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1前言
在我國，工業(yè)是能源消耗的大戶，工業(yè)用能占我國終端能耗總量的70%左右。而在發(fā)達國家，工業(yè)能耗僅占總能源消耗量的35%左右，隨著技術(shù)創(chuàng)新的重點向高新技術(shù)和知識經(jīng)濟領(lǐng)域靠近，其制造業(yè)正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，這一比重今后還可能下降。近年來，我國已逐步顯現(xiàn)出成為"世界制造業(yè)基地"的趨勢，這必將增加我國能源供應的負擔。而我國單位產(chǎn)品的能耗卻顯著高于國外先進水平，尤其高耗能產(chǎn)品的能源成本占生產(chǎn)成本的比例更高，進一步削弱了我國高耗能產(chǎn)品的世界競爭力。因此，通過能源技術(shù)進步，降低生產(chǎn)過程的能源消耗，將是緩解我國經(jīng)濟發(fā)展需要與能源資源不足矛盾的關(guān)鍵。
我國單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2倍多，主要常規(guī)能源儲量與世界常規(guī)能源儲量相比有非常大的差距。工業(yè)企業(yè)能源消耗占到全國的70%以上, 所以企業(yè)是節(jié)能的主體,節(jié)能降耗的空間很大。企業(yè)對自身整體能效狀況沒有全面了解, 也忽視運用管理手段從整體上調(diào)控企業(yè)合理用能, 而傳統(tǒng)的能源管理手段也已相對落后, 使進一步通過管理手段挖掘節(jié)能潛力, 降低能耗受到制約。
根據(jù)對高耗能企業(yè)如鋼鐵、有色金屬行業(yè)、石油石化行業(yè)、電廠、水泥廠、建材、加工、發(fā)酵行業(yè)等市場的調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)在節(jié)能降耗的三項措施（技術(shù)改造、節(jié)能管理、綜合利用）中，利用高科技計算機系統(tǒng)輔助實施節(jié)能管理的企業(yè)，明顯具有投資小、見效快、技術(shù)風險小等特點，同時可以有效提高企業(yè)管理水平。在節(jié)能管理措施中，首先要轉(zhuǎn)變經(jīng)營觀念和經(jīng)營方式，向管理要效益，實行以能源監(jiān)測計量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的能源管理模式。
為了能更好的完成資源調(diào)配、組織生產(chǎn)、部門結(jié)算和成本核算，企業(yè)需要建立一套有效的自動化能源監(jiān)測管理系統(tǒng)，通過對能源數(shù)據(jù)的實時獲取和對能源供應情況的計量監(jiān)測，為能源自動化調(diào)控奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使得企業(yè)實時掌握自身用能狀況和能源管理概括，同時也為企業(yè)的能源審計和成本核算工作提供便利條件。 能源數(shù)據(jù)具有標準化、專業(yè)化、科學化、時效性強的特點，采集難度較高。同時，考慮到能源數(shù)據(jù)對于企業(yè)決策的重要意義，以及能源本身具備危險性的特點，需要對企業(yè)建立的能源數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)提出更高的要求。因此，企業(yè)能源管理中心必須滿足專業(yè)性強、實時性好、可進行遠程資料交換、可用性強的需求。
能源計量管理工作是企業(yè)管理的一個重要組成部分，它又是國家和地方能源管理系統(tǒng)的終端部分。企業(yè)能源計量管理工作涉及的范圍是很廣泛的，因此構(gòu)建工廠能源計量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)能源合理有效的利用至關(guān)重要。
紫金橋公司致力于為中國企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展出一份力量，以能源輸出和消耗為重點，并推動工業(yè)管理工作的監(jiān)管重任。本著科學管理、量值準確、增創(chuàng)效益的方針，強化對企業(yè)能源計量的管理，提高能源量化管理水平，全面實施國家提倡的能源節(jié)能減排的方針。
2企業(yè)能源管理概述
2.1什么是企業(yè)能源管理？
