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淺談能源管理系統(tǒng)在制造中的設計與應用

安科瑞 華楠

 

【摘要】 能源管理系統(tǒng)是以幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)合理計劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟效益，降低 CO2 排放量為目的的信息化管控系統(tǒng)。為了適應智能制造的需求，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、信息采集和管控策略等方面都將發(fā)生變化。本文對能源管理的需求變化進行了分析，著重從能源管理精細化、模塊化、智能化、生態(tài)化的角度進行了設計與實現(xiàn)，開發(fā)了基于web的智能能源管理系統(tǒng)。

關鍵詞：能源管理系統(tǒng)；智能制造；工業(yè)；
 
1、緒論
能源管理信息系統(tǒng)是指采用自動化、信息化技術(shù)，對企業(yè)能源的生產(chǎn)、存儲、輸配和消耗等環(huán)節(jié)實施集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，從而實現(xiàn)能源預測、 平衡、優(yōu)化和系統(tǒng)節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)。建立能源管理信息系統(tǒng)，首先要通過深入了解和分析鋼鐵企業(yè)能源種類、特點及相互關系，使能源分析、能源預測、能源優(yōu)化科學，促進鋼鐵企業(yè)安全、經(jīng)濟、合理地利用能源，達到提高節(jié)能減排效果。
能源管理系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段，基于單機設備與工序級的能源管理和基于能源介質(zhì)平衡的能源管理。面向智能制造的能源管理技術(shù)要求具有如下特點，一是，包括人員、部門、設備、介質(zhì)、產(chǎn)品方面的信息。二是精細化，部門設備的管理粒度能夠涵蓋重要的設備級，產(chǎn)品粒度能到設備級的產(chǎn)品。三是可靠性，實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、準確的過程信息反饋在智能能源管理中起到至關重要的作用。四是，包括能源的監(jiān)測、預報、平衡與優(yōu)化等功能。
為此本文著重針對上述問題，從能源管理精細化、模塊化、智能化、生態(tài)化的角度進行設計與實現(xiàn)，開發(fā)基于web的智能能源管理系統(tǒng)。
 
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
能源管控中心總體技術(shù)框架的建立遵循 " 整合資源，信息共享，統(tǒng)一架構(gòu)，業(yè)務協(xié)同 "的原則。應用系統(tǒng)采用多層架構(gòu)，以能源數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡系統(tǒng)、能源實時監(jiān)控系統(tǒng)平臺為基礎，實現(xiàn)了以能源為主線的系統(tǒng)資源、信息和服務的共享，實現(xiàn)能源業(yè)務層與展現(xiàn)層的分離，確保系統(tǒng)具有良好的可維護性和開放性。系統(tǒng)分為四層，采集層、網(wǎng)絡層、服務層、客戶層。
 
