大型鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)的建立及能耗分析方法研究_圖文

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文大型鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)的建立及能耗分析方法研究姓名:王昊鵬申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):控制理論與控制工程指導(dǎo)教師:杜秀華20020117上海交通大學(xué)碩士論文大型鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)的建立及能耗分析方法研究摘要本文以解決我國大型鋼鐵企業(yè)的高能耗問題為研究目標(biāo),以寶鋼能源中心的能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)為研究背景,詳細(xì)討論了如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)建立適應(yīng)現(xiàn)代化大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展需要的能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng),并在對幾種常用的鋼鐵企業(yè)能耗分析方法進(jìn)行系統(tǒng)剖析的基礎(chǔ)上,將一種智能化的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到了鋼鐵企業(yè)能源消耗的建模、構(gòu)序與預(yù)測過程中,為鋼鐵企業(yè)的能耗分析問題提供了一種新型的

2、解決方案。寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)由任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)、報表子系統(tǒng)及OLAP子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)采用分布式客戶機(jī)/N務(wù)器體系結(jié)構(gòu),有機(jī)地運(yùn)用了先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及OLAP技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對能源中心內(nèi)各種能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息及各種動力管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息的無紙化歸檔管理與查詢功能,集成了對各種計劃、管理、決策類報表的編制與查詢功能,并在大型鋼鐵企業(yè)中首次成功地實(shí)現(xiàn)了主要能源信息的數(shù)據(jù)倉庫和在線聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP系統(tǒng),從而為寶鋼能源中心的工作人員提供了方便、靈活的信息傳遞、存儲和查詢方式,為管理人員提供了高效、可靠的決策支持手段,為建設(shè)適合大型鋼鐵企業(yè)發(fā)展需要的現(xiàn)代化能

3、源中心奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。鋼鐵企業(yè)的高能耗問題不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)的高成本,同時也會造上海交逐大舉碩士論文成資源盼滾費(fèi)和對環(huán)境的污染,甚至嚴(yán)重影響鋼鐵企遂的可持續(xù)發(fā)震。為了實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降糕,在本世紀(jì)劾進(jìn)一步縮小與世界先進(jìn)國家鋼鐵工業(yè)的能耗差距,尋求鋼鐵企業(yè)能耗分析的新方法和有效途徑是極其必要的。模糊理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能化科學(xué)理論和毳拜究方法酶不斷發(fā)鼴,力銷鐵企藏能耗分析提供了薪靜途徑。本文首先分折了摸糊神經(jīng)耀絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn),并將一jfII改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用到了鋼鐵企業(yè)的能耗分析過程中,對鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的影響因索進(jìn)行了建模、預(yù)測和定量分析。關(guān)鍵字:能源中心,ESEOS,能耗分析,噸鋼綜

4、合能耗,模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上海交通大學(xué)碩士論文DESIGN OF THE ENERGY MANAGEMENT SYSTEMoF STEEL INDUSTRYAND RESEARCH OF ENERGY ANALYSISABSTRACTIn order to reduce the high energy consumption of our countryS steel industries,we discuss in details in this paper about how to use the advanced information technologies to establish th

5、e energy management and analysis system which can meet the needs of the quick development of modern steel industries.And then,on the basis of illuminating several methods of energy consumption analysis,we make use of a Fuzzy-NeuralNetwork framework on the modeling、sorting and predicting process ofen

6、ergy consumption and provide a new method for the analysis of energy consumption.The energy management and analysis system is composed of threesub systems.We use the distributed Client/Server framework to build thisadvanced system,computer,database,network and system and integrateOLAP technologies i

7、nto it.It is the first successful application made up of data warehouse and OLAP technique in steel industries.Wi廿l this system,we provide the staffs of the energy center of Bao Steel with anand querying energy easy and flexible way on transmitting,storing上海交通大學(xué)碩士論文information.Simultaneously,we make

8、 a solid foundation of building amodem energy center that can meet the needs of thedevelopment of steel industries.The high energy consumption of steel industries would not only lead to high cost,but also waste natural resources and pollute the environment. It would counteract the continuous develop

9、ment of steel industries at the same time.In order to reduce the energy consumption,we need to search for some new methods on analysis of energy consumption.The development of fuzzy theory and neural network provides US such a newnetwork way.In this paper,we analyze the feature of the Fuzzy-Neuralne

10、twork first.Then,we make use of an improved FuzzyNeuralframework into the modeling、predicting and analyzing process of energy consumptionKeywords:Energy Center,ESEOS,Analysis ofEnergy Consumption Energy Consumption per ton of steel,Fuzzy-Neural Network上海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究

11、工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名t鰳日期:2。三年I,q?7-H上海交通大學(xué)學(xué)位論文版投使用授權(quán)書本學(xué)位論文露嚳突全了瓣學(xué)校蠢關(guān)保露、嫠弼學(xué)位論文豹緞定,潲意攀梭保留并崗溪髹青關(guān)幫f藏糨椽滋交論文戇復(fù)印拳黎魄子凝,允誨論文被凌藤覯蔣闋。零天授校上海交遙丈學(xué)可默褡本學(xué)位論文豹全部袋黎分蠹容壤入有關(guān)數(shù)據(jù)瘁避行檢索,可以采魍影印、臻印或鏹描等笈鋪手羧保存髑匯編奉學(xué)譙論文。保褰函在三軍鰓密囂溪藤本援寢書。本學(xué)位

12、論文滿于苓舔整曩。<游在以上方框內(nèi)手丁“4”學(xué)位論文赭簽名搿指刪嗍:務(wù)研鼗鬻:弦i年t箕2爭霞基嬲:姑年f胃;手霹f2上海交通大學(xué)碩士論文第一章緒論1.1引言鋼鐵企業(yè)是資源密集型產(chǎn)業(yè),多年來鋼鐵企業(yè)的能源消耗約占全國能源消耗總量的10%,列第三位。高能耗不僅會導(dǎo)致高成本,同時也會造成資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染,甚至嚴(yán)重影響鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,解決高能耗問題,已成為鋼鐵企業(yè)在“十五”期間的重要戰(zhàn)略任務(wù)之一。要解決鋼鐵企業(yè)的高能耗問題,目前迫切需要解決的兩個問題是:建立現(xiàn)代化的能源中心所謂現(xiàn)代化的能源中心,是集能源管理與能源系統(tǒng)工程、計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、軟件工程與人工智能等于一體

