安科瑞 劉邁

　　摘 要：針對(duì)鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀，從能源數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等方面，分析鋼鐵企業(yè)在節(jié)能減排方面的工作方法和取得的成效。為提升鋼鐵行業(yè)的能源管理水平，減少電力及燃料等資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，對(duì)鋼鐵企業(yè)進(jìn)行智能化改造、信息化建設(shè)是工作。其中，建立能源管理系統(tǒng)是智能制造系統(tǒng)中很重要的組成部分。首先，介紹了目前中國(guó)鋼廠能源管理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和特點(diǎn)。其次，闡述了目前鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題、節(jié)能減排工作開展情況以及在節(jié)能工作上所采取的措施。再次，總結(jié)了鋼鐵企業(yè)能源管理體系中需解決問(wèn)題和取得成果。針對(duì)中國(guó)大型鋼廠能源生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、利用存在問(wèn)題，提出基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建能耗預(yù)測(cè)分析系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用效果分析。最后從技術(shù)層面和管理層面對(duì)該系統(tǒng)優(yōu)化改造提出建議。

　　關(guān)鍵詞：系統(tǒng)節(jié)能；集成管理；能源平衡

　　能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，能源消耗日益增加，尤其是在過(guò)去的 20 年里，全球能源需求呈爆炸性增長(zhǎng)趨勢(shì)，其增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度。鋼鐵生產(chǎn)工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、工序多。在能源生產(chǎn)方面，由于中國(guó)鋼鐵行業(yè)具有明顯特點(diǎn)，因此對(duì)能源數(shù)據(jù)收集和利用要求更高。例如：在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種能量和各種設(shè)備及物料消耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理與控制；對(duì)電力、煤氣及蒸汽等能源生產(chǎn)供應(yīng)進(jìn)行管理與控制；在對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)過(guò)程中要考慮到影響能耗的各種因素。因此針對(duì)不同設(shè)備、工序、流程等建立多層次節(jié)能數(shù)據(jù)庫(kù)及模型，形成節(jié)能分析診斷工具來(lái)優(yōu)化工藝參數(shù)。此外，通過(guò)能耗預(yù)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。例如：建立能耗預(yù)測(cè)模型以獲得能耗水平信息；利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)及算法構(gòu)建能耗預(yù)測(cè)和優(yōu)化決策系統(tǒng)等。為提高鋼鐵行業(yè)用能效率和降低能源消耗、排放等問(wèn)題。

　　1 研究背景

　　鋼鐵行業(yè)能源消耗總量大，能耗占工業(yè)總能耗的比例高。中國(guó)鋼鐵工業(yè)已形成了以高爐煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序?yàn)橹鞯匿撹F產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗量逐年增加，而中國(guó)的設(shè)備運(yùn)行效率低，管理水平差。鋼鐵企業(yè)通過(guò)加大資金投入來(lái)建設(shè)節(jié)能環(huán)保控制系統(tǒng)，但仍有許多方面需要改進(jìn)與完善，提高能效管理水平。而節(jié)能減排是一個(gè)系統(tǒng)性工程，從原材料的采購(gòu)到能源的生產(chǎn)供應(yīng)都要進(jìn)行系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)。因此鋼鐵企業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮能源數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)的作用，不斷完善節(jié)能減排相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　國(guó)內(nèi)外對(duì)能源管理系統(tǒng)的研究起步較晚，但發(fā)展較快。目前已有大量研究成果，如：能耗預(yù)測(cè)模型，節(jié)能分析診斷工具，節(jié)能方案優(yōu)化軟件及信息管理系統(tǒng)等。國(guó)外對(duì)能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)研究起步較早，如：美國(guó)能源部、國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)、加州大學(xué)圣迭戈分校以及英國(guó)劍橋大學(xué)和美國(guó)德克薩斯州理工大學(xué)等均對(duì)能耗大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)做出了相應(yīng)貢獻(xiàn)。國(guó)內(nèi)對(duì)能源大數(shù)據(jù)研究相對(duì)較少，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用還不夠成熟。國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)目前大多采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)能源管理系統(tǒng)進(jìn)行改造與優(yōu)化。國(guó)外對(duì)鋼鐵企業(yè)的能源管理系統(tǒng)建設(shè)研究已有多年歷史，并已積累了大量經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外鋼鐵企業(yè)多采用基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)建立能耗管理系統(tǒng)，將能耗數(shù)據(jù)收集并進(jìn)行有效分析，進(jìn)而形成企業(yè)內(nèi)部節(jié)能分析診斷工具，實(shí)現(xiàn)不同工序生產(chǎn)流程在全生命周期內(nèi)各環(huán)節(jié)設(shè)備、工藝參數(shù)以及能耗等多方面優(yōu)化和實(shí)時(shí)控制。