廣義的理解能源管理是指對能源生產(chǎn)過程的管理和消費過程的管理。 狹義上的能源管理是指對能源消費過程的計劃、組織、控制和監(jiān)督等一系列工作。
2.2企業(yè)能源管理目的
1.合理組織生產(chǎn)：
提高勞動生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，減少殘次品率，利用電網(wǎng)低谷組織生產(chǎn)，均衡生產(chǎn)，減少機器空轉(zhuǎn)，各種用能設(shè)備是否處在最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)，排查生產(chǎn)管理方面的“跑冒滴漏”，提高生產(chǎn)現(xiàn)場的組織管理水平，減少各種直接和間接能耗、物耗損失等。
2.合理分配能源：
不同品種、質(zhì)量的能源應合理分配使用，減少庫存積壓和能源、物資的超量儲備，提高能源和原材料的利用效率。
3.加強能源購進管理：
提高運輸質(zhì)量，減少裝運損耗和虧噸，強化計量和傳遞驗收手續(xù)、提高理化檢驗水平，按規(guī)定合理扣水扣雜等。
4.加強項目的節(jié)能管理：
新上和在建、已建項目是不是做了“節(jié)能篇”論證，核算其經(jīng)濟效果、環(huán)境效果和節(jié)能效益是否達標。
5.規(guī)章制度落實情況：
企業(yè)能源管理各種規(guī)章制度是否健全合理，是否落實到位，如能源、物資的招標采購竟價制度，對質(zhì)量、計量、定價、驗收、入庫、票據(jù)、成本核算是否嚴格把關(guān)，要認真細致地排查、分析、診斷問題。一般企業(yè)在管理方面存在的問題比較多，漏洞多，浪費大，管理節(jié)能是不花錢的節(jié)能，只要加強管理，嚴格制度，就能見效。
2.3能源分析與計劃
使用能源管理系統(tǒng)，可以掌握企業(yè)能源用于何處？是怎么用的？過去能源供耗是增加還是減少？能源供耗是否有季節(jié)性的變化？全廠、每個部門的能源供耗數(shù)據(jù)資料是否完整？能源消耗是否有暫時變化？（下班與上班，休息與工作日等）。為了了解能源利用的長期和短期的趨向，考慮過去的用能結(jié)構(gòu)及其在能源管理項目中的重要性，深入領(lǐng)會以上趨向性問題，對能源管理者來說是有幫助的。能源數(shù)據(jù)的分析包括以下幾個階段：（1）回顧過去能源利用的情況；（2）能量審計；（3）工程分析；（4）經(jīng)濟分析。
歷史情況的回顧，除揭示能源消耗的某種結(jié)構(gòu)及趨勢外，還為能源審計和其它后繼工作作比較提供了基礎(chǔ)資料。通常展示歷史的能源消耗情況和生產(chǎn)量的關(guān)系是很有用的，這不僅在評價一個特殊工廠或生產(chǎn)工藝時有用，而且能夠為二個廠或幾個廠之間提供比較資料（要注意，這種能耗比較，往往會給人以錯覺。例如，二個相比較的工廠位于不同的氣候區(qū)城，則其能耗就沒有可比性）。
計劃工作是在考慮過去、現(xiàn)在和將來的基礎(chǔ)上制定的，把單位產(chǎn)量的用能稱作為能源指數(shù)（單耗），它取決于工廠生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的性質(zhì)。為了清楚地記錄各方面的用能情況并發(fā)現(xiàn)節(jié)能的可能性，通常要解決：購置能源；轉(zhuǎn)換成的能源；發(fā)生的能源；出廠產(chǎn)品中的能量以及能量損失。
對過去和現(xiàn)在的用能數(shù)據(jù)資料分析完成后，就可以開始制定計劃措施。計劃是必須的，因此公司的節(jié)能管理人員能較早地對如何執(zhí)行項目作出決定。為了明確重點，必須確定有節(jié)能潛力的區(qū)域范圍。給基層管理人員提供工作準則、方法和意見，從而發(fā)揮他們的創(chuàng)造力，為項目作出重大貢獻。
2.4計量的作用
企業(yè)有完善的能源計量體系，是進行科學管理和技術(shù)進步的一項基礎(chǔ)工作。實行定額管理是節(jié)約用能、合理用能、控制能源消耗生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)管理手段。在能源使用全過程的各個環(huán)節(jié)上安裝能源計量器具，各個環(huán)節(jié)上的能源是否按定額消耗就有了依據(jù)。制定生產(chǎn)車間和工段、班組、機臺的合理操作制度，是企業(yè)節(jié)能的一個重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)流程和工藝參數(shù)的制定水平與能源耗用關(guān)系極為密切。要通過大量的計量數(shù)據(jù)的分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的同時，以單位產(chǎn)品綜合能源消費費用最少為目標，確定最佳工藝流程和參數(shù)控制點，制定出最佳工藝參數(shù)和操作制度，才能使企業(yè)的生產(chǎn)處于最佳技術(shù)經(jīng)濟狀態(tài)運行，這就要以完備的計量體系為條件。