13、的現(xiàn)代化能源管理手段,也是一種利用先進(jìn)的電子、信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的有力工具。它可以通過高速數(shù)據(jù)網(wǎng)在線采集能源數(shù)據(jù),利用電子計算機(jī)統(tǒng)一管理企業(yè)的能源購入、轉(zhuǎn)換、分配和使用諸環(huán)節(jié),監(jiān)視能源設(shè)備的安全運(yùn)行,實(shí)時進(jìn)行能源介質(zhì)的工序調(diào)度平衡工作,綜合實(shí)現(xiàn)企業(yè)的能源需求預(yù)測、優(yōu)化分配、合理利用、計劃平衡、自動控制和決策分析,從而能夠行之有效地為鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗工作服務(wù)。掌握科學(xué)、有效的能耗分析手段在鋼鐵生產(chǎn)流程中,影響企業(yè)能耗的因素很多,而且各因素之間的相互作用非常復(fù)雜,因此很難對各種因素對企業(yè)能耗的影響程度進(jìn)行合理估計。只有掌握科學(xué)、有效的能耗分析手段,對企業(yè)能耗指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的全面的定量分解剖析,才

14、能明確企業(yè)節(jié)能降耗的方向,為制定能耗控制措施和指導(dǎo)生產(chǎn)工藝節(jié)能奠定基礎(chǔ)。下面的兩節(jié)中,我們將就上述兩個問題分別進(jìn)行分析,從而引出本文的論述范圍和研究目的。上海交通大學(xué)碩士論文1.2鋼鐵企業(yè)現(xiàn)代化畿源中心的建設(shè)問題自從能源管理中心(簡稱能源中心在日本鋼鐵企業(yè)出現(xiàn)以來,由于其良好的經(jīng)濟(jì)效益,使得各國越來越多的鋼鐵企業(yè)相繼建設(shè)這樣的中心,我國的寶鋼,早在20世紀(jì)70年代,就開始從日本引進(jìn)能源中心技術(shù)。本節(jié)將以寶鋼為例,討論我國大型鋼鐵企業(yè)能源中心的管理現(xiàn)狀、存在問題以及解決方案。1.2.1寶鋼能源中心簡介寶鋼是一個特大型鋼鐵企業(yè),能源是寶鋼生產(chǎn)的心臟和動脈。寶鋼生產(chǎn)所需的能源介質(zhì)有電力、水、重油、各

15、種煤氣、蒸汽、氧、氮、氬等17種,能源介質(zhì)的流程見圖1,2.1.1所示。能源介質(zhì)管網(wǎng)遍布全廠,線路長達(dá)數(shù)百公里,供應(yīng)生產(chǎn)的能源介質(zhì)晝夜不息、變化頻繁,形成了能源介質(zhì)系統(tǒng)性強(qiáng)、產(chǎn)供用同時完成、等量平衡困難、運(yùn)行動態(tài)變化復(fù)雜、信息量大等特征,而且能源產(chǎn)供用具有連續(xù)型流程業(yè)的特點(diǎn)。能源的流通構(gòu)成了寶鋼生產(chǎn)的動脈。它們的安全運(yùn)行、穩(wěn)定供應(yīng)是全廠生產(chǎn)的保證。圖1.2.1.1寶鋼能源介質(zhì)流程E海交通大學(xué)砸士論文寶鋼對能源供需管理的總要求是:安全運(yùn)行,穩(wěn)定供應(yīng),有效利用。寶鋼的用能特點(diǎn)可以概括為:1.品種多,有電力、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、中低壓蒸汽、重油、氧、氮、氬、原水、工業(yè)水、過濾水、純水、軟水

16、、飲用水、循環(huán)水、排水共17種;2.用量大,年耗標(biāo)準(zhǔn)煤幾百萬噸:3.同步生產(chǎn)使用二次能源,要求二次能源供應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定;4.能源之間轉(zhuǎn)換住強(qiáng),如果轉(zhuǎn)爐煤氣不足,則采用合成轉(zhuǎn)爐煤氣,保證轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)的穩(wěn)定性,還有高爐煤氣代煤,焦?fàn)t煤氣代油等;5嚴(yán)禁發(fā)生事故,一旦發(fā)生故障,也要能及時排除,防止擴(kuò)大,使對全局的影響減到最小程度;6.能源涉及到方方面面,供應(yīng)必須滿足生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的要求,系統(tǒng)性強(qiáng)。因此,寶鋼的能源管理是一個多元的綜合性系統(tǒng)工程,要求能對信息迅速傳遞、及時反饋、集中監(jiān)測并控制能源潮流。擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的能源中一tL',在寶鋼生產(chǎn)中具有特殊意義,它雖然不直接承擔(dān)生產(chǎn)加工,但卻是全廠生產(chǎn)的心臟和

17、動脈。為此寶鋼設(shè)立了能源中心。能源中心集計算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程、網(wǎng)絡(luò)通訊及管理科學(xué)于一體,采用現(xiàn)代化方法,對二次能源的發(fā)生設(shè)備和能源使用進(jìn)行集中統(tǒng)一的系統(tǒng)管理。1.2.2寶鋼能源中心的地位和功能寶鋼能源中心管理包括動力(除煤外、電力、水道三大部分的能源介質(zhì),全廠性的環(huán)境監(jiān)測裝置也設(shè)在能源中心。能源管理范圍是從能源的發(fā)生處(或接受處到各級能源使用工廠的入口處。能源中心作為寶鋼總廠的一個組成部分,其地位和作用如圖1.2.2.1所示。目前,寶鋼能源中心采用實(shí)時監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)(EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對寶鋼全廠的各種主要大型能源設(shè)施,如變電站、水泵站、煤氣加壓站、煤氣混合站、蒸汽管網(wǎng)等的實(shí)時監(jiān)控、在線生產(chǎn)調(diào)整

18、;EMS 采集分布在2l平方公里的廣大地域內(nèi)的主要過程信息量多達(dá)11525點(diǎn)。EMS系統(tǒng)的建成和運(yùn)行為寶鋼能源的安全運(yùn)行、穩(wěn)定供應(yīng)提供了有效的手段和途徑。6上海交通大學(xué)碩士論文生產(chǎn)計劃曰生產(chǎn)計劃日能源計劃統(tǒng)計監(jiān)控圖1.2.21能源中m在總廠中的地位和作用EMS系統(tǒng)的歷年運(yùn)行,為寶鋼積累了豐富的能源運(yùn)行數(shù)據(jù),但EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和管理模式為典型的實(shí)時監(jiān)控管理系統(tǒng)形式,還缺乏有效利用這些數(shù)據(jù)資源對能源系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行深入分析的功能。寶鋼能源中心的主要功能可概括為:(1根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)計劃編制能源供需計劃;(2對各種能源進(jìn)行潮流監(jiān)視和供需調(diào)整;(3對重要的能源設(shè)備進(jìn)行遙測、遙控操作,實(shí)現(xiàn)集中操作管理;