　　1.2 鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　在鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)中，主要包含能源計(jì)量、能源調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備能耗管理等方面。在能源計(jì)量方面，鋼鐵工業(yè)作為高耗能行業(yè)，對(duì)數(shù)據(jù)的采集能力要求較高。當(dāng)前鋼鐵企業(yè)使用的智能計(jì)量?jī)x表能夠滿足鋼 鐵企業(yè)能源計(jì)量需求，但仍存在能耗較大、數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題。在鋼鐵資源的消耗上，由于高爐等工藝復(fù)雜、能耗大、成本高，對(duì)數(shù)據(jù)的分析及處理能力要求較高。煉鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤氣泄漏等污染氣體，對(duì)環(huán)境造成很大的影響，如何提高鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)煤氣回收及利用效率、降低生產(chǎn)成本等是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

　　2 能源調(diào)度系統(tǒng)

　　能源調(diào)度系統(tǒng)是將各部門生產(chǎn)工藝所需的各種能源，如高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、余熱蒸汽等，按其用途和特點(diǎn)進(jìn)行合理分配，再對(duì)各部門生產(chǎn)能源進(jìn)行集中管理和控制。以高爐煤氣回收系統(tǒng)為例，具體工藝包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥、焦?fàn)t熱風(fēng)管道以及轉(zhuǎn)爐頂送風(fēng)管道與焦?fàn)t熱風(fēng)管道。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)氣體，這些氣體需要經(jīng)過(guò)凈化處理后才能使用。在煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等工業(yè)氣體，這些工業(yè)氣體需要在煉鋼廠中儲(chǔ)存和凈化處理。從能源優(yōu)化角度來(lái)看，通過(guò)能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)主要用能設(shè)備的節(jié)能監(jiān)測(cè)與分析，為企業(yè)合理優(yōu)化資源配置提供參考。以轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)為例該系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷卻水箱等主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析出各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，在此基礎(chǔ)上制定節(jié)能改造方案，并提出合理化建議。

　　2.1 設(shè)備能耗管理

　　設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量一般會(huì)被用來(lái)加熱爐料、輔助加熱等，同時(shí)這些熱量還會(huì)產(chǎn)生大量的熱能損耗。因此，設(shè)備運(yùn)行時(shí)要注意控制熱損失，防止由于能源損耗過(guò)大而導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)異常。煉鐵工序主要包括冶煉、精煉、燒結(jié)、球團(tuán)等工序。各工序之間通過(guò)流程管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，能源調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)各工序能耗及負(fù)荷數(shù)據(jù)，制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃。高爐煤氣主要用于燒結(jié)煙氣脫硫脫硝及回收利用高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電等。高爐煤氣回收利用系統(tǒng)是將高爐內(nèi)從爐頂至爐缸的燃燒過(guò)程分解成若干個(gè)單獨(dú)部分組成的獨(dú)立循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐氣和焦?fàn)t氣的分離、凈化和利用目標(biāo)。焦?fàn)t煤氣主要用于燒結(jié)礦脫硫及制粉作業(yè)等方面。焦?fàn)t煤氣回收利用系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：

　?。?）噴吹煤粉系統(tǒng)；

　?。?）噴煤噴入煤氣凈化系統(tǒng)；

　?。?）焦油加氫裝置。

　　在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)整，確保各設(shè)備處于正常狀態(tài)，避免因各種原因?qū)е碌脑O(shè)備故障導(dǎo)致生產(chǎn)異?；蛑卮笫鹿拾l(fā)生。通過(guò)科學(xué)合理的計(jì)劃及優(yōu)化控制方法使各車間之間的能源得到平衡，降低能耗損耗。鋼鐵企業(yè)對(duì)設(shè)備能耗監(jiān)測(cè)及控制管理水平參差不齊，因此加強(qiáng)鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫、意義重大。

