一种盐田生产工艺数据采集及管理系统

摘要

本发明公开了一种盐田生产工艺数据采集及管理系统，包括泵站（1）、盐田生产数据采集装置（2）、Zigbee无线终端（3）、无线接收集发器（4）、生产设备管理器（5）、串口网络服务器（6）、局域网（7）、信息中心服务器（8）、数据处理分析软件（9），每座泵站（1）安装一套盐田生产数据采集装置（2），每套盐田生产数据采集装置（2）外接ZigBee无线终端（3）。本发明采用盐田数据自动采集系统，建立盐田系统数据库；实现盐田泵站运行实时监控，能实时监测到泵站的运行状态、输卤量、卤质等参数；生成盐田生产智能分析系统，达到了实时监控、将生产过程扩展到现代化工业管理层的目的。

说明书

技术领域

本发明属于盐类矿物生产领域，特别是涉及一种盐田生产工艺数据采集及 管理系统。

背景技术

钾肥等盐类矿物生产过程中，盐田是以卤水为原料进行盐类矿物生产的重 要设施，利用盐田日晒分离卤水中的一般盐类，进而加工生产化工产品，是盐 化工的生产工艺之一。盐湖盐田管理尤为重要，需要定时根据生产工艺，进行 盐田的抽卤、导卤、滩晒等工作。

盐湖分布较广，地跨数十公里，点多、线长、面广，无法通过有线方式进 行通讯联接。这样对每个泵站进行定时、定量工作，以及对每台抽水泵的控制 与实时监控变得非常困难，几乎无法实现实时监控。以前的工作方式是人为的 泵站驻守监控，电话汇报实时数据，给生产带来诸多的不便（图1为盐湖分布 示意图）。

发明内容

发明目的：设计一种盐田生产工艺数据采集及管理系统，实现盐田泵站运 行实时监控，建立盐田系统数据库，并对盐田数据进行自动采集和智能分析。

技术方案：一种盐田生产工艺数据采集系统，包括泵站1、盐田生产数据采 集装置2、无线终端3、无线接收集发器4、生产设备管理器5，其特征在于，

每座泵站1安装一套盐田生产数据采集装置2，每套盐田生产数据采集装置 2外接一个无线终端3；若干无线终端3通过ZigBee技术组成ZigBee无线网络， 各个无线终端3呈蜂窝式无线互联，完成各个泵站间的数据传输并将数据传输 到无线接收集发器4，再输送到生产设备管理器5中；

所述盐田生产数据采集装置2通过可编程控制器（PLC）完成泵站的数据采 集工作，对每台泵进行控制及流量计量；

所述无线接收集发器4安置在盐田上车间办公区机房，进行无线网络数据 接收；在此处还安装有生产设备管理器5，对接收数据进行汇总、分析处理；

一种盐田生产工艺数据管理系统，包括所述盐田生产工艺数据采集系统、 串口网络服务器6、局域网7、信息中心服务器8、数据处理分析软件9，其特 征在于，

串口网络服务器6通过串口接口与生产设备管理器5相连，再通过局域网7 将数据传输到信息中心服务器8中；数据处理分析软件9安装在信息中心服务 器8上；

所述数据处理分析软件9，实时显示盐田生产运行数据及运行状态，对盐田 数据进行处理，并提供查询、打印等数据处理功能，并与OA平台链接；个人计 算机通过OA平台监测各个泵站运行、输卤量、卤质等参数，达到了实时监控、 将生产过程扩展到现代化工业管理层的目的（图2为盐田生产工艺智能管理系 统结构示意图）；

所述数据处理分析软件9，由以下几个模块组成：

1）数据采集模块

利用无线网络及公司网域网络将现场数据采集到公司服务器中（主要指泵 的运行状态即流量浓度电流等值）生成生产监控基础数据库，工作流程框图如 图3；

2）卤质化验分析统计模块

该模块采用全分析法或火焰光度分析法制成表达式，以提高化验分析的正 确性，缩短分析计算的时间，提交工作效率同时自动生成工艺控制基础数据库， 该模块由分析数据录入、数据审核、查询、流计分析等组成，其工作流程框图 如图4；

3）气象监测模块

该模块负责将天气变化情况（温度、湿度、日照、风速、蒸发量）进行实 时记录，并利用局域网将数据同步写进公司数据库，形成气象温测基础数据库， 该模块由天气实时记录，日报表及天气变化曲线图等组成，其工作流程框图如 图5；

4）泵站运行状态实时监控流量分析模块

该模块主要功能是将以上模块采集的数据进行汇总、分类、分析后实时显 示到管理层的计算机桌面达到实时监控分析的目的，该模块由泵站运行状态监 控报表实时运行数据查询，泵站配置等组成。并提供查询、打印等数据处理功 能，其工作流程框图如图6。

本发明的优点和有益效果：本发明采用盐田数据自动采集系统，建立盐田 系统数据库；实现盐田泵站运行实时监控，能实时监测到泵站的运行状态、输 卤量、卤质等参数；生成盐田生产智能分析系统，达到了实时监控、将生产过 程扩展到现代化工业管理层的目的。

附图说明

图1是盐湖分布示意图；

图2是本发明盐田生产工艺数据采集及管理系统结构示意图；

图3是本发明数据处理分析软件数据采集模块工作流程框图；

图4是本发明数据处理分析软件卤质化验分析统计模块工作流程框图；

图5是本发明数据处理分析软件气象监测模块工作流程框图；

图6是本发明数据处理分析软件泵站运行状态实时监控流量分析模块工作 流程框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和 具体实施例对本发明进行详细描述。

