1,、前言
　　鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶,，節(jié)能一直是困擾我國冶金行業(yè)的重大問題,，除了依靠節(jié)能技術(shù)降低能耗外,，向能耗管理要效益是我們努力的方向,。傳統(tǒng)的能源調(diào)度為電力、動(dòng)力,、水道各自獨(dú)立,，采用傳統(tǒng)的能源管理模式，已不適應(yīng)現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的能源管理需要,。
　　建立集中監(jiān)控管理功能于一身的能耗管理系統(tǒng)（EMS,，Energy Management System）,，實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)電力,、動(dòng)力、水道等各單元的數(shù)據(jù)采集和控制和管理,、環(huán)保監(jiān)測(cè)和控制,、能源介質(zhì)需求的分析與預(yù)測(cè)，為提供經(jīng)濟(jì),、高質(zhì)的能源和優(yōu)質(zhì),、高效的服務(wù)創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)也為公司能源管理打下良好基礎(chǔ),。 
　　監(jiān)控管理的能源介質(zhì)主要有：電力,、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣,、轉(zhuǎn)爐煤氣,、混合煤氣、壓縮空氣,、氧氣,、氮?dú)狻鍤?、蒸汽,、生產(chǎn)水、生活水等,。
　　“電管家”能耗管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：EMS）是以專業(yè)的平臺(tái)軟件為基礎(chǔ),，并融合了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、電力電子技術(shù),、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),、自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)等的一體化數(shù)據(jù)采集監(jiān)控優(yōu)化系統(tǒng)方案，用于監(jiān)視,、分析和控制能源的使用,，從而降低能耗成本,。能源中心實(shí)現(xiàn)對(duì)電、蒸汽,、壓縮空氣,、風(fēng)、燃?xì)夂退扔嘘P(guān)能源介質(zhì)的檢測(cè)及控制,，進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和管理,，將能耗信息集成，提供有效的分析手段,，指導(dǎo)能源的合理配置和利用,，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)良供能,、提高工作效率,、降低能耗。能源中心設(shè)計(jì)工作圍繞電力,、水,、動(dòng)力等三項(xiàng)展開。
　　建立能耗管理系統(tǒng)是《“十一五”中國鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展建議》重要內(nèi)容之一,。

2,、設(shè)計(jì)總則

2.1設(shè)計(jì)原則

　　1 安全性

　　采用安全可靠的隔離技術(shù)，在EMS實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)與ERP網(wǎng)絡(luò)之間建立數(shù)據(jù)傳輸通道,。同時(shí),，EMS系統(tǒng)應(yīng)具有完備的策略以保證EMS及下層控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證EMS系統(tǒng)的應(yīng)用軟件對(duì)PLC,、DCS等系統(tǒng)的正常運(yùn)行不會(huì)構(gòu)成影響,。

　　2 可靠性

　　在EMS的設(shè)計(jì)過程中，可靠穩(wěn)定性是第一要素,。能源供給過程屬于連續(xù)的過程,，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)給企業(yè)帶來無法估量的損失。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、產(chǎn)品選擇以及網(wǎng)絡(luò)管理上對(duì)穩(wěn)定性做出保證,。系統(tǒng)還要具有強(qiáng)的容錯(cuò)能力，在系統(tǒng)局部失敗的情況下,，仍能正常繼續(xù)工作,。

　　3 開放性

　　開放性設(shè)計(jì)包括開放性網(wǎng)絡(luò)、支持多協(xié)議,、具有良好的設(shè)備兼容性和互通互連能力等幾個(gè)方面,。目前所用到的底層控制系統(tǒng)種類較多，EMS系統(tǒng)的軟件平臺(tái)要能提供多種數(shù)據(jù)訪問方式（如OPC,、DDE,、ODBC,、TCP、串口等）,，保證系統(tǒng)的開放性,，并能與第三方軟硬件兼容，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫連接,。
　　采用成熟,、通用、符合國際標(biāo)準(zhǔn)的軟件產(chǎn)品和開發(fā)技術(shù),，保證經(jīng)過EMS系統(tǒng)分析處理的數(shù)據(jù)能夠被上層管理系統(tǒng)所用,。允許用戶或第三方依據(jù)現(xiàn)有的應(yīng)用平臺(tái)靈活地進(jìn)行二次定制開發(fā)。

