回轉窯運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計

1、回轉窯運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計摘 要：回轉窯運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包含大量的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，需要使用專門的數(shù)據(jù)庫對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。本文通過需求分析，根據(jù)數(shù)據(jù)庫設計的基本步驟，對回轉窯監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行了概念結構設計、邏輯結構設計以及數(shù)據(jù)庫的實施。關鍵詞：回轉窯；數(shù)據(jù)庫；靜態(tài)數(shù)據(jù)；動態(tài)數(shù)據(jù)；監(jiān)測中圖分類號：TP315回轉窯是冶金、建材、化工和礦物加工等行業(yè)中的核心設備，一次停窯事故將引起整個生產流程的中斷，造成重大生產損失，保證其安全、高效、健康地運行是相關企業(yè)提高經濟效益的關鍵12。目前，對回轉窯運行狀態(tài)的檢測或監(jiān)測主要通過檢測儀器或監(jiān)測系統(tǒng)來實現(xiàn)，如對窯體溫度的監(jiān)測通過窯體溫度監(jiān)測系

2、統(tǒng)實現(xiàn)；對回轉窯筒體中心線、托輪與輪帶直徑、筒體與大齒圈偏擺、筒體與輪帶間隙等參數(shù)39的檢測主要使用檢測儀器實現(xiàn)。如果對上述參數(shù)進行實時監(jiān)測，則監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要實時記錄上述動態(tài)數(shù)據(jù)，同時還對設備信息、用戶信息、傳感器信息等靜態(tài)數(shù)據(jù)進行管理。本文在回轉窯運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)需求分析的基礎上進行相應數(shù)據(jù)庫設計。1 需求分析根據(jù)回轉窯運行常見故障原因和實時檢測系統(tǒng)原理，為了更好的管理數(shù)據(jù)庫，檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中應該儲存以下信息：（1）用戶信息；儲存用戶的操作權限及其對應的員工詳細信息，非法用戶不能訪問數(shù)據(jù)庫。（2）設備信息；主要包括筒體信息、托輪信息、輪帶信息、墊板和大齒圈信息等。（3）傳感器信息；主要包

3、括傳感器的量程，工作溫度、測量精度和傳感器的類型等。（4）數(shù)據(jù)采集及特征數(shù)據(jù)；對筒體中心線、托輪與輪帶直徑、筒體與大齒圈偏擺以及筒體與輪帶間隙檢測而采集的數(shù)據(jù)為原始動態(tài)數(shù)據(jù)；對原始動態(tài)數(shù)據(jù)特征提取后的數(shù)據(jù)稱為特征數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)需要存入數(shù)據(jù)庫，供用戶查詢及圖形顯示時用。（5）報警參數(shù)閥值及初步的調窯指導。報警等級設為“警告”、“嚴重”和“致命”三個層次，各個等級設定不同的閥值，根據(jù)不同的報警等級通知用戶進行處理，并給出對應故障的調窯指導，防止事故的進一步惡化。根據(jù)開發(fā)的背景和設計目標，將該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)劃分為五個子系統(tǒng)，分別為用戶信息管理子系統(tǒng)、設備及傳感器管理子系統(tǒng)、原始動態(tài)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、特征數(shù)據(jù)子系

4、統(tǒng)和報警及調窯指導子系統(tǒng)，詳細數(shù)據(jù)流圖如圖1-1 所示。-2-圖1-1 回轉窯實時檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫詳細數(shù)據(jù)流圖（1）用戶及員工信息管理子系統(tǒng)用戶及員工信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化如圖1-2 所示，功能如下： 對進入系統(tǒng)的用戶進行檢查，阻止非法用戶的進入； 對用戶進行管理（擁有權限的用戶可以進行添加、修改和刪除等操作）； 忘記密碼時可以根據(jù)“密碼問題”重新設定新密碼； 設定系統(tǒng)的參數(shù)和對系統(tǒng)進行配置。圖1-2 用戶及員工信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化（2）設備及傳感器管理子系統(tǒng)設備及傳感器管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化如圖1-3 所示，進入系統(tǒng)的用戶在擁有權限的前提下可以對筒體、托輪、輪帶、墊板、大齒圈和傳感器

