摘要：以鞍鋼礦業(yè)公司大孤山選礦廠生產(chǎn)工藝過程為對象，基于面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、故診斷技術(shù)、智能控制技術(shù)進(jìn)行了能源信息管理系統(tǒng)的研究，開發(fā)能源信息管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件，實現(xiàn)對大孤山選礦廠的電能消耗的總體監(jiān)測，為企業(yè)生產(chǎn)考核、管理決策提供技術(shù)支持，大大提高企業(yè)計量工作的現(xiàn)代化水平。
關(guān)鍵詞：能源計量；預(yù)測分析；檢測管理系統(tǒng)
0 引言
隨著能源資源的日趨緊張和能源需求量的日益增加，能源成本在企業(yè)操作成本中的比例逐步加大，這也使得企業(yè)管理者和生產(chǎn)操作者不得不從降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本、提高企業(yè)綜合競爭力的角度出發(fā)，努力加強企業(yè)能源管理工作的力度。 鞍鋼礦業(yè)公司年產(chǎn)值達(dá)150多億元，同時也是耗能大戶，具有明顯節(jié)能潛力。根據(jù)對下屬的大孤山選礦廠調(diào)查，其生產(chǎn)現(xiàn)場存在著計量儀表不全、計量不準(zhǔn)、型號不統(tǒng)一、不能網(wǎng)絡(luò)傳輸和自動記錄、對整個用電情況不能實時考核、不能監(jiān)控用電設(shè)備的運行情況等問題，由此產(chǎn)生了較大的能源浪費。針對以上問題對能耗信息進(jìn)行統(tǒng)計、預(yù)測、分析、優(yōu)化設(shè)計硬件實施方案，研制能源計量管理信息系統(tǒng)以提高整個企業(yè)的管理信息化水平以及實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能增效的總體目標(biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)。
1 系統(tǒng)的技術(shù)分析
系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：能源計量管理系統(tǒng)、能源預(yù)測分析系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。三個系統(tǒng)功能相對獨立又互相結(jié)合。
1.1 能源計量管理系統(tǒng)
能源計量管理系統(tǒng)為能源的供需統(tǒng)計、消耗預(yù)測、指標(biāo)管理等提供依據(jù)和工具，為節(jié)能降耗工作的開展提供指導(dǎo)，并為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘及成本管理和能源管理的**結(jié)合奠定了堅實基礎(chǔ)。能源計量管理部分主要包括數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)組態(tài)、計量管理和系統(tǒng)維護(hù)四大部分。整個能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用星型結(jié)構(gòu)，通過對廠內(nèi)的高壓室、電磁站以及高低壓用電設(shè)備等大中容量負(fù)載為主要監(jiān)控對象合理設(shè)置采集點，以電流/電壓傳感器和數(shù)字式電能儀表為主要檢測元件,采用485通訊的方式實時獲取電量數(shù)據(jù)。采用數(shù)據(jù)處理整合技術(shù)實現(xiàn)了企業(yè)高壓端和主要用電設(shè)備的電量信息綜合、保存、輸出一體化以及上下層管理的網(wǎng)絡(luò)化。
1.2 能源預(yù)測分析系統(tǒng)
能源預(yù)測分析是基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行的預(yù)測分析,由供電質(zhì)量分析系統(tǒng)、供電趨勢分析系統(tǒng)、能量平衡分析系統(tǒng)、同類設(shè)備對比系統(tǒng)、設(shè)備故障預(yù)測分析系統(tǒng)和自動排產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成。能源預(yù)測分析系統(tǒng)可根據(jù)要求將分析預(yù)測的結(jié)果生成一系列的表格和圖形、曲線顯示，以滿足生產(chǎn)管理的需求。
圖1 能源預(yù)測分析總體框圖
下面以同類設(shè)備對比為例做主要介紹：本模塊對大選廠破碎車間的4臺細(xì)破碎機、2臺中破碎機、球磨車間的5臺再磨球磨機、6臺一次球磨機、4臺二次球磨機、7臺環(huán)水泵站清水泵、4臺環(huán)水泵站水泵、3組渣漿泵、三選車間4臺一次球磨機、4臺二次球磨機和2臺再磨球磨機分別進(jìn)行比較，比較參數(shù)分別為能耗、單產(chǎn)能耗(時間能耗)、作業(yè)率、作業(yè)時間和利用率。
本模塊已知條件：電耗、起始時間、截止時間，并規(guī)定電流小于 112倍額定電流視為設(shè)備正常運行，記錄正常運行次數(shù)、電機容量、日歷時間(即為所查詢時間范圍), 所有參數(shù)均為所選擇時間段范圍之內(nèi)的值。通過一定的數(shù)據(jù)處理和算法計算出所需參數(shù)顯示以供管理者做出合理安排。 通過本模塊可以比較出同一類設(shè)備的自身效率及運行工況，為管理者合理排班、安排生產(chǎn)進(jìn)度提供科學(xué)的有效的依據(jù)，從而也能夠較合理地使用生產(chǎn)設(shè)備，節(jié)能達(dá)0.2%。此模塊可以按設(shè)備類別在時間段內(nèi)進(jìn)行查詢,查詢結(jié)果以表格的形式顯示,可預(yù)覽和打印查詢報表。
1.3 輔助系統(tǒng)
（1）數(shù)據(jù)瀏覽及報表打印
包括查詢?yōu)g覽數(shù)據(jù)、預(yù)定義報表、自定義報表、手動打印和自動打印相結(jié)合?？梢砸员砀?、圖形等方式顯示，以各種方式查詢?yōu)g覽，預(yù)定義、自定義報表格式如班組報表、日報、月報、季報、年報等。實現(xiàn)各種報表的在線修改，各種報表的生成、打印可定時或人工進(jìn)行。
（2）網(wǎng)頁瀏覽
系統(tǒng)以網(wǎng)頁的形式顯示, 將所有車間的用量情況細(xì)化和透明化, 讓任何瀏覽此網(wǎng)頁的人都能掌握用電量等信息。
（3）異常情況報警
系統(tǒng)對異常情況，例如電表數(shù)據(jù)異常、采集多次失敗、電表電流不平衡、電表有失壓記錄等，能夠給出報警提示，以引起運行人員注意，及時發(fā)現(xiàn)問題。報警的方式，有圖形顯示、播放聲音等。
2 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方案