19、(4通過聯(lián)絡(luò)指令裝置對各生產(chǎn)廠、各能源設(shè)備生產(chǎn)崗位、能源設(shè)備巡檢人員進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系和發(fā)布調(diào)整指令,使能源設(shè)備合理運(yùn)轉(zhuǎn),充分而高效地利用各種能源;(5能源系統(tǒng)發(fā)生異常和事故時,進(jìn)行能源系統(tǒng)緊急調(diào)整處理,防止事故擴(kuò)大,保證生產(chǎn)和設(shè)備的安全;一旦發(fā)生全廠性的事故(如臺風(fēng)、火災(zāi)、大潮汛時,能源中心還可以起到防災(zāi)指揮中心的作用;(6能源中心的計算機(jī)進(jìn)行能源信息采集處理、監(jiān)視報警、預(yù)測控制等工作,并制作和打印各種能源生產(chǎn)報表;(7收集廠內(nèi)、外的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和定點(diǎn)氣象觀測數(shù)據(jù)。上海交通大學(xué)碩士論文1.2,3寶鋼能源中心的管理現(xiàn)狀與存在問題寶鋼能源中心的實(shí)時監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)(EMS系統(tǒng)采用分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

20、,對鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的一次能源和二次能源及余熱利用等實(shí)現(xiàn)了分散控制和集中管理,為使煤氣、電力、蒸汽等諸多能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換、互為補(bǔ)充,節(jié)能運(yùn)行,建立了系統(tǒng)硬件、軟件的有效基礎(chǔ)。EMS系統(tǒng)的歷年運(yùn)行,在能源介質(zhì)主要信息的采集、基礎(chǔ)自動化和運(yùn)行監(jiān)控方面發(fā)揮著其不可替代的重要作用。然而,EMS系統(tǒng)作為一個特大型在線監(jiān)控系統(tǒng),對能源系統(tǒng)管理決策的支持能力有一定的局限性。主要表現(xiàn)在:(1各種管理報表的編制方面。EMS系統(tǒng)完成的報表功能為固定格式的日報、月報、準(zhǔn)點(diǎn)報等。能源中心技術(shù)人員在編制各種報表時,對EMS數(shù)據(jù)的利用還停留在閱讀EMS的打印報表,人工選擇、輸入供需月報編制所需的數(shù)據(jù)階段,對各種

21、報表的使用停留在文件處理方式,實(shí)現(xiàn)各種報表的編制工作量大,對報表中積累的數(shù)據(jù)再利用率低,難以實(shí)現(xiàn)已有報表匯總數(shù)據(jù)的查詢和分析。(2近期能介數(shù)據(jù)利用方面。EMG系統(tǒng)對能源中,tL,技術(shù)人員只提供幾種特定格式的數(shù)據(jù)查詢功能,而且,使用人員需對EMS系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牧私?能介數(shù)據(jù)導(dǎo)出和再使用困難,所以,技術(shù)人員要利用這些數(shù)據(jù)做分析相當(dāng)不便。(3歷史能介數(shù)據(jù)利用方面。EMS的數(shù)據(jù)備份為數(shù)據(jù)文件,有其特有的命名方法,文件內(nèi)數(shù)據(jù)以EMS定義的信號標(biāo)識加以區(qū)別。要了解這些數(shù)據(jù)的定義和文件的定義方式需要大量的時間,要利用這些數(shù)據(jù)做分析,更需要大量的編程工作。因此,能源中心技術(shù)人員對EMS的歷史數(shù)據(jù)利用變得相當(dāng)困難

22、。(4對信息的覆蓋面方面。EMS主要實(shí)現(xiàn)對寶鋼重要能介設(shè)備狀態(tài)的遙測、遙控和主要能介過程信息的采集。寶鋼中小型能源設(shè)備的操作仍為人工現(xiàn)場操作、對操作信息的記錄和管理為紙面形式,難以進(jìn)行設(shè)備操作情況的查詢和統(tǒng)計,缺乏對各種設(shè)備操作進(jìn)行科學(xué)管理的有效手段。上海交通大學(xué)碩士論文1.2.4建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性從上-+節(jié)中對寶鋼能源中心管理現(xiàn)狀及存在問題的分析可阻看出,雖然寶鋼能源中心通過EMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了寶鋼一次能源、二次能源及余熱利用等的集中控制監(jiān)測和管理,但EMS系統(tǒng)屬于監(jiān)控管理系統(tǒng),其提供的信息和功能的主要面向能源中心調(diào)度室的現(xiàn)場操作人員,旦定制報表、信息查詢以及數(shù)據(jù)分析等功能有限。

23、為使能源中心技術(shù)室人員也能夠有效地利用EMS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗分析,為優(yōu)化能源利用和管理服務(wù),必須按能源管理的需求,系統(tǒng)規(guī)劃、開發(fā)新的系統(tǒng),以滿足對能源運(yùn)行狀況分析的需要,并進(jìn)一步為實(shí)時優(yōu)化能源運(yùn)行服務(wù),而這個新的系統(tǒng),就是能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)。推而廣之,建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng),對寶鋼之外的其它大型鋼鐵企、具有同樣重要的意義,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:(1鋼鐵企業(yè)競爭的需要。大型鋼鐵企業(yè)不僅面對國內(nèi)企業(yè)的競爭,隨著我國即將進(jìn)入WTO,還將面對國外大型鋼鐵企業(yè)的強(qiáng)大競爭壓力。能源成本在鋼鐵生產(chǎn)的成本中占有很大的比重。加強(qiáng)能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行,提高能源的利用率,可以有效的降低成本,提高企業(yè)在

24、世界鋼鐵市場中的競爭力。(2企業(yè)決策支持的需要。對大型鋼鐵企業(yè)來說,它的能源中心已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化和監(jiān)控層面的信息化。而它對于管理決策的支持有限,這樣會造成決策支持在能源系統(tǒng)方面的薄弱環(huán)節(jié),使企業(yè)在降低能源成本時缺乏合理的切入點(diǎn)。(3數(shù)據(jù)資源有效剝用的需要。EMS系統(tǒng)記錄了寶鋼能源運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是企業(yè)的寶貴財富,通過對它的分析和發(fā)掘,可以發(fā)現(xiàn)重要的企業(yè)能源運(yùn)行規(guī)律。這些規(guī)律,無論在管理決策時,還是在系統(tǒng)的改造中,都有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。(4加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的需要。隨著社會的進(jìn)步,人們的環(huán)保意識日益增強(qiáng),對鋼鐵企業(yè)的環(huán)保提出了更高的要求。對鋼鐵企業(yè)來說,高能耗往往意味著高污染。如果對能源系統(tǒng)