一种盐田生产工艺数据采集系统，包括泵站1、盐田生产数据采集装置2、 Zigbee无线终端3、无线接收集发器4、生产设备管理器5，其特征在于，

每座泵站1安装一套盐田生产数据采集装置2，每套盐田生产数据采集装置 2外接一个无线终端3；若干无线终端3通过ZigBee技术组成ZigBee无线网络， 各个无线终端3呈蜂窝式无线互联，完成各个泵站间的数据传输并将数据传输 到无线接收集发器4，再输送到生产设备管理器5中；

所述盐田生产数据采集装置2通过可编程控制器（PLC）完成泵站的数据采 集工作，对每台泵进行控制及流量计量；

所述无线接收集发器4安置在盐田上车间办公区机房，进行无线网络数据 接收；在此处还安装有生产设备管理器5，对接收数据进行汇总、分析处理；

一种盐田生产工艺数据管理系统，包括所述盐田生产工艺数据采集系统、 串口网络服务器6、局域网7、信息中心服务器8、数据处理分析软件9，其特 征在于，

串口网络服务器6通过串口接口与生产设备管理器5相连，再通过局域网7 将数据传输到信息中心服务器8中；数据处理分析软件9安装在信息中心服务 器8上；

所述数据处理分析软件9，实时显示盐田生产运行数据及运行状态，对盐田 数据进行处理，并提供查询、打印等数据处理功能，并与OA平台链接；个人计 算机通过OA平台监测各个泵站运行、输卤量、卤质等参数，达到了实时监控、 将生产过程扩展到现代化工业管理层的目的（图2为盐田生产工艺智能管理系 统结构示意图）；

所述数据处理分析软件9，由以下几个模块组成：

1）数据采集模块

利用无线网络及公司网域网络将现场数据采集到公司服务器中（主要指泵 的运行状态即流量浓度电流等值）生成生产监控基础数据库，工作流程框图如 图3；

2）卤质化验分析统计模块

该模块采用全分析法或火焰光度分析法制成表达式，以提高化验分析的正 确性，缩短分析计算的时间，提交工作效率同时自动生成工艺控制基础数据库， 该模块由分析数据录入、数据审核、查询、流计分析等组成，其工作流程框图 如图4；

3）气象监测模块

该模块负责将天气变化情况（温度、湿度、日照、风速、蒸发量）进行实 时记录，并利用局域网将数据同步写进公司数据库，形成气象温测基础数据库， 该模块由天气实时记录，日报表及天气变化曲线图等组成，其工作流程框图如 图5；

4）泵站运行状态实时监控流量分析模块

该模块主要功能是将以上模块采集的数据进行汇总、分类、分析后实时显 示到管理层的计算机桌面达到实时监控分析的目的，该模块由泵站运行状态监 控报表实时运行数据查询，泵站配置等组成。并提供查询、打印等数据处理功 能，其工作流程框图如图6。

本发明具体应用技术包括：

1）PLC可编程控制系统

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它 采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计 时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。在此PLC通过电流变送器采集到泵的运行电 流，通过泵的工作电流得知泵的远行情况，间接计算出泵的流量，完成泵站的 数据采集。

2）工业485网络技术

利用标准的485接口ModBus通讯协议，完成PLC可编程控制与无线ZigBee 终端点对点的通讯。

3）无线ZigBee网络技术

无线网络传输层采用ZigBee网络模式，无线链路上总是半双工式通信，用 一条天线作发射或接收，但非两者在同一时间。不过，本项目使用模块可以通 过分时的方式达到串行通讯的收发缓存端口（UART）端的同时发射和接收。

发射（RF TX）缓存和接收（RF RX）缓存，每一缓存提供100bytes暂时存 储的地方，数据可以从两个方面同时抵达。发射数据来自UART，以及接收数据 来自射频设备（RF）链路经天线而来。当天线正在接收无线数据时，它不能在 同一时间发射无线数据，因此，将要发射的数据可暂时存储在发射缓存里，而 收到数据就堆放在接收缓存内。只要RF端数据流停止，无线模块将天线从接收 切换至发射，并且将发射缓存内的数据发送到大气去，与此同时，UART倒空接 收缓存，把里面的数据传输给接收设备（在这里，具体指无线接收集发器）。 该技术用来实现数据的无线传输，组成稳定的无线数据传输网络。

4）生产设备管理器（汇集器）

生产设备管理器（汇集器）安装在盐田上车间办公区机房内，无线接收集 发器接收到来自各个泵站的数据并传输给生产设备管理器（汇集器）。生产设备 管理器（汇集器）自动解析ZigBee无线网络数据交换，将无线网路数据交换变 成标准的工业485网络数据通讯上传给串口网络服务器。使得工业无线网络数 据交换转变为标准的ModBus协议通讯。对网络数据进行集中数据处理，集中上 传数据。

5）光纤以太网技术

利用光纤以太网指利用在光纤上运行以太网LAN数据包接入SP网络或在SP 网络中进行接入技术。通过串口服务器将数据送入集团光纤网络内，进行数据 网络传输，将设备管理器中的数据输出到中心机房数据库服务。

6）数据库处理技术

建立专业的数据库系统，开发专业的数据处理分析软件，将生产过 程中的实时数据集成到了生产系统中，使得在管理系统中，对现场实 时生产情况进行监控、数据分析、设备管理等任务，提高了现代化企 业的实时管理性，并提供查询、打印等数据处理功能。

本发明建立了盐田数据自动采集系统，实现盐田泵站运行实时监 控，能实时监测到泵站的运行状态、输卤量、卤质等参数，建立盐田 系统数据库，生成盐田生产智能分析系统，达到了实时监控、将生产 过程扩展到现代化工业管理层的目的。