概述
鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能源消耗量約占全國(guó)工業(yè)總能耗的15%，廢水和固體廢棄物排放量分別占工業(yè)排放總量的14%和17%，是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和新的發(fā)展機(jī)遇，傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式已難以為繼，迫切要求行業(yè)企業(yè)以節(jié)能減排為抓手，積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，利用高新技術(shù)和信息化技術(shù)改造、提升行業(yè)技術(shù)管理水平，走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路。
企業(yè)能源管理中心是一項(xiàng)整合自動(dòng)化和信息化技術(shù)的管控一體化節(jié)能新技術(shù)，是通過(guò)對(duì)企業(yè)能源生產(chǎn)、輸配和消耗實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗。為鋼鐵企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中進(jìn)一步降低成本、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，促進(jìn)行業(yè)平穩(wěn)、較快、可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。
建立能源管理系統(tǒng)是《“十二五”中國(guó)鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展建議》重要內(nèi)容之一，也是《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能的決定》（國(guó)發(fā)〔2006〕28號(hào)）和《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（國(guó)發(fā)〔2007〕15號(hào)）中重點(diǎn)支持的主要內(nèi)容。
一. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
² 通過(guò)中心建設(shè)，合理規(guī)劃和完善網(wǎng)絡(luò)，奠定信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；
² 通過(guò)能源管理系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集、集中管控、集中平衡，降低能耗，提高能源的利用率；
² 將現(xiàn)有的計(jì)質(zhì)量數(shù)據(jù)接入中心平臺(tái)，為能源調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。
² 構(gòu)建能管中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源的集中管控。
² 建立能管中心大屏系統(tǒng)，提升甲方對(duì)外形象。
總體效果如圖1所示。
圖1
二.項(xiàng)目概況
紫金橋實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，即在公司信息中心設(shè)置一臺(tái)紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)公司所有裝置控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。接口機(jī)分布在各裝置控制室現(xiàn)場(chǎng)，廠(chǎng)長(zhǎng)、總工、科室和車(chē)間管理人員通過(guò)紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)裝置的生產(chǎn)情況。在與局域網(wǎng)相連的每個(gè)用戶(hù)的PC機(jī)上安裝紫金橋客戶(hù)端軟件或直接通過(guò)IE來(lái)瀏覽紫金橋服務(wù)器中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在公司管理層每個(gè)辦公室的電腦上看到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與DCS、PLC等系統(tǒng)保持同步，幾乎沒(méi)有時(shí)間上的延時(shí)。紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)可擴(kuò)展的系統(tǒng)，基于紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)全公司各分廠(chǎng)的能源管理信息系統(tǒng)。
軟件分布式體系架構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。
圖2 軟件分布式體系架構(gòu)
圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖
架構(gòu)描述：
Ø 系統(tǒng)分為三層：數(shù)據(jù)采集層、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層
Ø 數(shù)據(jù)采集層由各個(gè)采集站組成，采集站負(fù)責(zé)采集各PLC系統(tǒng)、二次儀表、一次儀表、通信控制器等的能源數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)。采集軟件可以通過(guò)各種不用的協(xié)議來(lái)采集瞬時(shí)和累計(jì)數(shù)據(jù)并打包成平臺(tái)支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。