25、加強(qiáng)科學(xué)管理,降低能耗,不但可以改善環(huán)境,而且可以降低環(huán)保方面的費(fèi)用。1.2.5能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)在鋼鐵企業(yè)的能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)(簡稱ESEOS,通過利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫等先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù),對EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行提取、處理,以便能源中-Ii,技術(shù)人員能及時生成適用的生產(chǎn)報表、曲線和對能源運(yùn)行狀況進(jìn)行分析.為能源生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)人員優(yōu)化能源系統(tǒng)運(yùn)行方式提供決策支持;系統(tǒng)同時實(shí)現(xiàn)能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息無紙化歸檔管理,能介動力系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息的計算機(jī)管理和查詢,這一功能的實(shí)現(xiàn)將提高能源管理系統(tǒng)的應(yīng)變處理能力,完善科學(xué)管理:系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)對各種能源介質(zhì)的主要

26、標(biāo)志性數(shù)據(jù)提供靈活的查詢和分析手段,為對鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)挖掘和建模,為企業(yè)各級領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行能源系統(tǒng)宏觀管理提供決策支持,奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。1.3鋼鐵企業(yè)能耗分析概述要實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗,另一個急待解決的問題就是掌握科學(xué)、高效、可靠的能耗分析方法。1.3.1鋼鐵企業(yè)能耗分析的必要性鋼鐵企業(yè)是耗能大戶,其能源消耗費(fèi)用包括一次能源費(fèi)用及二次能源轉(zhuǎn)換、加工、輸送、回收等費(fèi)用約占鋼鐵生產(chǎn)總成本的20%30%,而能源消耗又是生產(chǎn)總成本中可控制的關(guān)鍵部分。高能耗不僅會導(dǎo)致高成本,也會造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染,嚴(yán)重影響鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,通過能耗分析實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗就成為鋼鐵企業(yè)的一項(xiàng)重要

27、戰(zhàn)略任務(wù)。1.3.2鋼鐵企業(yè)能耗分析的主要指標(biāo)我國鋼鐵企業(yè)能源消耗指標(biāo)主要用噸鋼能耗表示。噸鋼能耗是反映鋼鐵企業(yè)能源消耗和能源利用狀況的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),它能大致反映出鋼鐵聯(lián)合企業(yè)鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)水平、原材料條件和管理水平等。按照國家統(tǒng)計局和國家冶金局的規(guī)定,我國噸鋼能耗有反映企業(yè)能源消耗的噸鋼綜合能耗和用于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)間能耗對比的噸鋼可比能耗。1,3.3現(xiàn)有的鋼鐵企業(yè)能耗分析方法現(xiàn)有的鋼鐵企業(yè)能耗分析方法包括工藝結(jié)構(gòu)分析法、層次分析法、對比分析法及e.P分析法等,目前已經(jīng)有很多文獻(xiàn)針對這些能耗分析方法進(jìn)行了討論。但因?yàn)橛绊戜撹F企業(yè)能源消耗的因素很多,各因素之間的相互作用又非常復(fù)雜,而傳統(tǒng)的能耗

28、方法或者計算太過復(fù)雜,或者根本無法解決能耗分析中的非線性問題,因此,迫切需要為鋼鐵企業(yè)的能耗分析問題提供新的智能化解決途徑。1.3.4模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在鋼鐵企業(yè)能耗分析中的應(yīng)用隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、人們需要解決的問題的復(fù)雜性增加,直接從數(shù)據(jù)樣本中抽取經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Fuzzy Neural Network已得到越來越多的關(guān)注。模糊控制是從行為上模擬人的邏輯思維、推理和決策過程;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是從機(jī)理上模擬人的神經(jīng)系統(tǒng)的抑制、興奮和沖動過程。模糊控制基于模糊語言描述的產(chǎn)生式規(guī)則:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制基于蘊(yùn)涵某種函數(shù)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為這兩種非解析性方法的結(jié)合體,在過程建模、模式識別和優(yōu)

29、化控制等領(lǐng)域中,表現(xiàn)出了不同于傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢。在鋼鐵企業(yè)能源消耗分析中應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),不僅能為能源消耗的影響因素作定量診斷,而且能對各影響因素作優(yōu)化設(shè)計,甚至還可以對各影響因素作出預(yù)測,這就能為鋼鐵企業(yè)的能源決策提供依據(jù),這些,是其它很多傳統(tǒng)研究方法所不能及的。1.4本文的主要內(nèi)容與編排本文針對我國大型鋼鐵企業(yè)的高能耗問題,以寶鋼為背景,提出了在鋼鐵企業(yè)的能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的總體設(shè)計思想,并進(jìn)一步論述了如何利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及OLAP技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)來建立該能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的解決方案。同時,在對鋼鐵企業(yè)能耗指標(biāo)及能耗分析方法進(jìn)行系統(tǒng)介紹的基礎(chǔ)上

30、,利用一種改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對影響鋼鐵企業(yè)綜合噸鋼能耗的因素進(jìn)行了剖析,為優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)結(jié)構(gòu),最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的提供了一些薪的思路。本文的具體內(nèi)容安排如下:第一章緒論針對我國大型鋼鐵企業(yè)的高能耗問題,以寶鋼為背景,簡要介紹了鋼鐵企業(yè)能源中,山的地位和功能、在能源中也嚏立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性以及鋼鐵企業(yè)能源消耗的分析指標(biāo)及分析方法,從而引出本文的研究目的及內(nèi)容安排。第二章鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)以寶鋼為例,在需求分析的基礎(chǔ)上,提出了鋼鐵企業(yè)能源管理與分析系統(tǒng)的總體設(shè)計思想,并進(jìn)一步介紹了各子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。第三章建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的關(guān)鍵技