2.5自動化監(jiān)控基礎(chǔ)
能源計量檢測作為自動化和計算機控制的第一個環(huán)節(jié)而倍受重視。各種數(shù)據(jù)信息的準確測量和傳遞是自動控制、自動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。良好的能源計量檢測手段，可供計算機收集、處理、反饋各種能源信息，并提高能源管理的質(zhì)量和速度，可使企業(yè)能源利用經(jīng)常處于最佳狀態(tài)。企業(yè)各種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、能源輸送管線、各種用能設(shè)備的效率、能源利用率、能源損耗量及有關(guān)運行的各種能源的參數(shù)測定，是通過必要的計量和計算而得到的。利用這些計量數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，可以找出能源利用上的薄弱環(huán)節(jié)，為對這些設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)改造提供科學、準確、有力的數(shù)據(jù)。
2.6節(jié)能意識
企業(yè)能源管理項目，需要全體人員的支持，特別是最高管理部門的積極支持，這不僅包括批準所需要資源，而且將說服其他人了解，提高能源利用率從總體上講，是企業(yè)的一項重要任務(wù)。節(jié)能意識愈強，就愈能節(jié)約大量的能源。
2.7節(jié)能目標
以初步的能耗量審計為基礎(chǔ)，典型的節(jié)能目標涵蓋如下：
每年減少公司耗電量、減少蒸汽使用量、減少燃油使用量、減少天然氣使用量、減少壓縮空氣使用量、減少企業(yè)工廠井水、一次水、自來水的使用量。
2.8適用企業(yè)現(xiàn)狀需求
目前，很多公司在能源計量、統(tǒng)計管理方面較落后于國內(nèi)工業(yè)企業(yè)平均水平，廠內(nèi)沒有進行能源統(tǒng)計的各類儀表如：水表、電表、蒸汽表、風表等等。日常的采樣數(shù)據(jù)基本靠人工到現(xiàn)場手抄，并逐級統(tǒng)計、上報，達不到實時性、實控性、準確性、并且每次統(tǒng)計上來的數(shù)據(jù)還需要增用大量的人力資源來進行較為復雜的運算過程，工作效率低，不能滿足大范圍的數(shù)據(jù)采集需要，也有些企業(yè)、單位目前已把部分能源數(shù)據(jù)通過技術(shù)手段，接入PLC、DCS上位系統(tǒng)中進行實時監(jiān)控，但一般這樣的設(shè)備都布置在現(xiàn)場主控室里，如公司高管和調(diào)度中心想了解能源的供耗情況，就需要到現(xiàn)場或電話詢問的方式才能了解情況，實效性很差，并且有的公司結(jié)構(gòu)中，PLC、DCS這樣的系統(tǒng)數(shù)據(jù)都掌握在車間儀表主任或儀表工的手里，這其中就難免會出現(xiàn)漏量、改量的行為，導致公司管理由下到上的瞞報、謊報，常年累月的缺陷對企業(yè)造成了巨大損失。因此，建立企業(yè)能源管理系統(tǒng)，是深化企業(yè)管理、維護企業(yè)的正常運營具有重要意義。
3組織與結(jié)構(gòu)
紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源管理系統(tǒng)，是集自動化智能技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)場總線原理技術(shù)等各項專業(yè)技術(shù)為一體，利用紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)終端，將水、電、汽、風、石油、天然氣等各類能源、物料數(shù)據(jù)實時采集到前置機，根據(jù)用戶需求，進行數(shù)據(jù)上傳或動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。實現(xiàn)了由計算機集中數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計報表、打印等功能；并且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺聯(lián)網(wǎng)計算機通過高層授權(quán)后都可以查詢整個系統(tǒng)的計量管理情況。采用本系統(tǒng)能及時了解整個系統(tǒng)的能源、物料供耗情況，最大限度地提高能源和物料的利用率，從而達到全面節(jié)能降耗的目的，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
實時數(shù)據(jù)庫是能源計量管理系統(tǒng)的核心，它負責整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理和數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理，完成與設(shè)備數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。
3.1系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖
各站結(jié)構(gòu)詳細描述如下：
1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)站：系統(tǒng)內(nèi)最底層的數(shù)據(jù)來源，通常有儀表、儀器設(shè)備，DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及無自動采集源需要人工行為錄入的數(shù)據(jù)端構(gòu)成。
2、隔離集中站：前置機、串口服務(wù)器等數(shù)采端設(shè)備安置點，此處體現(xiàn)出分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，極大的減輕服務(wù)器數(shù)采系統(tǒng)的負載量與數(shù)據(jù)量，維護管理簡單易控。
3、數(shù)據(jù)中心站：能源系統(tǒng)所有涉及到的數(shù)據(jù)集中站，管理著底層設(shè)備數(shù)據(jù)及人工錄入數(shù)據(jù)的匯總、分析、存儲、調(diào)用、轉(zhuǎn)儲等一系列主要功能。
4、外界交流站：提供對外系統(tǒng)的接口功能，可以通過關(guān)系數(shù)據(jù)表模式進行接口開放，或者按照標準的OPC DA通訊協(xié)議等進行接口開放，還可調(diào)用軟件的DbAtl.dll動態(tài)連接庫進行數(shù)據(jù)交互。
5、系統(tǒng)邏輯站：平臺結(jié)構(gòu)規(guī)劃、功能模塊設(shè)計、代碼編寫開發(fā)、業(yè)務(wù)流程等一系列邏輯性組織的主要工作。
6、人機界面站：也可稱之為客戶端，屬于能源系統(tǒng)為使用者開辟的一個窗口，通常使用IE瀏覽器進行訪問，用戶可以在此處登陸能源管理系統(tǒng)并使用。
3.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖
詳細介紹如下:
最終用戶：公司局域網(wǎng)內(nèi)的用戶可以通過瀏覽器在調(diào)度中心、辦公室、會議室等工作地點進行訪問，擁有手機的用戶還可以接受能源系統(tǒng)發(fā)來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)報警信息。
中央服務(wù)群：此處放置著上層應用的各類硬件設(shè)備，通常位于公司的信息中心機房內(nèi)。
分布式結(jié)構(gòu)：按照區(qū)域、部門、車間或工段，以分布式結(jié)構(gòu)分配前置數(shù)采機進行管理，有效的緩解數(shù)采端的負載壓力，隔離計算機病毒，增加系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，給系統(tǒng)管理與維護增加了便捷。