Ø 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)層主要有主采集服務(wù)器（實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)）、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、消息服務(wù)器組成，主要負(fù)責(zé)將各采集站發(fā)上來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)消息總線(xiàn)模式轉(zhuǎn)發(fā)到消息中間件服務(wù)器的同時(shí)也可通過(guò)數(shù)據(jù)同步模式進(jìn)行關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和（或）工廠(chǎng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的級(jí)聯(lián)存儲(chǔ)。
Ø 業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要是負(fù)責(zé)能源計(jì)劃、能源實(shí)績(jī)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制、統(tǒng)計(jì)分析、成本核算及分?jǐn)偟雀鞣N能源系統(tǒng)中的管理功能。
Ø 業(yè)務(wù)應(yīng)用層采用B/S模式，任意甲方只需用瀏覽器就能完成能源系統(tǒng)的監(jiān)控、管理、維護(hù)等操作。
Ø 能源綜合報(bào)表、決策分析報(bào)表可以通過(guò)集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)上傳到集團(tuán)總部的數(shù)據(jù)中心。
Ø 使用獨(dú)立的權(quán)限系統(tǒng)，分單位、部門(mén)、級(jí)別、模塊等多種方式提供權(quán)限管理。
三.網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
在鋼廠(chǎng)信息化建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，穩(wěn)定合理的網(wǎng)絡(luò)是信息化實(shí)施的關(guān)鍵。
全網(wǎng)分為兩部分：骨干網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中心。
骨干網(wǎng)絡(luò)采用核心層、匯聚層、接入層的部署思路。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示：
圖4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
四.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。
圖5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)
五.能源管理系統(tǒng)功能框架
系統(tǒng)功能框架如圖6所示。
圖6 能源管理系統(tǒng)功能框架
六.系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)：能源應(yīng)用可視化
從能源使用的全生命周期角度實(shí)現(xiàn)靈活可靠的工業(yè)能源過(guò)程監(jiān)控。通過(guò)對(duì)重要的能源運(yùn)行數(shù)據(jù)的集成，建立透明度更高的能源調(diào)度與管理平臺(tái)，在更低能耗、更低排放的水平下獲取運(yùn)行優(yōu)化和最大化生產(chǎn)力：
Ø 圖形化的能源運(yùn)行 (變配電、煤氣柜、發(fā)電、鍋爐房、給排水、泵站等)
Ø 實(shí)時(shí)能源介質(zhì)測(cè)量 (電、氮氧氬、蒸汽、壓縮空氣、煤氣、天然氣、水等)
Ø 直觀(guān)歷史和實(shí)時(shí)趨勢(shì) (壓力、溫度、功率、質(zhì)量等)
Ø 豐富的能源管理報(bào)表 (班組、批次、產(chǎn)品、設(shè)備能耗報(bào)表)
Ø 強(qiáng)大的分析工具 (時(shí)間、批次、電能質(zhì)量分析、功率因數(shù)等)
Ø 跨企業(yè)的能源使用消耗可視化界面 (設(shè)備、車(chē)間、分廠(chǎng)、企業(yè)、集團(tuán)等)
Ø 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)能源使用消耗狀況 (秒、分鐘、小時(shí)、班組、日、月、年等)
系統(tǒng)應(yīng)用效果圖如圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示。
圖7
圖8
圖9
圖10
圖11
圖12
七.通過(guò)建設(shè)能源管理系統(tǒng)，我們將達(dá)到的目的
1.完善能源信息的采集、存儲(chǔ)、管理和利用完善的能源信息采集系統(tǒng)，便于獲得第一手運(yùn)行工藝數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況、及時(shí)采取調(diào)度措施，使系統(tǒng)盡可能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，并將事故的影響降到最低。在企業(yè)能源管理部門(mén)的指導(dǎo)下，對(duì)能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理。針對(duì)能源工藝系統(tǒng)的分散和能源管理要求集中的特點(diǎn) , 建立能源管理系統(tǒng)可以滿(mǎn)足能源工藝系統(tǒng)特點(diǎn)的分散控制和集中管理 , 使企業(yè)的能源管理水平適應(yīng)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展需要。
