淺談能源管理系統在制造中的設計與應用

【摘要】 能源管理系統是以幫助工業(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。為了適應智能制造的需求，其在系統結構、系統功能、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(jìn)行了分析，著(zhù)重從能源管理精細化、模塊化、智能化、生態(tài)化的角度進(jìn)行了設計與實(shí)現，開(kāi)發(fā)了基于web的智能能源管理系統。

關(guān)鍵詞：能源管理系統；智能制造；工業(yè)；

1、緒論

能源管理信息系統是指采用自動(dòng)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)節實(shí)施集中扁平化的動(dòng)態(tài)監控和數字化管理，從而實(shí)現能源預測、 平衡、優(yōu)化和系統節能降耗的管控一體化系統。建立能源管理信息系統，首先要通過(guò)深入了解和分析鋼鐵企業(yè)能源種類(lèi)、特點(diǎn)及相互關(guān)系，使能源分析、能源預測、能源優(yōu)化科學(xué)，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)安全、經(jīng)濟、合理地利用能源，終達到提高節能減排效果。

能源管理系統已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)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(diǎn)，一是，包括人員、部門(mén)、設備、介質(zhì)、產(chǎn)品方面的信息。二是精細化，部門(mén)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(shí)時(shí)的生產(chǎn)數據采集技術(shù)、準確的過(guò)程信息反饋在智能能源管理中起到至關(guān)重要的作用。四是，包括能源的監測、預報、平衡與優(yōu)化等功能。

為此本文著(zhù)重針對上述問(wèn)題，從能源管理精細化、模塊化、智能化、生態(tài)化的角度進(jìn)行設計與實(shí)現，開(kāi)發(fā)基于web的智能能源管理系統。

 2、系統結構

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，統一架構，業(yè)務(wù)協(xié)同 "的原則。應用系統采用多層架構，以能源數據采集網(wǎng)絡(luò )系統、能源實(shí)時(shí)監控系統平臺為基礎，實(shí)現了以能源為主線(xiàn)的系統資源、信息和服務(wù)的共享，實(shí)現能源業(yè)務(wù)層與展現層的分離，確保系統具有良好的可維護性和開(kāi)放性。系統分為四層，采集層、網(wǎng)絡(luò )層、服務(wù)層、客戶(hù)層。

3、系統功能

3.1 綜合首頁(yè)

系統服務(wù)器負責監管整個(gè)企業(yè)的能耗需要的運行情況。系統將定制化的能源數據發(fā)布到內部局域網(wǎng)上，展現當前企業(yè)總能電量、不同部門(mén)的不同類(lèi)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(guò)Web瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)各種分析結果。不同的管理人員在一定的權限下，可以通過(guò)計算機或者手機等終端設備查看企業(yè)內的用能情況。不受地域的限制，隨時(shí)掌握廠(chǎng)區能耗情況，提高節能意識。

3.2 能源查詢(xún)分析統計功能

具有完備的能源查詢(xún)分析統計功能，可按照部門(mén)、介質(zhì)、時(shí)間等數據多維度查詢(xún)、對比分析、生成各種統計報表。同時(shí)支持測點(diǎn)標簽和測點(diǎn)名稱(chēng)的模糊查詢(xún)，系統以曲線(xiàn)圖或時(shí)間參數列表的方式展示一個(gè)時(shí)間段內參數的值，以便分析某一個(gè)時(shí)間段參數的變化情況。對各種能源消耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線(xiàn)圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀(guān)反映各項統計數據的數值、趨勢和分布情況。

3.3 傳感器智能監測與分析功能

作為智能制造的核心內容，能源管理系統的可靠運行是不容忽視的問(wèn)題。為此，通過(guò)建立傳感器計量模型，采用統計分析技術(shù)對傳感器進(jìn)行智能監測，通過(guò)對傳感器監測信息的分析，可對傳感器進(jìn)行計量數據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(shí)時(shí)數據的處理功能、預測系統的自學(xué)習和自適應調整功能、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(xiàn)各工序級產(chǎn)品進(jìn)行單耗計算，多維度分析對比、對標，為優(yōu)化節能生產(chǎn)提供詳盡決策信息，可智能感知并報警。班組能耗統計與分析功能?？蓪Σ煌嘟M生產(chǎn)情況進(jìn)行產(chǎn)品單耗統計分析，診斷班組效率，甚至分析到某個(gè)生產(chǎn)者。停產(chǎn)能源管理功能?？蓪ν．a(chǎn)時(shí)的能源進(jìn)行統計、分析、比對，便用戶(hù)分析節能空間。能源分類(lèi)管理功能。通過(guò)對同一能源介質(zhì)的不同用途進(jìn)行分類(lèi)統計，使企業(yè)掌握能源信息，增加節能點(diǎn)。 

3.5 實(shí)時(shí)報警及統計查詢(xún)

對主要指標進(jìn)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(dòng)顯示，又可以通過(guò)彈出窗口顯示。系統還提供全部報警指標的統計、查詢(xún)功能。系統針對報警信息，提供上傳附件功能，用以記錄該報警信息的后續處理，方便客戶(hù)回溯當時(shí)狀態(tài)和相應的考核。

3.6 輔助手工錄入

針對無(wú)法實(shí)現自動(dòng)數據采集的計量數據、參數、設備指標等數據，建立數據錄入接口。接收人工錄入的方式把數據錄入系統。主要分為以下4類(lèi)：計量數據的錄入、重要參數人工錄入、產(chǎn)量、輔料添加等數據手工錄入、其他終端設備數據導入。

3.7 系統管理及配置

針對不同行業(yè)創(chuàng )建新的項目，按照客戶(hù)需求疏理出用能部門(mén)、用能介質(zhì)、用能種類(lèi)、檢測傳感器、生產(chǎn)產(chǎn)品、班組等信息及關(guān)系基礎上，按照人機界面提示即可輕松完成。用戶(hù)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限，能夠設置不同權限級別的操作密碼。實(shí)時(shí)監控系統設3種訪(fǎng)問(wèn)權限，即：客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)、操作員、系統管理員。每種訪(fǎng)問(wèn)權限均有其所能操作的功能分配，保護部門(mén)生產(chǎn)信息隱私，同時(shí)提高客戶(hù)體驗感。

3.8 日志管理功能

　　完善的日志管理，包括各種頁(yè)面操作，軟件運行等，可為用戶(hù)提供信息追責。 

4、安科瑞能源管理云平臺

4.1 平臺架構 

4.2 平臺功能

4.3 訪(fǎng)問(wèn)方式

4.4 硬件選型

5、結語(yǔ)

本項目開(kāi)發(fā)的能源管控系統是一個(gè)面向智能制造的公司級管控一體化計算機系統。其與往不同的是更多的考慮了系統的實(shí)時(shí)性、可靠性、精細化和智能化，從部門(mén)設備、介質(zhì)、產(chǎn)品、班組、時(shí)間多維度的進(jìn)行能源管理與分析，從模型預報技術(shù)、智能監測與分析技術(shù)和故障預報與容錯技術(shù)等幾個(gè)方面提升能源管理的可用性。該能源管控系統的應用對鋼鐵企業(yè)統一調度能源系統、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(dòng)生產(chǎn)率和能源管理水平將起到十分顯著(zhù)的促進(jìn)作用。

 【參考文獻】

[1]楊洋，樊向東，施偉.某鋼企能源管理系統設計與應用[J].工業(yè)控制計算機，2017，30（09）：109-110+112.

[2]王翰琦，面向智能制造的能源管理系統.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.