpace Data Service）为第三方软件访问pSpace实时数据库提供了标准接口（包括OPC、DDE、ODBC、ADO 等）；外部编程工具（pSpace COM SDK）提供基于COM 技术的开放式编程接口。pSpace DAServer作为数据采集器负责对生产过程进行数据采集以便为SIS系统提供最基础的支持，能够自动对网络通信的负荷进行平衡，并为断线数据提供缓冲。

图1 pSpace实时数据库结构模型

SIS系统的主要功能是底层控制系统的数据，并据此通过专用软件实现运行优化和性能分析、设备故障诊断及设备寿命管理等功能，对全厂的生产过程和运行设备进行优化管理，并为监控人员提供运行指导和决策依据。在保证安全生产的基础上，通过最优化控制策略确保设备状态达到最优，使其潜能得以充分发挥，从而保证整个生产过程在安全、稳定、经济的状态工作，最终达到效益最大化的目标。

2 SDAL平台架构设计

由于生产过程中实时数据结构简单，但是数据量庞大，本系统采用典型的三层软件架构：表现层、中间业务层和数据库层。SIS 系统的架构如图2所示。

图2 SIS系统的架构

图2的系统软件架构中，前端界面表示层采用.Net技术开发；中间层包括业务逻辑层和数据访问层两个子层，业务逻辑层采用.Net Remoting开发，通过提供.Net Remoting 接口供客户端调用来完成业务处理；数据访问层则采用ADO 技术开发，通过OLE DB 访问实时／历史数据库。

由于大部分现场的数据存在编码方式、数据结构、数据长度、数据定义甚至于原始数据库等方面的差异，随着信息技术的发展提高，信息化系统的开发人员面临的各种问题也日益加重。为了提高数据处理效率，消除上述现场数据之间存在的差异，需要设计作用于中间层的灵巧型数据访问层SDAL（Smart Data Access Layer）来完成该功能。否则，使用这些数据的应用程序将不得不采用复杂的定义和接口独立完成数据库的访问、数据的存取和转换，这将大幅度增加开发复杂度和成本；此外，让不同的应用程序直接与各种数据源进行连接也可能带来数据安全方面的隐患，如违规操作或错误的数据干扰等。

SDAL的主要功能是：以层次结构的厂级数据模型为核心统一命名不同来源的现场数据，并提供检索和保存服务；根据需求对数据提供多种预处理、检验和协调方法以保证数据的一致性；对应用程序的各种事件（包括日志、警告、运行状态等）进行集中管理并提供事后查询。

SDAL 系统由三个部分构成：SDAL 服务，设备模块管理和事件管理。

SDAL服务启动时会载入整个工厂的结构模型的配置文件，并按照该模型对相应的数据源进行有效配置；设备模块管理可以使工程师方便地增加、删除模块，为模块增减参数，以搭建工厂的树形结构，也可以对数据进行检验；事件管理可以使配置工程师对应用程序进行管理，通过查看日志文件了解应用程序的工作状态并进行事故追忆。

SDAL 系统的架构图如图3所示。

图3 SDAL系统架构

3 结语

在上述平台上针对废旧铅酸蓄电池回收再利用领域这一特定用户的需求，对其整个生产过程进行合理规划，可以有效地实施管控一体化项目。该系统的实施可以对全公司范围内产品和资源的生产量、使用量（消耗）、库存及与能源消耗有关的数据进行实时的采集和存储，并对上述数据进行统计和分析，同时可以提供给有关领导和部门作为生产指挥与调度的依据，以达到合理生产、节能降耗并减少污染的目的。

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