31、術(shù)介紹了與建立鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計算技術(shù)以及OLAP技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)。第四章鋼鐵企業(yè)能耗指標(biāo)及能耗分析方法概述簡要介紹了主要的能耗分析指標(biāo),并對現(xiàn)有的各種能耗分析方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明。第五章模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗分析中的應(yīng)用簡要介紹了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,并以寶鋼為例介紹如何將一種改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的e-p分析法中,對影響鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的各項(xiàng)因素進(jìn)行了剖析,為鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗工作提供了一種新型的分析與決策方案。第六章總結(jié)與展望對本文內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),指出將來的發(fā)展方向。第二章鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分

32、析系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)在緒淪中,我們已經(jīng)討論了在鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)代化能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性和建設(shè)目標(biāo)。本章中,我們將以寶鋼為例,進(jìn)一步討論我國大型鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計。2.1需求分析通過與寶鋼能源部技術(shù)人員之間的密切合作和對能源運(yùn)行現(xiàn)狀的深入分析,確定了寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的信息及功能需求如下:實(shí)現(xiàn)能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息聯(lián)機(jī)處理,并進(jìn)行歸檔管理;實(shí)現(xiàn)能介動力系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息查詢,提高能源系統(tǒng)調(diào)度的應(yīng)變處理能力,完善科學(xué)管理。運(yùn)用先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù),對寶鋼的重要能源數(shù)據(jù)進(jìn)行集中有效管理,生成適用的生產(chǎn)報表、曲線。實(shí)現(xiàn)對各種主要能源數(shù)據(jù)

33、的在線聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP。2.2設(shè)計指導(dǎo)思想基于緒論中提到的問題及上述系統(tǒng)需求分析,確定寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)思想如下:整體規(guī)劃,充分發(fā)揮和利用現(xiàn)有硬件和軟件系統(tǒng)的作用,減少不必要的經(jīng)濟(jì)投入,實(shí)現(xiàn)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性、近期目標(biāo)與長遠(yuǎn)目標(biāo)的結(jié)合。分布實(shí)施,利用分布式服務(wù)器/客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立規(guī)范、開放、安全可靠的人機(jī)交互系統(tǒng)。密切交互,在需求分析和系統(tǒng)實(shí)施過程中不斷與能源中心的工作人員進(jìn)行交流,以期盡可能減少系統(tǒng)的更新次數(shù)。14上海交通大學(xué)碩:L論文用戶滿意,使系統(tǒng)能夠充分符合用戶需求,從而實(shí)現(xiàn)最佳的工作效率與經(jīng)濟(jì)效益。2.3總體設(shè)計2.3.1系統(tǒng)組成寶鋼能源分析管理系統(tǒng)主要由三大部分組

34、成(如圖2.3.11所示:(1任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)能源中心各種能介系統(tǒng)任務(wù)單信息的無紙化傳送與歸檔管理;實(shí)現(xiàn)停復(fù)役申請單的無紙化傳送與歸檔管理;利用管網(wǎng)圖將各動力管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)信息記入數(shù)據(jù)庫并提供查詢。(2報表予系統(tǒng):為用戶提供燃?xì)?、電力、熱力、氧氮?dú)逅膫€專業(yè)和供需月報、管理月報、調(diào)度日報三個層次的報表查詢及編制功能。同時,能夠根據(jù)用戶的要求隨時導(dǎo)入EMS的數(shù)據(jù),產(chǎn)生累計月報,生成圖表曲線或歸檔當(dāng)日、當(dāng)月的數(shù)據(jù)。(3OLAP子系統(tǒng):建立寶鋼能源數(shù)據(jù)倉庫,提供瀏覽和查詢寶鋼能源數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)的能源管理和OLAP系統(tǒng)。T1L T Tl計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、SQLSefvef7.o、VB、PB、應(yīng)用軟件支撐系

35、統(tǒng)I圖2.3.1.1ESEOS系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖15L海變通大學(xué)碩士論文2.3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是整個能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的支撐系統(tǒng),它支持信息資源共享和分布式處理。本系統(tǒng)采用客戶機(jī)IN務(wù)器模式,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2。3.2.1所示。能中i -I 圖2.3.2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖技術(shù)室系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)主要執(zhí)行下述四項(xiàng)功能:第一個功能是監(jiān)視全廠能源供求情況,并立即用數(shù)字表格或圖的形式顯示出來,與此同時,把收到的數(shù)據(jù)信息迅速整理出供第二、第三功能所需的計算原始數(shù)據(jù)。需要時,它還將根據(jù)測得的數(shù)據(jù),回歸出能耗變化的方程式報出能源供求的預(yù)測數(shù)據(jù),這種回歸和預(yù)測很重要。能源中心根據(jù)回歸式可以明確哪些功能或

36、能耗部門出現(xiàn)問題時,變化快,幅度大,經(jīng)濟(jì)損失大(或因勢利導(dǎo)可取得大的收益,因而必須迅速處理。利用預(yù)測功能?？梢栽趩栴}剛剛出現(xiàn)或即將出現(xiàn)時,預(yù)知到發(fā)出調(diào)度指令時,問題將發(fā)展到什么程度,按此做出調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)度達(dá)到快速處理的目的。一個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各耗能工序和供能部門需監(jiān)測的有數(shù)百甚至上千個測試點(diǎn),如每小時監(jiān)測一遍連同數(shù)據(jù)整理,該計算機(jī)16上海交通大學(xué)碩士論文的任務(wù)是相當(dāng)繁重的。第二個功能是編制年、季、月及日能源供求計劃。根據(jù)生產(chǎn)計劃做出能源供求計劃。計劃中的能耗,外購能源量及應(yīng)采取的節(jié)能措施,都是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)力爭達(dá)到的,對生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用。年、季和月計劃中包括要實(shí)施的節(jié)能工程和節(jié)能技措以及這些節(jié)能

37、措施發(fā)揮作用的時間、效果、能源購入量和售出量(高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣、蒸汽等等。這些計劃中的些數(shù)據(jù)和指標(biāo)就是能源中心經(jīng)濟(jì)收益的目標(biāo),應(yīng)千方百計使之實(shí)現(xiàn)甚至超額完成。日計劃的編制應(yīng)是按典型生產(chǎn)日計劃進(jìn)行能源的分配計劃。計劃考慮面較多且詳細(xì)。除了按能耗指標(biāo)及生產(chǎn)計劃計算出各生產(chǎn)工序的各種能耗外,還要對煤氣平衡(包括煤氣柜的儲量變化、氧氣平衡、蒸汽平衡、水平衡、自備電廠發(fā)電量等各能源的平衡以:受它們相互問的影響關(guān)系做出詳細(xì)的安排。例如,由于軋鋼產(chǎn)品品種更改要求多耗煤氣,因此會出現(xiàn)煤氣供應(yīng)短缺?？赡苡袔追N方法解決,一是壓縮某個(或某些煤氣用戶供氣量,滿足軋鋼需要。也可以減少供鍋爐用煤氣量,由此引起的鍋爐燃