　　2.2 能源監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而熱量的有效利用則需要在能源監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。能源監(jiān)控系統(tǒng)由工業(yè)以太網(wǎng)組成，工業(yè)以太網(wǎng)通過(guò)通信協(xié)議將現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并傳送給監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，將數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)場(chǎng)的管理人員，可對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并做出相應(yīng)的操作。通過(guò)對(duì)能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用，可以有效地提高企業(yè)能耗情況。在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，許多資源都需要經(jīng)過(guò)回收才能使用，因此提高煤氣回收率、回收再利用就顯得尤為重要。在鋼鐵生產(chǎn)工序中能源的消耗主要包括：燃料燃燒能耗、動(dòng)力設(shè)備能耗、工藝操作參數(shù)等。在能源管理系統(tǒng)中設(shè)置智能計(jì)量?jī)x表后能夠有效地提高工業(yè)能源利用率，降低生產(chǎn)成本；利用數(shù)字化技術(shù)提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平和優(yōu)化調(diào)度能力等。此外，利用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控也是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行中可能存在的問(wèn)題并進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的收集與分析能為能源調(diào)度、節(jié)能減排提供重要依據(jù)。

　　3 優(yōu)化建議

　　3.1 能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用

　　（1）系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)。

　　（2）優(yōu)化數(shù)據(jù)處理算法。為了更好地利用數(shù)據(jù)，可以對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，增加模型的數(shù)量和質(zhì)量，這樣可以提高系統(tǒng)的預(yù)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，從而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)狀況做出判斷。

　?。?）加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析能力。為了提高能耗預(yù)測(cè)和產(chǎn)量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，可以建立相應(yīng)管理系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和監(jiān)管，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升能源生產(chǎn)效率和優(yōu)化資源配置。

　?。?）強(qiáng)化節(jié)能減排管理。為了更好地促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排工作，需要不斷提升管理水平。一方面在數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析方面進(jìn)行改進(jìn)；另一方面加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)能耗設(shè)備等數(shù)據(jù)的監(jiān)督和監(jiān)管。

　　鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中各項(xiàng)能耗指標(biāo)的變化情況進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確掌握能源消耗情況，從而為節(jié)能減排工作提供依據(jù)。鋼鐵企業(yè)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的能源管理系統(tǒng)應(yīng)用方式，通過(guò)能耗數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果以及生產(chǎn)狀況，了解企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)輸成本，結(jié)合各單位工序能耗水平進(jìn)行對(duì)比分析，找出存在的問(wèn)題，制定相應(yīng)改善措施。鋼鐵企業(yè)需要建立一套完善、規(guī)范的管理制度，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理、更新。通過(guò)數(shù)據(jù)分析技術(shù)不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程及節(jié)能減排策略和方法，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低能源消耗率和排放濃度。在鋼鐵企業(yè)的能效模型中，節(jié)能減排指標(biāo)是主要的部分。在鋼鐵企業(yè)中要充分利用能源管理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)不同能源類別與指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比，找出能源消耗和節(jié)能工作中存在的問(wèn)題并提出相應(yīng)決措施。鋼鐵企業(yè)在能耗監(jiān)測(cè)中應(yīng)注意建立合理的數(shù)據(jù)采集和處理方法，并建立合適的能耗模型及預(yù)警機(jī)制，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高對(duì)能耗數(shù)據(jù)分析能力。

　　3.2 能源管理系統(tǒng)要具備可操作性

　?。?）能源管理系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，要能將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，并能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

　?。?）能源管理系統(tǒng)需要具備能源的計(jì)算功能，能對(duì)消耗的資源進(jìn)行計(jì)算和分析。

　　（3）能源管理系統(tǒng)需要能夠滿足生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃等功能，同時(shí)能夠?qū)δ茉聪倪M(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

