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浅谈能源管理系统在制造中的设计与应用

安科瑞 华楠

 

【摘要】 能源管理系统是以帮助工业生产企业合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益，降低 CO2 排放量为目的的信息化管控系统。为了适应智能制造的需求，其在系统结构、系统功能、信息采集和管控策略等方面都将发生变化。本文对能源管理的需求变化进行了分析，着重从能源管理精细化、模块化、智能化、生态化的角度进行了设计与实现，开发了基于web的智能能源管理系统。

关键词：能源管理系统；智能制造；工业；
 
1、绪论
能源管理信息系统是指采用自动化、信息化技术，对企业能源的生产、存储、输配和消耗等环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，从而实现能源预测、 平衡、优化和系统节能降耗的管控一体化系统。建立能源管理信息系统，首先要通过深入了解和分析钢铁企业能源种类、特点及相互关系，使能源分析、能源预测、能源优化科学，促进钢铁企业安全、经济、合理地利用能源，达到提高节能减排效果。
能源管理系统已经经历了两个阶段，基于单机设备与工序级的能源管理和基于能源介质平衡的能源管理。面向智能制造的能源管理技术要求具有如下特点，一是，包括人员、部门、设备、介质、产品方面的信息。二是精细化，部门设备的管理粒度能够涵盖重要的设备级，产品粒度能到设备级的产品。三是可靠性，实时的生产数据采集技术、准确的过程信息反馈在智能能源管理中起到至关重要的作用。四是，包括能源的监测、预报、平衡与优化等功能。
为此本文着重针对上述问题，从能源管理精细化、模块化、智能化、生态化的角度进行设计与实现，开发基于web的智能能源管理系统。
 
2、系统结构
能源管控中心总体技术框架的建立遵循 " 整合资源，信息共享，统一架构，业务协同 "的原则。应用系统采用多层架构，以能源数据采集网络系统、能源实时监控系统平台为基础，实现了以能源为主线的系统资源、信息和服务的共享，实现能源业务层与展现层的分离，确保系统具有良好的可维护性和开放性。系统分为四层，采集层、网络层、服务层、客户层。
 
3、系统功能
3.1 综合首页
系统服务器负责监管整个企业的能耗需要的运行情况。系统将定制化的能源数据发布到内部局域网上，展现当前企业总能电量、不同部门的不同类别的耗电量、折合标准煤量等，企业的管理和决策人员可以通过Web浏览器访问各种分析结果。不同的管理人员在一定的权限下，可以通过计算机或者手机等终端设备查看企业内的用能情况。不受地域的限制，随时掌握厂区能耗情况，提高节能意识。
3.2 能源查询分析统计功能
具有完备的能源查询分析统计功能，可按照部门、介质、时间等数据多维度查询、对比分析、生成各种统计报表。同时支持测点标签和测点名称的模糊查询，系统以曲线图或时间参数列表的方式展示一个时间段内参数的值，以便分析某一个时间段参数的变化情况。对各种能源消耗进行逐时、逐日、逐月、逐年统计。统计数据采用饼图、柱状图、线图、区域图等各种图形展示方式，直观反映各项统计数据的数值、趋势和分布情况。
3.3 传感器智能监测与分析功能
作为智能制造的核心内容，能源管理系统的可靠运行是不容忽视的问题。为此，通过建立传感器计量模型，采用统计分析技术对传感器进行智能监测，通过对传感器监测信息的分析，可对传感器进行计量数据的平衡分析以及差损分摊管理，平衡报告的生成等。具备历史和实时数据的处理功能、预测系统的自学习和自适应调整功能、模型管理功能、预测分析报告等。
3.4 能源精细化管理功能
产品单耗细化功能，可对全生产线各工序级产品进行单耗计算，多维度分析对比、对标，为优化节能生产提供详尽决策信息，可智能感知并报警。班组能耗统计与分析功能。可对不同班组生产情况进行产品单耗统计分析，诊断班组效率，甚至分析到某个生产者。停产能源管理功能。可对停产时的能源进行统计、分析、比对，便用户分析节能空间。能源分类管理功能。通过对同一能源介质的不同用途进行分类统计，使企业掌握能源信息，增加节能点。
3.5 实时报警及统计查询
对主要指标进行集中报警显示。其中，报警的指标按优先级设置，对于高优先级的指标既可以在主窗口固定位置滚动显示，又可以通过弹出窗口显示。系统还提供全部报警指标的统计、查询功能。系统针对报警信息，提供上传附件功能，用以记录该报警信息的后续处理，方便客户回溯当时状态和相应的考核。
3.6 辅助手工录入
针对无法实现自动数据采集的计量数据、参数、设备指标等数据，建立数据录入接口。接收人工录入的方式把数据录入系统。主要分为以下4类：计量数据的录入、重要参数人工录入、产量、辅料添加等数据手工录入、其他终端设备数据导入。
3.7 系统管理及配置
针对不同行业创建新的项目，按照客户需求疏理出用能部门、用能介质、用能种类、检测传感器、生产产品、班组等信息及关系基础上，按照人机界面提示即可轻松完成。专用用户界面软件具备局域网通讯能力(ETHERNET/IP for INTRANET)，提供严密的安全等级及操作权限，能够设置不同权限级别的操作密码。实时监控系统设3种访问权限，即：客户访问、操作员、系统管理员。每种访问权限均有其所能操作的功能分配，保护部门生产信息隐私，同时提高客户体验感。
3.8 日志管理功能
完善的日志管理，包括各种页面操作，软件运行等，可为用户提供信息追责。
 
4、安科瑞能源管理云平台
4.1 平台架构
 
 
4.2 平台功能
 
 
4.3 访问方式
 
 
4.4 硬件选型
 
 
5、结语
本项目开发的能源管控系统是一个面向智能制造的公司级管控一体化计算机系统。其与往不同的是更多的考虑了系统的实时性、可靠性、精细化和智能化，从部门设备、介质、产品、班组、时间多维度的进行能源管理与分析，从模型预报技术、智能监测与分析技术和故障预报与容错技术等几个方面提升能源管理的可用性。该能源管控系统的应用对钢铁企业统一调度能源系统、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗、提高劳动生产率和能源管理水平将起到十分显著的促进作用。