3、系統(tǒng)功能
3.1 綜合首頁
系統(tǒng)服務器負責監(jiān)管整個企業(yè)的能耗需要的運行情況。系統(tǒng)將定制化的能源數(shù)據(jù)發(fā)布到內(nèi)部局域網(wǎng)上，展現(xiàn)當前企業(yè)總能電量、不同部門的不同類別的耗電量、折合標準煤量等，企業(yè)的管理和決策人員可以通過Web瀏覽器訪問各種分析結(jié)果。不同的管理人員在一定的權(quán)限下，可以通過計算機或者手機等終端設備查看企業(yè)內(nèi)的用能情況。不受地域的限制，隨時掌握廠區(qū)能耗情況，提高節(jié)能意識。
3.2 能源查詢分析統(tǒng)計功能
具有完備的能源查詢分析統(tǒng)計功能，可按照部門、介質(zhì)、時間等數(shù)據(jù)多維度查詢、對比分析、生成各種統(tǒng)計報表。同時支持測點標簽和測點名稱的模糊查詢，系統(tǒng)以曲線圖或時間參數(shù)列表的方式展示一個時間段內(nèi)參數(shù)的值，以便分析某一個時間段參數(shù)的變化情況。對各種能源消耗進行逐時、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計。統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。
3.3 傳感器智能監(jiān)測與分析功能
作為智能制造的核心內(nèi)容，能源管理系統(tǒng)的可靠運行是不容忽視的問題。為此，通過建立傳感器計量模型，采用統(tǒng)計分析技術(shù)對傳感器進行智能監(jiān)測，通過對傳感器監(jiān)測信息的分析，可對傳感器進行計量數(shù)據(jù)的平衡分析以及差損分攤管理，平衡報告的生成等。具備歷史和實時數(shù)據(jù)的處理功能、預測系統(tǒng)的自學習和自適應調(diào)整功能、模型管理功能、預測分析報告等。
3.4 能源精細化管理功能
產(chǎn)品單耗細化功能，可對全生產(chǎn)線各工序級產(chǎn)品進行單耗計算，多維度分析對比、對標，為優(yōu)化節(jié)能生產(chǎn)提供詳盡決策信息，可智能感知并報警。班組能耗統(tǒng)計與分析功能?？蓪Σ煌嘟M生產(chǎn)情況進行產(chǎn)品單耗統(tǒng)計分析，診斷班組效率，甚至分析到某個生產(chǎn)者。停產(chǎn)能源管理功能?？蓪ν．a(chǎn)時的能源進行統(tǒng)計、分析、比對，便用戶分析節(jié)能空間。能源分類管理功能。通過對同一能源介質(zhì)的不同用途進行分類統(tǒng)計，使企業(yè)掌握能源信息，增加節(jié)能點。
3.5 實時報警及統(tǒng)計查詢
對主要指標進行集中報警顯示。其中，報警的指標按優(yōu)先級設置，對于高優(yōu)先級的指標既可以在主窗口固定位置滾動顯示，又可以通過彈出窗口顯示。系統(tǒng)還提供全部報警指標的統(tǒng)計、查詢功能。系統(tǒng)針對報警信息，提供上傳附件功能，用以記錄該報警信息的后續(xù)處理，方便客戶回溯當時狀態(tài)和相應的考核。
3.6 輔助手工錄入
針對無法實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)采集的計量數(shù)據(jù)、參數(shù)、設備指標等數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)錄入接口。接收人工錄入的方式把數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。主要分為以下4類：計量數(shù)據(jù)的錄入、重要參數(shù)人工錄入、產(chǎn)量、輔料添加等數(shù)據(jù)手工錄入、其他終端設備數(shù)據(jù)導入。
3.7 系統(tǒng)管理及配置
針對不同行業(yè)創(chuàng)建新的項目，按照客戶需求疏理出用能部門、用能介質(zhì)、用能種類、檢測傳感器、生產(chǎn)產(chǎn)品、班組等信息及關系基礎上，按照人機界面提示即可輕松完成。專用用戶界面軟件具備局域網(wǎng)通訊能力(ETHERNET/IP for INTRANET)，提供嚴密的安全等級及操作權(quán)限，能夠設置不同權(quán)限級別的操作密碼。實時監(jiān)控系統(tǒng)設3種訪問權(quán)限，即：客戶訪問、操作員、系統(tǒng)管理員。每種訪問權(quán)限均有其所能操作的功能分配，保護部門生產(chǎn)信息隱私，同時提高客戶體驗感。
3.8 日志管理功能
完善的日志管理，包括各種頁面操作，軟件運行等，可為用戶提供信息追責。
 
4、安科瑞能源管理云平臺
4.1 平臺架構(gòu)
 
 
4.2 平臺功能
 
 
4.3 訪問方式
 
 
4.4 硬件選型
 
 
5、結(jié)語
本項目開發(fā)的能源管控系統(tǒng)是一個面向智能制造的公司級管控一體化計算機系統(tǒng)。其與往不同的是更多的考慮了系統(tǒng)的實時性、可靠性、精細化和智能化，從部門設備、介質(zhì)、產(chǎn)品、班組、時間多維度的進行能源管理與分析，從模型預報技術(shù)、智能監(jiān)測與分析技術(shù)和故障預報與容錯技術(shù)等幾個方面提升能源管理的可用性。該能源管控系統(tǒng)的應用對鋼鐵企業(yè)統(tǒng)一調(diào)度能源系統(tǒng)、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗、提高勞動生產(chǎn)率和能源管理水平將起到十分顯著的促進作用。