采用JAVA、JSP、Javabean和Servlet技術(shù)結(jié)合功能強大的Oracle數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。由于JA2VA的面向?qū)ο蟆⒖缙脚_和高安全性，Oracle數(shù)據(jù)庫強大的功能和優(yōu)勢，使得軟件的功能和實用性得到了很好的保證。采用由**向底逐步求精的設(shè)計方法。系統(tǒng)軟件包括能源計量、能源管理、系統(tǒng)管理、預(yù)測分析等四大模塊，具體包括電能查詢、能源管理、能耗查詢、能耗統(tǒng)計、能耗報表、預(yù)測分析、設(shè)備管理、系統(tǒng)維護(hù)和幫助等功能。各模塊間既可單獨使用，數(shù)據(jù)庫又可互相調(diào)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
圖2 能源管理系統(tǒng)軟件功能總體框圖
3 系統(tǒng)特點及前景
3.1 系統(tǒng)特點
（1）安全性。
本系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)提供安全措施，防止用戶非法進(jìn)入，多層次確保系統(tǒng)安全。工作權(quán)限的 確定，系統(tǒng)參數(shù)及電量數(shù)據(jù)修改調(diào)整由專業(yè)人員負(fù)責(zé)并有流水登記和恢復(fù)手段。
（2）可靠性。
能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為星型結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)穩(wěn)定性強。單個采集點的故障不會影響到其它數(shù)據(jù)采集點的工作，充分保證系統(tǒng)運行的可靠性，降低系統(tǒng)的故障率。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用光纜作為傳輸介質(zhì)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩约胺€(wěn)定性，抗干擾能力強。
（3）可擴(kuò)展性。
本系統(tǒng)充分考慮到今后發(fā)展容量擴(kuò)充及應(yīng)用功能的擴(kuò)充能力；充分考慮INTERNET數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享。所有功能模塊均為模塊化設(shè)計，擴(kuò)展功能可獨立掛接在系統(tǒng)上，方便二次開發(fā)或以后系統(tǒng)升級無縫對接。
3.2 應(yīng)用前景
我國單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2倍多，工業(yè)企業(yè)能源消耗占到全國的70%以上，所以企業(yè)是節(jié)能的主體，節(jié)能降耗的空間很大。另外，從現(xiàn)代企業(yè)信息化角度看，不少企業(yè)已有**的管理信息系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，而能源管理的信息化水平卻相當(dāng)落后，與企業(yè)的管理水平不相稱，信息化能源管理是實現(xiàn)企業(yè)長效節(jié)能的手段。
4 安科瑞工業(yè)能耗管理平臺介紹
4.1 平臺架構(gòu)介紹
安科瑞能源管控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有良好的可靠性與實時性，主要由現(xiàn)場設(shè)備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監(jiān)控平臺）三個部分組成。以上三個部分分別貫穿整個系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)按照能源管理的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺。
圖3 工業(yè)能耗管理平臺架構(gòu)組成
4.2 平臺功能介紹
圖4 工業(yè)能耗管理功能示意圖
4.2.1可視化展示
展示企業(yè)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。
4.2.2實時監(jiān)控
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能較快速的掌握點位的報警4.2.3變壓器監(jiān)控。
4.2.3用能統(tǒng)計
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、折標(biāo)對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
4.2.4單耗統(tǒng)計
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
4.2.5績效分析
對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、產(chǎn)線、工段等進(jìn)行日、周、月、年、*時段，結(jié)合能源計劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
4.2.6能耗預(yù)測
通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計算模型，根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預(yù)測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。
4.2.7運行監(jiān)測
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。
4.2.8分析報告
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進(jìn)行統(tǒng)計分析，讓用戶了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
4.2.9移動端支持
APP支持Android、IOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測、運行監(jiān)視、異常報警等。
4.3工業(yè)能耗平臺設(shè)備選型
表1 工業(yè)能耗管理設(shè)備選型表
5 結(jié)束語
能源信息管理系統(tǒng)在鞍鋼集團(tuán)大孤山選礦廠的成功應(yīng)用，將對鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司兄弟企業(yè)和我國大中型
企業(yè)的能源信息監(jiān)測、管理以及降耗增效工作起到一定的推廣和**作用。
【參考文獻(xiàn)】
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安科瑞電氣股份有限公司專注于數(shù)據(jù)中心能耗管理,智慧能源綜合服務(wù)平臺,數(shù)據(jù)中心智能配電,能源管理系統(tǒng)等