　?。?）節(jié)能減排工作開展情況要定期進(jìn)行跟蹤和總結(jié)，并針對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)采取相應(yīng)的措施。此外，鋼鐵企業(yè)對(duì)于節(jié)能減排工作也應(yīng)加強(qiáng)重視性，將其作為一項(xiàng)重要工作來(lái)對(duì)待，從而保證節(jié)能減排工作能夠有效開展并落實(shí)到位。企業(yè)中要建立一套完整的能源管理系統(tǒng)并投入使用，這是企業(yè)節(jié)能減排工作開展的重要保障。

　　3.3 完善能源管理制度和措施

　　節(jié)能減排工作開展情況的好壞，主要取決于企業(yè)是否建立健全了相應(yīng)的能源管理制度，只有這樣才能保證節(jié)能減排相關(guān)措施的落實(shí)。

　?。?）健全相關(guān)制度：目前企業(yè)的能源管理制度包括能源供應(yīng)管理、能源核算及考核等相關(guān)制度。

　?。?）建立激勵(lì)機(jī)制：為了保證節(jié)能減排工作能夠順利開展，還需要建立與完善相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，通過(guò)采取獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼等方式，激勵(lì)相關(guān)人員參與節(jié)能減排工作。

　?。?）加強(qiáng)宣傳教育：為了確保能源管理工作能夠有效開展，還要積極組織相關(guān)人員對(duì)節(jié)能工作進(jìn)行學(xué)習(xí)。

　?。?）積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新：為了確保節(jié)能減排工作的順利開展，企業(yè)需加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)采用實(shí)用、可靠、符合當(dāng)前鋼鐵行業(yè)發(fā)展要求的技術(shù)裝備和產(chǎn)品技術(shù)、工藝及設(shè)備等措施來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的革新。

　?。?）加強(qiáng)能源監(jiān)督檢查和考核：在保證能效數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該通過(guò)科學(xué)監(jiān)管體系對(duì)各個(gè)用能單位進(jìn)行有效監(jiān)督檢查以及考核。由于鋼鐵行業(yè)對(duì)能源的消耗比較大，所以要想在企業(yè)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，就需要對(duì)現(xiàn)有的管理體制進(jìn)行調(diào)整，使其能夠適應(yīng)新的能源政策。鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中已經(jīng)取得了一定的效果，但仍有很大提升空間。隨著信息化時(shí)代的到來(lái)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的飛速發(fā)展，鋼鐵行業(yè)也正在向數(shù)字化、智能化邁進(jìn)。因此，可以預(yù)計(jì)將來(lái)會(huì)有更多的企業(yè)使用智能節(jié)能管理系統(tǒng)（EMS）對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)及分析，為企業(yè)節(jié)能減排工作提供決策依據(jù)和技術(shù)支持。在鋼鐵企業(yè)中要充分利用節(jié)能減排工作成果并進(jìn)一步開展智能節(jié)能系統(tǒng)建設(shè)。

　　4 安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

　　安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

　　6.1 應(yīng)用場(chǎng)所

　　鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

　　6.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

　　系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測(cè)量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

　　網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

　　平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

　　平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

5 系統(tǒng)功能

　　平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)各類能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　5.1平臺(tái)登錄

　　在瀏覽器打開云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

5.2大屏展示

　　用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁(yè)面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標(biāo)、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點(diǎn)擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

5.3首頁(yè)

　　首頁(yè)展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢(shì)、單耗趨勢(shì)、分類能耗等企業(yè)級(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

5.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

　　對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快的掌握點(diǎn)位的報(bào)警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負(fù)載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

　　能源實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

　　能流圖：需要在能流圖上對(duì)水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗報(bào)警提示等；

　　配電圖：將配電房真實(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

　　實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

　　數(shù)據(jù)展示：通過(guò)實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；

　　檢測(cè)：對(duì)能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對(duì)報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對(duì)報(bào)警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗等報(bào)警提示；

5.5視頻監(jiān)控

　　接入攝像頭，實(shí)時(shí)掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

5.6變壓器監(jiān)控

　　展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過(guò)各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對(duì)比分析，找出更好的運(yùn)行模式。根據(jù)運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