　　4 實(shí)用性

　　在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)上,，首先必須能夠滿足企業(yè)的當(dāng)前需求,，同時(shí)兼顧企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,，也應(yīng)該能夠讓企業(yè)以較低的維護(hù)投入而獲得較大的效益回報(bào),。

　　5 先進(jìn)性

　　在滿足當(dāng)前系統(tǒng)功能需要的前提下,，本著高定位,、高起點(diǎn)的指導(dǎo)思想，采用先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法,、軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù),，包括系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫技術(shù),、開發(fā)管理工具等,。

　　6 可維護(hù)性

　　系統(tǒng)應(yīng)具有完備的網(wǎng)絡(luò)控制、診斷,、測(cè)試功能和在線故障恢復(fù)能力,，最終要使用戶維護(hù)起來方便，維護(hù)成本低,。

2.2引用規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

　　能耗監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)滿足以下規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),，但不限于此：

r    GB2589 綜合能耗計(jì)算通則

r    GB6422 企業(yè)能耗計(jì)量與測(cè)試導(dǎo)則

r    GB15316─94 節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)通則

r    GB12723 產(chǎn)品單位產(chǎn)量能源消耗定額編制通則

r    GB3485評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則

r    CJ/T188—2004 戶用計(jì)量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件

r    GB/T 19582-2008 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范

r    GB 9254-1998 信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測(cè)量方法

r    GB/T 17168-1998 信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測(cè)量方法

r   GB/T 17626-1998電磁兼容  試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)

3、電管家鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

3.1系統(tǒng)組成

　　整個(gè)能源管理系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心并采用流行的,、可靠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng),。全廠設(shè)置一個(gè)集中能源動(dòng)力管理監(jiān)控中心。全廠能源動(dòng)力管理監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)從各信息采集點(diǎn)中獲取能源數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)全廠的能源數(shù)據(jù)集中監(jiān)控和管理,，并統(tǒng)一發(fā)布調(diào)度指令。全廠能源動(dòng)力管理監(jiān)控中心和各信息采集點(diǎn)間通過能源專用網(wǎng)絡(luò)有機(jī)的結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng),。
　　能源管理系統(tǒng)采用國外成熟的大型實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái),，并以與之相配套的數(shù)據(jù)可視化軟件為WEB實(shí)時(shí)信息組裝平臺(tái),，通過基于該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的二次軟件應(yīng)用開發(fā)，基于模型庫的數(shù)據(jù)優(yōu)化分析VC++開發(fā)來建立企業(yè)統(tǒng)一的能源系統(tǒng)信息集成及管理平臺(tái),。 
     

3.2 分層分布式系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按功能的不同分成三個(gè)層次(如圖所示),。底層為信號(hào)采集層，中層為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理層,，上層為應(yīng)用管理層,。信號(hào)采集層由子站和遠(yuǎn)程站組成，主要實(shí)現(xiàn)分布數(shù)據(jù)的集中采集,、實(shí)時(shí)控制,。采集站間采用環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由光纖組成工業(yè)以太網(wǎng),，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率1000Mb/s,。中層的主要設(shè)備是I/0服務(wù)器，作為底層和上層之間的橋梁,，主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理,、短時(shí)歸檔；還包括工程師站,、HMI操作員站,、大屏幕控制器和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等，主要完成人機(jī)交互和管理等功能,。上層包括應(yīng)用服務(wù)器,、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器,、防火墻,，上層中央以太網(wǎng)采用雙絞線連接、TCP/IP協(xié)議,、總線結(jié)構(gòu),，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率1000 Mb/s。

3.3系統(tǒng)功能描述

3.3.1,、管理范圍

　　1,、能源管理系統(tǒng)的監(jiān)控管理的能源介質(zhì)有：電力、焦?fàn)t煤氣,、高爐煤氣,、壓縮空氣、氧氣,、氮?dú)?、氬、蒸汽以及各種水等。
　　a.電力設(shè)施：輸電設(shè)施,、發(fā)電設(shè)施,；
　　b.給排水系統(tǒng)：水源、用水量,、給排水系統(tǒng)設(shè)置,；
　　c.燃?xì)狻庀到y(tǒng)：高爐煤氣,、焦?fàn)t煤氣,、轉(zhuǎn)爐煤氣、氧氣站,，廠區(qū)及車間燃?xì)夤艿兰把鯕?、氮?dú)狻鍤馇蚬蓿?br /> 　　d.熱力系統(tǒng)概況：高爐冷風(fēng),、蒸汽,、壓縮空氣及脫鹽水等介質(zhì)的生產(chǎn)及供應(yīng)。
　　2,、能源管理系統(tǒng)管理的工藝能耗參數(shù)有：