數(shù)字采集：全稱數(shù)字信號采集，這種采集方式通常是需要儀表端的變送器支持數(shù)字通訊協(xié)議才可實現(xiàn)，一般情況下，數(shù)字信號是以二進制來表示的，有效的加強了通信的保密性，提高了抗干擾能力，增強了數(shù)據(jù)采集的安全與準確性，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號的應用也日益廣泛。很多現(xiàn)代的媒體處理工具，尤其是需要和計算機相連的儀器都從原來的模擬信號表示方式改為使用數(shù)字信號表示方式。
模擬采集：全稱模擬信號采集，屬于傳統(tǒng)的數(shù)采方式，一般情況通過4-20mA電流進行傳輸，指最小電流為4mA,最大電流為20mA。這類傳統(tǒng)的采集方式對于計算機來說，并不能直接進行通訊，需要一些介質(zhì)來進行轉(zhuǎn)換，如帶數(shù)字輸出的計算儀這類設(shè)備等，并且通訊協(xié)議最好是標準的公開協(xié)議。
人工數(shù)據(jù)：系統(tǒng)對非自動采集數(shù)據(jù)開通的一道橋梁，如廠內(nèi)的機械表、或沒有輸出信號的儀表儀器、人為化驗、人為計算的數(shù)據(jù)等，都可通過此模塊進行錄入。
控制系統(tǒng)：現(xiàn)場中控室的數(shù)據(jù)上傳，主要由DCS控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)組成，通常會使用標準的OPC、DDE通訊協(xié)議，在數(shù)采的工作執(zhí)行前，需要落實提供數(shù)據(jù)的一方（被采端）支持并已提供調(diào)試可用的OPC Server等，如果涉及到非標準協(xié)議，也應提前協(xié)商該協(xié)議是否可具備開發(fā)與采集條件。
紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源計量管理系統(tǒng)旨在為全國的大中小型企業(yè)提供一套集企業(yè)能源管理、能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計于一體的信息化平臺。該系統(tǒng)將“科學計量、管理節(jié)能”的概念引入到企業(yè)管理中，系統(tǒng)利用計算機技術(shù)和現(xiàn)場自動化技術(shù)組成一個綜合的能源管理網(wǎng)絡(luò)，將耗能設(shè)備進行依級別分部門、分用途獨立計量，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)自動采集。對各計量點、區(qū)域?qū)崿F(xiàn)能源在線動態(tài)監(jiān)測、能源匯總分析、故障自動報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表自動生成等。為能源合理調(diào)配提供根據(jù)，為能源自動化管理提供手段，為系統(tǒng)地節(jié)能降耗考評提供科學的依據(jù)。
4系統(tǒng)功能
4.1前端數(shù)采
4.1.1關(guān)鍵技術(shù)
系統(tǒng)站內(nèi)采用國內(nèi)外最專業(yè)的串口終端服務(wù)器將現(xiàn)場以星型布線方式連接各采集點（計量用儀表），站間由光纖以太網(wǎng)經(jīng)TCP/IP傳輸數(shù)據(jù)；為了使采集數(shù)據(jù)過程中信號穩(wěn)定，此處沒有應用總線型布線，由于此方法對各采集點、各類型儀表和通訊協(xié)議互有干擾，維護難，分支節(jié)點故障查找難。因此紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源計量管理系統(tǒng)應用了星型布線方式，它具有如下特點：結(jié)構(gòu)簡單，便于管理；控制簡單，延遲時間較小，傳輸誤差較低。保證了現(xiàn)場設(shè)備穩(wěn)定、連接可靠、互不干擾等諸多自動化行業(yè)一直追求的目標。并且實現(xiàn)了數(shù)字采集。簡單說，就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號，提高設(shè)備的智能化水平。全局的光纖以太網(wǎng)傳輸又保證了信息量、實效性、實時性、低成本的企業(yè)管理目地。
如上圖,布線要求,數(shù)據(jù)采集的時候，是按照分布式結(jié)構(gòu)進行的。所以為了信號傳輸?shù)姆�(wěn)定， 最好是按照區(qū)域劃分儀表。一般情況下，某個區(qū)域的所有儀表都要集中布線到區(qū)域內(nèi)的某匯聚點位置上，每塊儀表到這個點的距離按照485傳輸協(xié)議原理來說是800到1200米。但考慮廠內(nèi)信號干擾問題，我們實際建議是在控制在300米范圍內(nèi)。