5、等設備的信息進行添加、修改和刪除的操作。-3-圖1-3 設備信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化（3）原始動態(tài)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)原始動態(tài)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化如圖1-4 所示，將采集的中心線數(shù)據(jù)、輪帶和托輪的直徑數(shù)據(jù)、輪帶與筒體之間的間隙數(shù)據(jù)以及筒體和大齒圈偏擺數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫的相應表中。圖1-4 采集到的數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化（4）特征數(shù)據(jù)子系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化如圖1-5 所示，功能如下： 由采集的中心線數(shù)據(jù)及傳感器的坐標算出筒體中心線坐標46 ，并存儲； 由采集的脈沖數(shù)和摩擦輪直徑計算輪帶與托輪的直徑7 ，并存儲； 由輪帶與筒體的回轉周期計算筒體墊片與輪帶的間隙9 ，并存儲； 將采集到的偏擺信號轉

6、換成筒體與大齒圈的偏擺值8 ，并存儲。-4-圖1-5 特征數(shù)據(jù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化（5）報警及調窯指導子系統(tǒng)報警及調窯指導子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化如圖1-6 所示，功能如下： 當筒體中心線偏移超過設定標準值時，提醒用戶，并給出調整措施； 當托輪和輪帶直徑超過設定標準值時提醒用戶，并考慮是否應該更換新托輪、輪帶； 輪帶與筒體之間的間隙太大或太小都不利于回轉窯的正常工作，當兩者之間的間隙超過設定的標準值時都要提醒用戶，并給出一些相應措施； 大齒圈和筒體偏擺過大都會使回轉窯不能正常運轉，導致事故的發(fā)生，當偏擺超過設定值時應通知用戶，同時能給出導致偏擺過大的原因，指導用戶維修； 當傳感器的探頭與被測物體太近或

7、太遠的時候都不利于傳感器的正常工作，應提醒用戶注意并及時更正。圖1-6 報警及調窯指導子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖細化2 概念結構設計概念結構設計是將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結構即概念模型的過程，是對用戶信息需求所進行的進一步抽象和歸納，結果為數(shù)據(jù)庫概念結構，通常用E-R 模型來表示。-5-它是對現(xiàn)實世界中具體數(shù)據(jù)的抽象，實現(xiàn)從現(xiàn)實世界到信息世界的轉化1011。回轉窯實時檢測系統(tǒng)總E-R 圖如圖2-1 所示：回轉窯信息托輪信息輪帶信息墊板信息大齒圈信息筒體信息1n11n1 11n1周長傳感器霍爾傳感器位移傳感器1n1 nn mnmn m中心線測點采集的數(shù)據(jù)偏擺測點采集的數(shù)據(jù)直徑測點采集的數(shù)據(jù)間隙測點

8、采集的數(shù)據(jù)筒體中心線托輪、輪帶直徑偏擺特征值輪帶與墊板間隙1 n1 111 11用戶登錄信息密碼問題員工信息1 1 1 1報警參數(shù)設置報警等級調窯方法1nm 111111111輪帶與墊板間隙測點筒體中心線測點筒體與大齒圈偏擺測點輪帶、托輪直徑測點11111111111111111n nn圖2-1 回轉窯實時檢測系統(tǒng)總E-R 圖3 邏輯結構設計邏輯結構設計的任務就是把概念結構設計階段設計好的E-R 圖轉換為與選用的DBMS產品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結構，最后進行優(yōu)化。具體轉換的規(guī)則有以下4 種：1.一個實體類型轉換為一個關系模型將每種實體類型轉換為一個關系，實體的屬性就是關系的屬性，實體的

9、關鍵字就是關系的關鍵字。2. 一對一關系(1:1)的轉換一對一關系有以下兩種轉換方式：轉換為一個獨立的關系模型。聯(lián)系名為關系模型名，與該聯(lián)系相連的兩個實體的關鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關系模型的屬性，其中每個實體的關鍵字均是該關系模型的候選鍵。與任意一端的關系模型合并?？蓪⑾嚓P的兩個實體分別轉換為兩個關系，并在任意一個關系的屬性中加入另一個關系的主關鍵字。3. 一對多關系(1:n)的轉換一對多關系也有兩種轉換方式：-6- 將1:n 關系轉換為一個獨立的關系模型。聯(lián)系名為關系模型名，與該聯(lián)系相連的各實體的關鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關系模型的屬性，關系模型的關鍵字為n 端實體的關鍵字。 將1:n 聯(lián)系與