3.3.2,、主要功能

Ø　能源計(jì)劃管理

　　能源政策、能源技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,，節(jié)能計(jì)劃以及月度供需平衡計(jì)劃的制定與下發(fā),，各種能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，分析用能水平,，為節(jié)能方案的查找提供數(shù)據(jù)支持,。

Ø　能源計(jì)量管理

　　對(duì)各類儀器、儀表等的流量,、壓力、溫度等計(jì)量設(shè)備數(shù)據(jù)管理,，實(shí)現(xiàn)計(jì)量抄表和計(jì)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,，及時(shí)體現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程中各類技術(shù)指標(biāo)消耗和信息共享。以上數(shù)據(jù)需要由各個(gè)子系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口（或提供標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議）提供,。

Ø　能源數(shù)據(jù)采集

　　對(duì)能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集：實(shí)時(shí)采集電的能源工藝讀數(shù),，計(jì)算消耗；對(duì)生產(chǎn)過程能源生產(chǎn),、能源供應(yīng),、能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，通過自動(dòng)采集或人工錄入能源數(shù)據(jù),。對(duì)全礦的用電等能源進(jìn)行監(jiān)測(cè)與計(jì)量,，對(duì)有關(guān)重大設(shè)備或重要工藝設(shè)備的用電等能源與質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量與監(jiān)測(cè)。

Ø　能源統(tǒng)計(jì)分析

　　對(duì)生產(chǎn)過程的能源消耗量和單耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,，編制各種能源報(bào)表分析曲線等直觀圖形,，參照生產(chǎn)計(jì)劃和消耗定額進(jìn)行對(duì)比和分析,，為生產(chǎn)管理、調(diào)度指揮,、崗位操作提供及時(shí)準(zhǔn)確的能源數(shù)據(jù)信息,，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程的能源狀況，有效控制能源消耗,，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)耗能癥結(jié),，及時(shí)采取節(jié)能措施，及時(shí)調(diào)度指揮,，及時(shí)操作,。主要功能有：

　　1)　實(shí)時(shí)監(jiān)控各工序及重大設(shè)備的能源消耗；

　　2)　能源消耗統(tǒng)計(jì)分析：以直觀的圖形化的方式查看和分析能源消耗,；

　　3)　能源消耗動(dòng)態(tài)分析,，根據(jù)能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析生產(chǎn)能耗情況，尋找生產(chǎn)能耗癥結(jié),，實(shí)現(xiàn)輔助決策,；

　　4)　實(shí)現(xiàn)能源信息半自動(dòng)化處理、能源信息表格和圖形化分析,、能源信息動(dòng)態(tài)查詢,、能耗計(jì)劃網(wǎng)上發(fā)布、能源消耗輔助考核,；

　　5)　能源消耗輔助平衡,，根據(jù)能耗數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)能耗預(yù)平衡，根據(jù)平衡結(jié)果找出能耗不平衡因素,。

Ø　單耗,、總耗：計(jì)算工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)的單耗、總耗,。產(chǎn)量,、消耗、單耗和計(jì)劃,、定額比較的超標(biāo),、達(dá)標(biāo)、欠標(biāo)情況,。

Ø　日查詢與分析：對(duì)每日工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗列出表格進(jìn)行查詢,；對(duì)每日工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖,、直方圖,。

Ø　周查詢與分析：對(duì)每周工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗列出表格進(jìn)行查詢；對(duì)每周工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖,、直方圖,。

Ø　旬查詢與分析：對(duì)每旬工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗列出表格進(jìn)行查詢；對(duì)每旬工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較,，并形成曲線圖,、直方圖。

Ø　月查詢與分析：對(duì)每月工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗列出表格進(jìn)行查詢,；對(duì)每月工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較,，并形成曲線圖、直方圖,。

Ø　年查詢與分析：對(duì)每年工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗列出表格進(jìn)行查詢,；對(duì)每年工序活動(dòng)中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖,、直方圖,。

Ø　計(jì)劃完成情況分析：產(chǎn)業(yè)企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)劃完成比率及對(duì)比。

　　科學(xué)的能源管理是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化資源配置,、合理利用能源,、改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)從單一的裝備節(jié)能向系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的重要措施,，也是創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè),、實(shí)施清潔生產(chǎn)的必然要求。