網(wǎng)絡(luò)要求：根據(jù)儀表劃分的區(qū)域，所有匯聚點都要布置網(wǎng)絡(luò)傳輸點，并且保證該傳輸點要與信息中心或服務(wù)器機房網(wǎng)絡(luò)通訊暢通。
4.1.2數(shù)據(jù)處理技術(shù)
4.1.2.1實時采集數(shù)據(jù)
能源管理系統(tǒng)的前置機支持最小采集周期單位是毫秒級，保證了各能源品種如水、電、汽、風等能源的瞬時值、累計值、溫度、壓力各參數(shù)的實時采集效果，并且實現(xiàn)了各類能源品種計量數(shù)據(jù)的分站、分類、分級匯總。
4.1.2.2多采集渠道
對于大多數(shù)企業(yè)來說，由于各部門、車間的建造與擴建有時間之差，施工單位也不一樣，自動化標準程度并不能保證一致性，這就導致用于計量的一次設(shè)備或控制系統(tǒng)種類繁多，數(shù)據(jù)上傳所需要的通訊協(xié)議不計其數(shù)，對數(shù)據(jù)采集造成了巨大的障礙。紫金橋公司憑借著組態(tài)軟件與實時數(shù)據(jù)庫兩套主打產(chǎn)品擁有多年的技術(shù)經(jīng)驗，與各類自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)無數(shù)次的對接，目前所成熟的驅(qū)動接口通訊協(xié)議有近千種，在行業(yè)中遙遙領(lǐng)先，同時還支持的國內(nèi)外標準通訊協(xié)議如：OPC、DDE、MODBUS、DL645等等。因此，能源管理系統(tǒng)會讓企業(yè)更換儀表設(shè)備的數(shù)量達到最小值。
4.1.2.3故障處理
當采集過程中，儀表設(shè)備或線路出現(xiàn)故障時，前置機會按照設(shè)置的查詢周期不間段的對當前采集鏈路進行檢測，當檢測設(shè)備或線路恢復正常時，驅(qū)動程序會自動重新進行數(shù)據(jù)采集，故障恢復檢測的最大時間為45天。如果故障問題在45天內(nèi)還沒有處理，系統(tǒng)才會認定設(shè)備為失效狀態(tài)并停止進行采集。
采集故障時，前置采集系統(tǒng)還可以進行數(shù)據(jù)清零、保持原值、系統(tǒng)故障值、用戶自定義數(shù)值等操作。滿足了不同行業(yè)不同專業(yè)對數(shù)據(jù)處理的要求。
4.1.2.4能源電量處理
我們在采集智能電表的過程中，常常遇到電表上顯示止碼量并非電量數(shù)據(jù)，需要乘以電流互感器變比，才是實際的電量，通過前置數(shù)采機軟件中的運算點類型，可以解決此問題，它的工作原理是通過驅(qū)動發(fā)送指令到儀表設(shè)備,后者返回的數(shù)據(jù)值增加一條運算操作符與常量，可以把返回的數(shù)據(jù)按照加、減、乘、除、乘方、取余其中一個方式與預定義好的常量進行運算，得到的最終結(jié)果就是處理后的數(shù)據(jù)，也是在系統(tǒng)中所顯示、存儲的數(shù)據(jù)值。
4.1.2.5負荷正反向處理
一般情況下，許多企業(yè)在做廠內(nèi)平衡驗證時，總是發(fā)現(xiàn)電量的負荷時而平衡，時而不平衡，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是由于某些設(shè)備的供電方向發(fā)生變化，導致整體平衡結(jié)構(gòu)中供量突然增加，反之耗量突然減少，也可能供量突然減少，耗量突然增大,這樣一來會導致平衡驗證的偏差值出現(xiàn)報警，對此問題，紫金橋能源管理系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了解決辦法，通過實時數(shù)據(jù)庫后臺數(shù)值改變功能，進行了對正反累計量的判斷，應用此方法有效的獲取了電量計量設(shè)備的供電方向問題，該項處理也支持多設(shè)備的同步判斷。
4.2平臺應用
4.2.1實時數(shù)據(jù)
實現(xiàn)了各類能源計量數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測。數(shù)據(jù)顯示畫面根據(jù)不同區(qū)域進行劃分，每個區(qū)域作為一個獨立的單元，實時顯示現(xiàn)場各采集點的計量值。該畫面的特點是能夠集中管理所有采集點，畫面 簡潔，可對各參數(shù)進行直觀地比較，方便查看各參數(shù)是否異常，如下圖：