38、料減少可以用外購的補(bǔ)充燃料(煤或油來補(bǔ)足,也可減少自各電廠發(fā)電用蒸汽量,增加外購電量以滿足既不減少蒸汽用戶供汽量也不減少供電量。如果是用后者,由于減少對鍋爐供煤氣,因此鍋爐產(chǎn)汽量減少,計劃中需確定在此情況下,應(yīng)減少哪臺鍋爐的負(fù)荷為好(不同鍋爐因負(fù)荷下降,熱效率的降低程序也不一樣。又由于追求的是經(jīng)濟(jì)效益,所以確定選擇什么辦法的時候都要用費(fèi)用多少,對成本影響多少為標(biāo)準(zhǔn)。能源價格的變化直接影響到費(fèi)用的多少,因此它也是選擇解決辦法時的一個重要因素。第三個功能是進(jìn)行最優(yōu)化計算。這是能源中心取得經(jīng)濟(jì)效益的主要手段。從原理方面說,最優(yōu)化計算的結(jié)果是無限多個能源分配方案中心最優(yōu)結(jié)果。它的實(shí)用性取決于計算中的約

39、束條件是否密切結(jié)合本廠生產(chǎn)的實(shí)際。越是符合其效果也越好。所謂本廠生產(chǎn)實(shí)際,是指供能及耗能部門內(nèi)部,因生產(chǎn)條件變化在能源方面變化的規(guī)律,和更為重要的各供鏈耗能部門在能源方匿相:巨依賴楣互影響的規(guī)律。這個規(guī)律不是文字性的說明(定性的,而必須是有數(shù)學(xué)的表達(dá)(定量的。在最優(yōu)化計算中,計劃達(dá)到的能源費(fèi)用是目標(biāo),各工序間互相影響規(guī)律是約束條件,而經(jīng)過整理的實(shí)測生產(chǎn)、能耗數(shù)字則是計算的原始數(shù)據(jù)。在編制年、季、月及日計劃時,也需用最優(yōu)化計算做出最佳的能耗計劃,并在日上海變通大學(xué)碩士論文常生產(chǎn)中實(shí)施,但是由于生產(chǎn)條件經(jīng)常會發(fā)生變化,會偏離編計劃時的條件,結(jié)果會導(dǎo)致對能源分配(費(fèi)用產(chǎn)生大的影響,所以此時要重新做最

40、優(yōu)化計算。條件變化了,原計劃的辦法是否仍然可用,需要由值班人員檢查確定。能用,由值班人員發(fā)出調(diào)整指令,不能用,要做新的計算,新計算結(jié)果是否與當(dāng)時條件符合,仍然要由值班人員核對后.發(fā)出指令進(jìn)行調(diào)度。例如,高爐出現(xiàn)小故障,要減風(fēng)操作。此時高爐煤氣發(fā)生量減少,此時能源中心可能采用由高爐煤氣柜補(bǔ)充的措施,但高爐煤氣柜只能解決短時間的補(bǔ)充作為應(yīng)急措旋。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)回歸出的煤氣發(fā)生量變化規(guī)律,能源中心計算機(jī)要計算出來,當(dāng)計算結(jié)束,做出調(diào)度方案時高爐煤氣發(fā)生量將減少到多少,最優(yōu)調(diào)度方案應(yīng)按這個發(fā)生量做計算。究竟這個方案是否能實(shí)施,要由值班人員核對,如果故障很快消除,煤氣發(fā)生量又增加,這個方案就不能使用,必要

41、時需重新計算。顯然,計算速度越快,這種因計算速度延遲導(dǎo)致情況變化過大、需重新計算發(fā)生的機(jī)率也就相應(yīng)減少。第四個功能是網(wǎng)絡(luò)通信。無論是制作計劃、報表還是進(jìn)行優(yōu)化計算,所利用的信息都將通過網(wǎng)絡(luò)獲得,而且,能源中心各部門之間任務(wù)單、申請單的傳送,也應(yīng)該依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。唯有如此,才能真正實(shí)現(xiàn)能源中心的無紙化管理。2.4詳細(xì)設(shè)計2.4.1任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)的功能與軟件結(jié)構(gòu)任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)的功能包括:實(shí)現(xiàn)寶鋼能源中心各種能介系統(tǒng)任務(wù)單的無紙化傳送、歸檔與查詢管理。實(shí)現(xiàn)寶鋼能源中心各種能介系統(tǒng)停復(fù)役申請單的無紙化傳送、歸檔與查詢管理。利用管網(wǎng)圖將各動力管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息記入數(shù)據(jù)庫并滿足查詢需要。任務(wù)單及管網(wǎng)子

42、系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),如圖2.4.1.1所示。簿雯強(qiáng)大學(xué)碩士論文圈2.4.1.1ESEOS任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)19 上海交通大學(xué)碩士論文 圖2.4.2.i EsoBs報表子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)21上海交通大學(xué)碩士論文2.4.3OLAP子系統(tǒng)的功能與軟件結(jié)構(gòu)01.AP予系統(tǒng)的功能包括:用于實(shí)現(xiàn)對各種能源的主要標(biāo)志性數(shù)據(jù)提供靈活的查詢和分析手段。為寶鋼能源技術(shù)人員和能源管理人員提供有效的決策支持。OLAP子系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),如圖2.4,3.1所示。數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)倉庫分析服務(wù)客戶端圖2.4.3.1ESEOS OLAP子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)2.5系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施,我們認(rèn)為其主要創(chuàng)新點(diǎn)在于

43、:(1系統(tǒng)有機(jī)地運(yùn)用了先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù),對寶鋼的重要能源信息進(jìn)行集中有效管理,方便了能源技術(shù)人員、管理人員對重要能源數(shù)據(jù)的靈活查詢、提供了有效的決策支持手段。(2系統(tǒng)集成了能源技術(shù)室人員編制各類專業(yè)的各種重要報表的功能,并提供了EMS中能介數(shù)據(jù)的直接導(dǎo)入功能,為提高各類專業(yè)報表的編制速度、報表數(shù)據(jù)的再利用,提供了切實(shí)可行的解決方案:為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)到?jīng)Q策支持系統(tǒng)的無縫連接創(chuàng)造了一種新的模式。(3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息無紙化歸檔管理,能介動力系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息管理、查詢,提高了能源管理的應(yīng)變能力,完善了能源系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)管理。(4系統(tǒng)在大型企業(yè)中首次成功地實(shí)現(xiàn)了主

