1. 引言
1.1.  概述
        在我國的能源消耗中，工業(yè)是我國能源消耗的大戶,，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右,，而不同類型工業(yè)企業(yè)的工藝流程，裝置情況,、產(chǎn)品類型,、能源管理水平對能源消耗都會產(chǎn)生不同的影響。建設(shè)一個全廠級的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行在線采集,、計(jì)算,、分析及處理，從而對能源物料平衡,、調(diào)度與優(yōu)化,、能源設(shè)備運(yùn)行與管理等方面發(fā)揮著重要的作用。
        能源管理系統(tǒng)（簡稱EMS）是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分,，因此在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中,，把能源管理作為MES系統(tǒng)中的一個基本應(yīng)用構(gòu)件,，作為大型企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分。
1.2 整體需求分析
        企業(yè)希望能夠采用先進(jìn)的自動化,、信息化技術(shù)建立能源管理調(diào)度中心,，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集——過程監(jiān)控——能源介質(zhì)消耗分析——能耗管理等全過程的自動化、高效化,、科學(xué)化管理,。從而使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來,，使之能夠運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù),，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理。其中包括能源生產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表,、平衡分析,、實(shí)績管理、預(yù)測分析等,。實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度,。優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、最大限度地高效利用能源,，提高環(huán)保質(zhì)量,、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的,。
2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則
2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容
        ★自動化系統(tǒng)
        能源管控中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及設(shè)備系統(tǒng),；
        能源管控中心軟硬件平臺系統(tǒng)；
        能源系統(tǒng)各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),；
        調(diào)度及操作人員所需的人機(jī)界面系統(tǒng),；
        設(shè)備冗余，安全監(jiān)測系統(tǒng),；
        歷史數(shù)據(jù)海量存儲及分析系統(tǒng)等,。
        ★輔助系統(tǒng)
        能源系統(tǒng)視頻安全監(jiān)控；
        能源系統(tǒng)配套報(bào)警系統(tǒng),；
        能源系統(tǒng)大屏幕顯示系統(tǒng)等,。
2.2設(shè)計(jì)原則
        ★完善能源信息的采集、存儲,、管理和利用
        ★規(guī)范能源系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        ★實(shí)現(xiàn)對能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理
        ★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
        ★減少能源系統(tǒng)運(yùn)行成本,，提高勞動生產(chǎn)率
        ★加快能源系統(tǒng)的故障和異常處理，提高對全廠性能源事故的反應(yīng)能力
        ★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
        ★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
3. 系統(tǒng)架構(gòu)
        典型能源系統(tǒng)架構(gòu)包括能源調(diào)度管理中心、通訊網(wǎng)絡(luò),、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元等三級物理結(jié)構(gòu)（如下圖示）,。

4.力控企業(yè)能源管理系統(tǒng)綜合解決方案
        力控科技為企業(yè)EMS管理系統(tǒng)提供了綜合解決方案，典型能源系統(tǒng)架構(gòu)包括能源調(diào)度管理中心,、通訊網(wǎng)絡(luò),、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元等三級物理結(jié)構(gòu)，其中信息采集與防護(hù)特點(diǎn)如下：
        能源“死角”信息采集：力控?cái)?shù)據(jù)采集管理器可現(xiàn)場安裝,，并且遵循低功耗設(shè)計(jì)原則,，具備遠(yuǎn)程管理功能，方便部署與升級,。
        信息安全防護(hù)：力控可以充分保證企業(yè)生產(chǎn)信息的安全,，不但能完成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議透傳，還能防止非法入侵等網(wǎng)絡(luò)攻擊,。
        能源信息管理：力控能源管理系統(tǒng)可以充分,、有效的管理能源信息，建立好合理的能源策略,。
        力控能源SCADA綜合管理平臺軟件通過對耗能設(shè)備的特性進(jìn)行分析,，加裝合適的改造設(shè)備,可以提高設(shè)備的性能，提高用電設(shè)備的效率,，降低原料損耗,。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行歷史記錄合理安排檢修，能夠有效的提高設(shè)備安全運(yùn)行時間,，降低維護(hù)成本,。設(shè)置報(bào)警參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定及時報(bào)警,，保障安全運(yùn)行,。對企業(yè)能源進(jìn)行集中監(jiān)視、測量,、控制和管理,，實(shí)現(xiàn)能源實(shí)時及歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢,、分析,、統(tǒng)計(jì)、分析功能,，實(shí)現(xiàn)了能源管理的自動化,。充分利用真實(shí)數(shù)據(jù)，作為節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)分析的依據(jù)，避免了人為判斷的疏失,，幫助企業(yè)強(qiáng)化能源消耗,、能源核算管理，使企業(yè)管理更加科學(xué)化,。
4.1能源管理調(diào)度中心
        能源管理調(diào)度中心由實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web發(fā)布服務(wù)器,、操作站及數(shù)字大屏顯示系統(tǒng)等組成,。
        設(shè)計(jì)采用實(shí)時數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場能源數(shù)據(jù)和能源設(shè)備的采集和控制，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,、分析,、統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)共配置2臺互為冗余的實(shí)時數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,，實(shí)現(xiàn)對整個能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制,，并兼作應(yīng)用服務(wù)器。
         實(shí)時數(shù)據(jù)庫采用基于Linux平臺的力控實(shí)時數(shù)據(jù)庫pSpace,，pSpace是由北京三維力控科技有限公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件,，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個大型能源調(diào)度系統(tǒng)。其可靠性,、穩(wěn)定性,、數(shù)據(jù)壓縮比、響應(yīng)速度等主要技術(shù)指標(biāo)都與國際知名品牌產(chǎn)品相同或接近,。
        SCADA/HMI軟件采用北京三維力控科技有限公司開發(fā)的eForceCon SD 組態(tài)軟件,，該產(chǎn)品與力控pSpace具有很好的兼容性，可實(shí)現(xiàn)無縫接入,，其開放性和穩(wěn)定性也在長期的應(yīng)用中得到了證實(shí),。
4.2能源理調(diào)度中心系統(tǒng)主要功能
        1）數(shù)據(jù)采集功能
        通過力控能源SCADA綜合管理平臺軟件獲取企業(yè)各項(xiàng)能源數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)對企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)視,、報(bào)警,、分析、計(jì)算,、統(tǒng)計(jì)等功能,。

