概述
鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),，能源消耗量約占全國工業(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),，是通過對企業(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)在日益激烈的市場競爭中進(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”中國鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展建議》重要內(nèi)容之一，也是《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能的決定》（國發(fā)〔2006〕28號）和《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（國發(fā)〔2007〕15號）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,，為能源調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持,。
² 構(gòu)建能管中心平臺，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)置一臺紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲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,，廠長、總工,、科室和車間管理人員通過紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫來了解現(xiàn)場裝置的生產(chǎn)情況,。在與局域網(wǎng)相連的每個(gè)用戶的PC機(jī)上安裝紫金橋客戶端軟件或直接通過IE來瀏覽紫金橋服務(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,，幾乎沒有時(shí)間上的延時(shí)。紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫系統(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)庫平臺,，開發(fā)全公司各分廠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)。采集軟件可以通過各種不用的協(xié)議來采集瞬時(shí)和累計(jì)數(shù)據(jù)并打包成平臺支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式,。
Ø 存儲轉(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）,、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、消息服務(wù)器組成,，主要負(fù)責(zé)將各采集站發(fā)上來的數(shù)據(jù)通過消息總線模式轉(zhuǎn)發(fā)到消息中間件服務(wù)器的同時(shí)也可通過數(shù)據(jù)同步模式進(jìn)行關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和（或）工廠歷史數(shù)據(jù)庫的級聯(lián)存儲,。
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,、數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制,、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、級別,、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)能源過程監(jiān)控。通過對重要的能源運(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,，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)測量 (電,、氮氧氬,、蒸汽、壓縮空氣,、煤氣,、天然氣、水等)
Ø 直觀歷史和實(shí)時(shí)趨勢 (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、車間,、分廠,、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,、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)能源管理部門的指導(dǎo)下，對能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理,。針對能源工藝系統(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,，建立客觀能源消耗評價(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)施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評價(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)雖然測量點(diǎn)稍少一些,，能源管理將更加直觀有效。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,，提高對企業(yè)性能源事故的反應(yīng)能力。 能源調(diào)度可以通過系統(tǒng)迅速從全局的角度了解系統(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)品的市場競爭力,，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)展已從單純設(shè)備監(jiān)控轉(zhuǎn)向過程和系統(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、降低能耗,，實(shí)時(shí)監(jiān)控的綜合能源信息管理平臺,。此系統(tǒng)平臺適用于鋼鐵、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)庫平臺構(gòu)建的能源管理信息系統(tǒng),，完善能源信息的采集與存儲管理,；實(shí)現(xiàn)企業(yè)級全局能源管理；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,。
通過紫金橋?qū)崟r(shí)歷史數(shù)據(jù)庫平臺，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),；從而在競爭激烈的市場利于不敗之地.