44、要能源信息的數(shù)據(jù)倉庫和在線聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP系統(tǒng)。為能源管理人員提供了多維度的能源數(shù)據(jù)靈活查詢。第三章建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)上一章中,我們討論了鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計問題,為了成功地在鋼鐵企業(yè)能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計算技術(shù)及OLAP技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)是必不可少的組成部分,下面將分別對這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行說明。3.1數(shù)據(jù)庫技術(shù)3.1.1SOL Server7.0的特點(diǎn)簡單的圖形化管理工具,使系統(tǒng)管理更為直觀方便。SQL Server企業(yè)管理器是一個基于圖形用戶界面(GUI的集成管理工具,利用它可以配置管理SQL Server

45、服務(wù)器、管理數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫對象、備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)、調(diào)度任務(wù)和管理警報、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。隱含的并發(fā)控制能力。SQL Server利用動態(tài)鎖定功能防止用戶在查詢和更新并發(fā)搡作時相互發(fā)生沖突,動態(tài)鎖定是隱含的,用戶不必關(guān)心鎖定過程。豐富的編程接口。SQL Server提供了TransactSQL、DBLibrary for C 和DB.Library for Visual Basic、嵌入式SQL等開發(fā)工具,TransactSQL與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SQ。語言兼容,并在其基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充,使它更適合事務(wù)處理方面的需要。此外它還支持ODBC和OLE DB規(guī)范,可以使用ODBC、OLE DB接口函數(shù)訪問SQ

46、L Server數(shù)據(jù)庫。多線程體系結(jié)構(gòu)。SQI。Server支持多線程操作,在多用戶并發(fā)訪問對,系統(tǒng)在產(chǎn)生較小額外負(fù)擔(dān)的情況下能夠進(jìn)行并行處理,從而減少內(nèi)存需求,提高系統(tǒng)的吞吐量。在用戶數(shù)量增加時,SQL Server的運(yùn)行速度也不會明顯變慢。上海交通大學(xué)碩.論文SQL Server是Microsoft服務(wù)器套件BackOfftce的成員之一,它與其它軟件(Windows NT、Intemet Information Server、Exchange Server等有機(jī)結(jié)合,并充分利用它們所提供的服務(wù)或功能(如安全管理、事件日志、性能監(jiān)視器、內(nèi)存管理和異步I/O等,從而增強(qiáng)了SQL Server

47、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能,且僅占用較少的系統(tǒng)資源。具有很好的伸縮性。SQL Server7.0既能運(yùn)行在Windows95/98操作系統(tǒng)下,又可以運(yùn)行在Windows NT Workstation、Windows NT Server等操作系統(tǒng)下。并且能夠?qū)崿F(xiàn)自身動態(tài)管理,自動調(diào)整對內(nèi)存、鎖定等資源的使用和配置。所以它可以滿足從桌面應(yīng)用到大型企業(yè)的分布式應(yīng)用等不同層次的需求。3.1.2SQL Server數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性可以分為實(shí)體完整性、域完整性、參照完整性和用戶定義完整性四類。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性,SQL Server7.0提供了一下手段:觸發(fā)器(Trigger:觸發(fā)器是一種特殊形式的存儲過程,無

48、論什么時候,當(dāng)一個指定的事件(插入、更新或刪除修改表時,它就被自動調(diào)用。觸發(fā)器能夠查詢其它表,執(zhí)行非常復(fù)雜的SQL命令。觸發(fā)器主要用于實(shí)施復(fù)雜的商業(yè)規(guī)則。規(guī)則(Rule:規(guī)則規(guī)定能被插入列中的可接收值。規(guī)則可與一個列或用戶定義的數(shù)據(jù)類型相結(jié)合。規(guī)則主要用于實(shí)施域完整性,使得列中的值落在一個特定的范圍內(nèi),匹配一個特定的格式或匹配一個指定表中的一項(xiàng)值。缺省值(Default;缺省值規(guī)定了當(dāng)用戶沒有輸入值,是由數(shù)據(jù)庫自動插入表中的某列的缺省值。與規(guī)則一樣,缺省值可與一個列或用戶定義的數(shù)據(jù)類型相結(jié)合。約束(Constraint:約束是由數(shù)據(jù)庫為用戶實(shí)施的應(yīng)用規(guī)則,它限制用戶可以輸入列中的可能值。約束不

49、僅可以與一列相聯(lián)系,也可以與多個列相聯(lián)系。圭塑奎望查堂堡蘭堡苧3.1.3SOL Server數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)SQL Server7.0支持動態(tài)備份和增量備份。動態(tài)備份允許數(shù)據(jù)庫正在運(yùn)行的時候備份數(shù)據(jù),即使是在數(shù)據(jù)庫iF備份時,用戶仍可以繼續(xù)訪問數(shù)據(jù)庫。增量備份允許只備份事務(wù)日志。此外,SQLServer7.0的備份向?qū)н€允許用戶輸入SQL 語句,有選擇地備份數(shù)據(jù)。SQL Server中有兩種數(shù)據(jù)庫恢復(fù)操作:一種是系統(tǒng)自動執(zhí)行的修復(fù)(recovery操作,另一種是用戶執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫恢復(fù)(restore操作。SQLServer 每次啟動時,均自動執(zhí)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)操作,以確保因斷電等因素而引起系統(tǒng)異常關(guān)閉

50、之前已完成的事務(wù)都寫到數(shù)據(jù)庫文件中,而未完成的事務(wù)則被回滾。用戶執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫恢復(fù)操作是指在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,由系統(tǒng)管理員或數(shù)據(jù)庫所有者從數(shù)據(jù)庫備份和日志備份中恢復(fù)系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的備份許可可由數(shù)據(jù)庫所有者授予其它用戶,但恢復(fù)操作許可不自2授予他人。3.1.4S01Server的性能優(yōu)化方法服務(wù)器的選擇與配置SQL Server作為一種新型的數(shù)據(jù)庫,與Windows NT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)結(jié)合得最為緊密,提高Windows NT自身的性能,可以減少數(shù)據(jù)的沖突,消除瓶頸,提高系統(tǒng)的訪閎性能。但Windows NT支持兩種文傳系統(tǒng);NT文件系統(tǒng)(NTFS和文件分配表(FAT。其中NTFS有許多高級功