        2）監(jiān)控功能
        對各個子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時調(diào)整。實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)潮流監(jiān)視,、系統(tǒng)故障報(bào)警與分析及系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度,。作為能源生產(chǎn)調(diào)度指揮控制中心支撐系統(tǒng)，將負(fù)責(zé)日常的能源生產(chǎn)調(diào)度,，保證主作業(yè)線正常有序的生產(chǎn),，并在突發(fā)事件期間實(shí)施能源應(yīng)急調(diào)度策略,，確保能源供應(yīng)的安全穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)能增效,。

        3）基礎(chǔ)能源管理功能
        將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納,、分析和整理,，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃的數(shù)據(jù),，進(jìn)行基礎(chǔ)能源管理工作，包括能源實(shí)績分析管理,、能源質(zhì)量管理,、能源平衡管理、能源預(yù)測分析,、能源系統(tǒng)運(yùn)行支持管理（包括任務(wù)單管理和潮流分析）等,。

        4）大屏幕監(jiān)視功能
        在能源管理調(diào)度中心設(shè)置能源系統(tǒng)信息顯示大屏，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視能源系統(tǒng)重點(diǎn)現(xiàn)場工況視頻信息,，并綜合監(jiān)視各個子系統(tǒng)能源管理數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息,。

4.3能源管控中心管控內(nèi)容
        能源管控中心控制系統(tǒng)是一個集過程監(jiān)控、能源設(shè)施管理,、能源調(diào)度平衡及分析優(yōu)化為一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。
        能源管理調(diào)度中心的主要管控內(nèi)容如下：
        1）能源控制
        能源數(shù)據(jù)（包括統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)）被周期性地集中和報(bào)告，實(shí)際能源消耗與根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)計(jì)算出的預(yù)期能耗進(jìn)行比較,。提高能源數(shù)據(jù)測量和計(jì)算的可靠性,，據(jù)此提供給企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)或管理部門進(jìn)行計(jì)劃、觀測和控制的依據(jù),，為節(jié)能項(xiàng)目做出規(guī)劃,。
        2）能源協(xié)調(diào)
        對于連續(xù)的生產(chǎn)系統(tǒng)，必須具備一個強(qiáng)大的能源管理調(diào)度中心來協(xié)調(diào)各單一能源介質(zhì)系統(tǒng)的動態(tài)平衡,，并在所有介質(zhì)之間進(jìn)行綜合動態(tài)平衡,。同時支持系統(tǒng)正常運(yùn)行就必須有多樣而又靈活的調(diào)節(jié)技術(shù)手段，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和能源預(yù)測,，協(xié)調(diào)能源供應(yīng)和控制,，即滿足生產(chǎn)過程的能量需求，又能合理避免負(fù)荷高峰,。
        3）能源質(zhì)量
        通過一定的檢化驗(yàn)手段,，例如：質(zhì)量分析、質(zhì)量跟蹤,、趨勢評估,、越線警告等，對外供的各種能源介質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制,，平衡能源介質(zhì)品質(zhì)與產(chǎn)品成本的矛盾,。
        4）能源實(shí)績
        各能源消耗數(shù)據(jù)通過服務(wù)器的處理后,，以能源網(wǎng)絡(luò)圖的直觀形式，顯示能源量在各個工位的分布情況,，并給出各種能源消耗的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,。
        5）能源指標(biāo)
       根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的能源計(jì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù),，計(jì)算出各生產(chǎn)能耗,，在此基礎(chǔ)上給出能源控制指標(biāo)，以便對能源績效進(jìn)行考核管理,。
        6）能源預(yù)測
        能源管理調(diào)度中心實(shí)時接收能量流和特征生產(chǎn)數(shù)據(jù),，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過對比前一時刻的數(shù)據(jù),，并查詢數(shù)據(jù)庫中已有的歷史數(shù)據(jù),，對于各工序能源用戶，針對不同的生產(chǎn)和運(yùn)行狀態(tài),，采用能源信息流模型或統(tǒng)計(jì)的方法,，計(jì)算出能源預(yù)測結(jié)果，并給出能源消耗的發(fā)展趨勢,。
        7）生產(chǎn)管理及設(shè)備分析
        通過系統(tǒng)模型及時調(diào)整能源設(shè)備的運(yùn)行,，并根據(jù)單臺設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)積累設(shè)備運(yùn)行規(guī)律曲線，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行不正常及時發(fā)出報(bào)警信息,，并在積累大量設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)前提下,，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備使用壽命等進(jìn)行分析，為設(shè)備的計(jì)劃檢修提供依據(jù),。
5結(jié)語
        力控能源管理系統(tǒng)平臺通過合理的節(jié)能策略,，配以能耗監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地降低企業(yè)公用設(shè)施的能耗。對公用設(shè)施數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，建立能耗模型得出企業(yè)本身的能耗改進(jìn)空間,；通過對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)管，消除信息孤島和節(jié)能死角,，從而幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,。