2.減少能源管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化能源管理流程，建立客觀(guān)能源消耗評(píng)價(jià)體系能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程優(yōu)化再造，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理，有效實(shí)施客觀(guān)的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，計(jì)效考核，減少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及時(shí)了解真實(shí)的能耗情況和提出節(jié)能降耗的技術(shù)和管理措施，向能源管理要效益。
3.減少能源系統(tǒng)運(yùn)行管理成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。大型企業(yè)的能源系統(tǒng)規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)管理、運(yùn)行值班和檢修及其管理的工作量大，成本高。能源中心的建設(shè)，將為企業(yè)的管理體制改革中發(fā)揮重要示范作用。中小企業(yè)雖然測(cè)量點(diǎn)稍少一些，能源管理將更加直觀(guān)有效。系統(tǒng)的最終目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表統(tǒng)一監(jiān)控，簡(jiǎn)化能源運(yùn)行管理，減少日常管理的人力投入，節(jié)約人力資源成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
4.加快能源系統(tǒng)的故障和異常處理，提高對(duì)企業(yè)性能源事故的反應(yīng)能力。 能源調(diào)度可以通過(guò)系統(tǒng)迅速?gòu)娜值慕嵌攘私庀到y(tǒng)的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，以便及時(shí)采取措施，降低損失。這在能源管理系統(tǒng)非常情況下特別有效。通過(guò)優(yōu)化能源調(diào)度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境。 能源管系統(tǒng)的建成，將通過(guò)優(yōu)化能源管理的方式和方法，改進(jìn)能源平衡的技術(shù)手段，實(shí)時(shí)了解企業(yè)的能源需求和消耗的狀況，使能源的合理利用達(dá)到一個(gè)新的水平。為進(jìn)一步對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工和處理提供條件。數(shù)據(jù)是財(cái)富，數(shù)據(jù)可以成為信息，它將為企業(yè)的高端能源管理提供現(xiàn)實(shí)的可能性。 從上面可以看到，建設(shè)能源管理系統(tǒng)對(duì)提高能源系統(tǒng)運(yùn)行和管理的水平，減少能源消耗，提高供能質(zhì)量，強(qiáng)化和完善能源考核和評(píng)價(jià)體系， 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善環(huán)境質(zhì)量，從而提高企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，都具有良好的作用和效果。
八.總結(jié)
目前，企業(yè)能源管理中心技術(shù)的發(fā)展已從單純?cè)O(shè)備監(jiān)控轉(zhuǎn)向過(guò)程和系統(tǒng)綜合監(jiān)控，并繼續(xù)向管控一體化方向發(fā)展；部分鋼鐵企業(yè)著手開(kāi)展優(yōu)化節(jié)能調(diào)度和綜合平衡方法的研究，在應(yīng)用功能上，成功引入預(yù)測(cè)模型和平衡模型等技術(shù)。由于能源利用與環(huán)境保護(hù)的高度關(guān)聯(lián)性，企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)將逐步與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合，以實(shí)現(xiàn)相互促進(jìn)、協(xié)同管理，這將是未來(lái)鋼鐵企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)的發(fā)展方向。
隨著高耗能企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、技術(shù)不斷進(jìn)步、信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，EMS面向生產(chǎn)運(yùn)行的能源介質(zhì)(包括水、電力、重油、各種煤氣、天然氣、蒸汽、壓縮空氣、氧、氮、氬等)實(shí)現(xiàn)能源預(yù)測(cè)、降低能耗，實(shí)時(shí)監(jiān)控的綜合能源信息管理平臺(tái)。此系統(tǒng)平臺(tái)適用于鋼鐵、有色冶金、石化、電力、建材、紡織印染、輕工、機(jī)械等高耗能生產(chǎn)制造業(yè)。
基于紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)構(gòu)建的能源管理信息系統(tǒng)，完善能源信息的采集與存儲(chǔ)管理；實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)全局能源管理；減少管理漏洞，優(yōu)化管理流程；降低能源系統(tǒng)運(yùn)行成本；能源故障快速響應(yīng)；優(yōu)化調(diào)度節(jié)能降耗。
通過(guò)紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，建立高質(zhì)量的、可擴(kuò)展的能源管理系統(tǒng)，為企業(yè)應(yīng)對(duì)發(fā)展挑戰(zhàn)、環(huán)保挑戰(zhàn)、建立數(shù)字化管理奠定良好基礎(chǔ)；從而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)利于不敗之地.