5.7儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控

　　展示各個(gè)水電氣儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

　　5.8能源中控

　　將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個(gè)看板中，能從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

5.9用能統(tǒng)計(jì)

　　從能源使用種類、監(jiān)測(cè)區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時(shí)間、設(shè)備、班組、分項(xiàng)等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績(jī)分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過(guò)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(guò)程中的浪費(fèi)。

5.10分析

　　統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（工廠、車間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類能源消耗費(fèi)用，其中電包括峰電量、峰電費(fèi)、谷電量、谷電費(fèi)以及平均電量和平均電費(fèi)。

5.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

　　與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)接，通過(guò)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(shì)圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。同時(shí)將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國(guó)家/國(guó)際指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.12績(jī)效分析

　　對(duì)各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年、時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)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，評(píng)定能源消耗是否合理。

5.13運(yùn)行監(jiān)測(cè)

　　系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備及工藝運(yùn)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(yùn)行監(jiān)視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

5.14自定義能耗報(bào)表

　　用戶可通過(guò)自定義報(bào)表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報(bào)表，查看企業(yè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報(bào)表，支持導(dǎo)出報(bào)表。

5.15同比、環(huán)比

　　提供能耗成本的圖形對(duì)比分析，包括分時(shí)段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時(shí)段、分項(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計(jì)圖形對(duì)比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

　　5.16分析報(bào)告

　　以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運(yùn)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(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

5.17能耗設(shè)備用能

　　監(jiān)控耗能設(shè)備運(yùn)行、停機(jī)及異常狀態(tài)，及時(shí)解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無(wú)法正常生產(chǎn)。

5.18線損分析

　　根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能量在使用過(guò)程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費(fèi)的問(wèn)題，提醒用戶及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

5.19碳排放管理

　　按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔?shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對(duì)單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合減排指標(biāo)實(shí)現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進(jìn)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

　　5.20電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

　　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

　　5.21運(yùn)維管理

　　系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計(jì)劃、派工、消缺、報(bào)修、派工等設(shè)備運(yùn)維管理，方便運(yùn)行管理人員的制定巡檢計(jì)劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題消缺，進(jìn)行故障報(bào)修、跟進(jìn)維修進(jìn)度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。

5.22報(bào)警管理

　　針對(duì)于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報(bào)警、電氣火災(zāi)隱患報(bào)警、能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過(guò)高。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

5.23能耗抄表

　　可自定義時(shí)間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項(xiàng)。

5.24能耗分析自定義時(shí)間抄表

　　可自定義時(shí)間段內(nèi)各個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項(xiàng)。

5.25容需量報(bào)表

　　提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量?jī)r(jià)格的變化情況，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)容改需，降低基本電費(fèi)。

　　5.26復(fù)費(fèi)率報(bào)表

　　對(duì)尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為企業(yè)分時(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

5.27文檔管理

　　對(duì)國(guó)標(biāo)、能源管理制度、能源指標(biāo)體系等文件進(jìn)行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對(duì)儀表臺(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

5.28 3D可視化大屏

　　對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行虛擬仿真，展示各區(qū)域運(yùn)行及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場(chǎng)展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的自定義綁定。

5.29 3D子系統(tǒng)

　　對(duì)各動(dòng)力子系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動(dòng)力管線、設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的能源流向效果。

5.30工業(yè)組態(tài)

　　可通過(guò)圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

5.31自定義駕駛艙

　　可通過(guò)圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、MQTT、Excel等方式。

5.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

　　對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測(cè)器、設(shè)備型號(hào)、電參量、節(jié)點(diǎn)、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置、修改、刪除等管理、進(jìn)行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

5.33手機(jī)APP

　　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、產(chǎn)線比對(duì)、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

5.34知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

6 系統(tǒng)硬件配置

　　7 結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，能源管理系統(tǒng)是智能制造系統(tǒng)中很重要的組成部分，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的重要手段，也在節(jié)能減排工作中發(fā)揮著重要作用。隨著國(guó)家節(jié)能減排規(guī)劃的重要組成部分。

　　參考文獻(xiàn)

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