10、n 端關系合并。1 端的關鍵字及聯(lián)系的屬性并入n 端的關系模型即可。4. 多對多關系(m:n)的轉換關系模型名為關系名，與該關系相連的各實體的關鍵字及關系本身的屬性為關系模型的屬性，關系模型的關鍵字為關系中各實體關鍵字的并集。以回轉窯信息表為例：一個回轉窯只有一個筒體和一個大齒圈，回轉窯一般有37 檔，每檔處有一個輪帶、兩個托輪和若干個墊板組成，位移傳感器用來測量各測點處輪帶中心線和測點處偏擺值，周長傳感器用來測量輪帶和托輪的直徑，霍爾傳感器測量輪帶與墊板的間隙。因此，回轉窯和筒體是一對一關系，回轉窯和大齒圈是一對一關系，回轉窯和輪帶是一對多關系，回轉窯和托輪是一對多關系，回轉窯和墊板是一對多

11、關系，筒體和位移傳感器是多對多關系，大齒圈與傳感器是一對多關系，霍爾傳感器與墊板是多對多關系，周長傳感器與輪帶和托輪是一對多關系。4 數(shù)據(jù)庫實施當完成數(shù)據(jù)庫結構設計后，就可以選擇合適的DBMS 來完成數(shù)據(jù)庫的實施。數(shù)據(jù)庫的實施主要包括數(shù)據(jù)庫表格的建立和數(shù)據(jù)的載入。本系統(tǒng)選用MS SQL Server 2000 來建立回轉窯實時監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，MS SQL Server2000 既可以用SQL 語言來定義表結構也可以用向導來建立表結構。以用戶信息表為例，下面是使用SQL 語言建立的用戶信息表的語法。CREATE TABLE dbo.用戶信息 (編號 smallint NOT NULL ,姓名 n

12、varchar (20) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NOT NULL ,性別 nvarchar (2) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,出生日期 smalldatetime NULL ,注冊日期 smalldatetime NULL ,地址 nvarchar (50) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,郵編 char (6) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,家庭電話 varchar (15) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,辦公電話 varch

13、ar (15) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,移動電話 varchar (15) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,Email varchar (30) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL ,部門 smallint NULL ,職務 smallint NULL ,照片 image NULL ,保留用字 nvarchar (50) COLLATE Chinese_PRC_CI_AS NULL) ON PRIMARY TEXTIMAGE_ON PRIMARYGO-7-5 結論本文介紹了一種基于回轉窯運行常見故

14、障和檢測原理的數(shù)據(jù)庫，本數(shù)據(jù)庫能夠對回轉窯長期運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行管理，展示回轉窯運行狀態(tài)，評價回轉窯運行狀況，并能對回轉窯一段時間內的運行狀態(tài)進行預測，有效地指導回轉窯的調整。參考文獻1 姜煜林. 水泥熱工機械設備M. 武漢: 武漢工業(yè)大學出版社, 19962 林宗濤. 水泥”十萬”個為什么 M. 武漢: 武漢理工大學出版社, 20063 崔世謙. 回轉窯軸線動態(tài)測量技術的發(fā)展和應用J. 機械管理開發(fā), 2003, (4): 65664 陳 新大型回轉窯運行狀態(tài)微機實時檢測系統(tǒng)檢測方法和系統(tǒng)軟件的設計與研究. D 長沙：中南大學，20025 李學軍，劉義倫，陽小燕等大型多支承回轉窯運行軸線檢測與

15、分析系統(tǒng)研究J 冶金自動化，2002，(6)：40436 張 云，回轉窯輪帶和托輪直徑測量儀在水泥廠的應用J水泥工程，2001.4 38397 劉少平，王立志回轉窯軸線的影響及動態(tài)測量J 機械工業(yè)自動化，1999，21(3)：55588 張 云手持式回轉窯筒體偏擺測量儀的研制J 中國建材裝備，2001，(5)：272810 劉玉生，王占全 SQL Server 2000 開發(fā)、管理和應用從基礎到實踐M 北京：電子工業(yè)出版社，2006.10.11 徐國智，汪孝宜等SQL Server 數(shù)據(jù)庫開發(fā)實例精粹M 北京：電子工業(yè)出版社，2006.Database design of Rotary kil

16、n operating state monitoringsystemLi Ruqiang, Huang Kai, Wang GaozhiSchool of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan(430070)AbstractRotary kiln operating state monitoring system consists of a large number of static data and dynamicdata,we need a special database to unified management of these data. In this paper，through therequirements analysis ,According to the basic steps