51、能,可提高系統(tǒng)的安全性,但如果作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器平臺,NTFS仍需改進(jìn)。而FAT是用于SQL Server的最快的文件系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)性能,SQL Server最好使用專用服務(wù)器。另外,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的維護(hù)工作、批處理活動以及并發(fā)處理的管理都對SQL應(yīng)用程序的性能有一定的影響。數(shù)據(jù)庫設(shè)計在為系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計建模時,通鬻根據(jù)三類范式對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化。規(guī)范化的目的是為了在表中消除冗余數(shù)據(jù)。冗余數(shù)據(jù)的減少,也就減少了數(shù)據(jù)庫中的總數(shù)據(jù)量,這相應(yīng)縫提高了系統(tǒng)的查詢性能。但是.規(guī)范化并不總能提高性能,因?yàn)橐?guī)范化處理涉及到把表分成相關(guān)列最少的表,所以對一些檢索來上海交通大學(xué)碩士論文說,可能要完成復(fù)雜的聯(lián)結(jié)才

52、能實(shí)現(xiàn)。這種聯(lián)結(jié)將導(dǎo)致性能下降和復(fù)雜度增大。因此,必須對規(guī)范化進(jìn)行必要的平衡,適當(dāng)?shù)臅r候要采用反規(guī)范化技術(shù)來提高檢索速度,以求最大限度地提高應(yīng)用程序的性能。但采用反規(guī)范化,同時將會增加數(shù)據(jù)的存儲容量。對規(guī)范化進(jìn)行平衡的方法有多種,除了反規(guī)范化技術(shù)以外,還有增加冗余,增加列、分割表等,這些技術(shù)都可以提高某項(xiàng)系統(tǒng)性能,但如果考慮整個系統(tǒng)的性能,則必須在確定性能之前,先確定系統(tǒng)的需求及邊界,根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際情況有針對性地采用這些技術(shù)。查詢結(jié)構(gòu)SQL Server優(yōu)化器在執(zhí)行某些查詢時,有時先會生成一個臨時工作表,存放查詢的中間結(jié)果,然后,再從工作表中選出最后的結(jié)果。當(dāng)所有結(jié)果被返回時,工作表自動取

53、消。一般來說,在查詢中應(yīng)限制會占用大量資源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的串操作,同時應(yīng)避免使用會導(dǎo)致全表掃描的操作。數(shù)據(jù)庫鎖數(shù)據(jù)庫鎖可以避免數(shù)據(jù)庫訪問的不一致性,它對性能有一定的影響。當(dāng)一個進(jìn)程等待另一個進(jìn)程完成其事務(wù)而被阻塞時,系統(tǒng)的總體響應(yīng)時間增加且吞吐量會顯著下降。同時,數(shù)據(jù)庫鎖也會帶來死鎖問題,因?yàn)樗梨i有時是不能完全避免的。建立索引時,數(shù)據(jù)庫鎖對系統(tǒng)性能也有影響。建立簇索引時,進(jìn)程使用獨(dú)占鎖,鎖住整個表,直到索引創(chuàng)建完成為止。建立非簇索引時,進(jìn)程使用共享鎖,防止表的更新。進(jìn)行大量數(shù)據(jù)修改的事務(wù),可在數(shù)據(jù)庫上長時間設(shè)置鎖,防止并發(fā)的數(shù)據(jù)庫操作。因此,在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時,要盡量減少數(shù)據(jù)庫鎖的沖突。采用短事務(wù)、存

54、儲過程等方法可以減少鎖的沖突。3.1.5SOL Server數(shù)據(jù)庫訪問接口“ActiveX數(shù)據(jù)對象”(ADO:ActiveX Data Objects是Microsoft公司最新提出的基于對象的數(shù)據(jù)訪問接口。通過這種新的數(shù)據(jù)訪問接口,它在某些方面類似于DAO和RDO,開發(fā)者現(xiàn)在可以訪問更大范圍的數(shù)據(jù)源一通過OLE DB 與ODBC之間的紐帶來同時使用OLE DB數(shù)據(jù)提供者,以及現(xiàn)有的ODBC數(shù)據(jù)源。本系統(tǒng)中應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的連接即采用ADO方式實(shí)現(xiàn),圖3.1.5.1顯示了從Visum Basic訪問SQl。Server的ADO接IZl。ADO(32位Visual Basic應(yīng)用程序ADODa凈

55、ta J I控件J ll lADO2.OI oLEDB可赫百行殖一l提供者fISQL Server I j SQL Server的DBC驅(qū)動程序I l OLEDB提供者SQL Server圖3.1.5.1Vi SU&1Basic中訪問SQL Server的ADO接口ADO中主要包括Connection、Command、Recordset、Error、Parameter、Property和Field等對象。其中,Connection對象標(biāo)識了一個特定的數(shù)據(jù)源,通過設(shè)置此對象的屬性,可以識別數(shù)據(jù)源的位置和字符,并對其進(jìn)行訪問; Command對象是對數(shù)據(jù)源執(zhí)行的指定命令的定義,通過設(shè)置此對

56、象的屬性,可以定義一個發(fā)送給SQL Server執(zhí)行的命令;Recordset對象是到達(dá)由SQL Server 返回的數(shù)據(jù)的路徑,它包含關(guān)于所做查詢的“答案”。本系統(tǒng)中所有針對數(shù)據(jù)庫的操作,將主要依靠上述三個ADO對象來完成:利用Connection對象建立與數(shù)據(jù)庫的連接建立應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的連接,首先需要設(shè)置Connection對象的連接字符串:設(shè)置連接字符串strConnectionString=”PROVIDER=SQLOLEDB”&一”:SERVER=”&varDBServerName&一”:UID=”&varDBUserName&一2R”:PW

57、D=”&varDBUserPassword&一”:DATABASE=”&varDBName其中,變量varDBServerName代表數(shù)據(jù)庫服務(wù)器名:變量varDBUserName代表用戶名:變量varDBUserPassword代表用戶密碼;變量varDBName代表將要訪問的數(shù)據(jù)庫名。設(shè)置好連接字符串后,可將該字符串賦給Connection對象的ConIlectionString屬性,然后調(diào)用Connection對象的Open方法.即可建立應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的連接。連接數(shù)據(jù)庫Dim cnnYFD As New ADODB.ConnectioncnnYFD是一個Connection對象的實(shí)例With cnnYFDIf.State=O Then.ConnectionString=strConnectionString設(shè)置連接字符串.0Den建立與數(shù)據(jù)庫的連接End IfEnd With利用Recordset對象獲得結(jié)果集ADO Rec