數(shù)據(jù)展示主要含兩類：最原始二次表數(shù)據(jù)（單獨某個計量儀表儀器）和經(jīng)計算后的結(jié)點數(shù)據(jù)（組合若干二次表數(shù)據(jù)后的結(jié)果，要帶相應計算公式）；生產(chǎn)過程監(jiān)視對一次水、冷凝水、污水、蒸汽、風量、電量等瞬時流量、當日累積量及以上數(shù)據(jù)的供、耗在線顯示，滿足生產(chǎn)管理者對能源流公網(wǎng)系統(tǒng)的全面、及時掌控。支持調(diào)度人員的點檢和巡檢實現(xiàn)調(diào)度員以及各部門對生產(chǎn)各部所屬車間一次水、蒸汽、冷凝水、污水、電量電負荷、風量的日常檢查和記錄，通過在線實時顯示即可達到要求。
4.2.1.1趨勢分析模塊
實時數(shù)據(jù)的擴展功能，對實時數(shù)據(jù)中所顯示的能源數(shù)據(jù)生成趨勢曲線進行分析，并調(diào)度監(jiān)督生產(chǎn)部門，已達到節(jié)能減排的目的。優(yōu)化調(diào)度，根據(jù)能源日耗波動圖既峰、谷分析及預警，直觀的給調(diào)度人員實施能源平衡協(xié)調(diào)，合理安排各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)控制。
通過雙擊實時數(shù)據(jù)界面中的某參數(shù)瞬時量或負荷，會擴展對該參數(shù)的瞬時量趨勢分析圖，使用此功能來分析能源供量、耗量情況，同步實時數(shù)據(jù)庫中采集到的最新數(shù)據(jù)，同時能夠拖動游標定位到當前時間前一時刻，在坐標軸縱軸顯示該時刻各個區(qū)域的瞬時流量值。 歷史趨勢主要功能為在指定的時間范圍內(nèi)顯示歷史流量的趨勢圖，能夠拖動游標定位到某一時刻，在坐標軸縱軸顯示該時刻各個區(qū)域的歷史流量值。在坐標軸底下有一排按鈕進行歷史趨勢追憶的設(shè)置，可向前向后追憶固定的時間，亦可通過曲線時間設(shè)置對話框指定起始時間和結(jié)束時間。趨勢分析還可以進行若干參數(shù)的對比及參照。比方：查看2部1車間耗電量后，點擊增加對比按鈕，添加2部2車間耗電量。通過以上操作，即可在畫面中分別顯示1車間與2車間的耗電量對比趨勢，幫助用戶分析現(xiàn)場情況，以做出相應對策。
4.2.1.2能耗計算模塊
實時數(shù)據(jù)的擴展功能，按公司級、部門級、車間級劃分，實現(xiàn)能源供耗計算，以直觀的柱型圖、曲線圖進行顯示，增加了統(tǒng)計工作的效率性、準確性。通過雙擊實時數(shù)據(jù)界面中的某參數(shù)累積值，會擴展該參數(shù)的各類能耗計算結(jié)果。（包括：水、電、汽、風每月的日耗量，產(chǎn)量。每年的月耗量，產(chǎn)量等）借助計算機快速的運算處理，替代了傳統(tǒng)的人工算盤、人工手算、人工計算器。滿足了工作人員及時了解能源產(chǎn)耗情況。避免了公司領(lǐng)導收到下屬偽造工作內(nèi)容的辦法。為各崗位提供了感受發(fā)展信息化建設(shè)的便利。
圖1
計算信息除了常用的合計、平均值、最大最小值外，還可以統(tǒng)計出其他數(shù)學計算結(jié)果。
例如：
實現(xiàn)標準差如：S=[(A-D)平方+(B-D)平方……./n]開根號，其中D為平均值、n為數(shù)組個數(shù)、AB等為數(shù)組元素。
眾數(shù)：統(tǒng)計集合數(shù)據(jù)內(nèi)有重復出現(xiàn)次數(shù)最多的值進行現(xiàn)實，否則為返回空。
中位數(shù)：將數(shù)據(jù)按照從小到大或從大到小的順序排列，如果數(shù)據(jù)個數(shù)是奇數(shù)，則處于最中間位置的數(shù)就是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)；如果數(shù)據(jù)的個數(shù)是偶數(shù)，則中間兩個數(shù)據(jù)的平均數(shù)是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)。它的求出不需或只需簡單的計算。
圖2
4.2.2結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)流程分布圖以實際地理空間作為背景，并能夠以動畫的形式描述整個數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的組成及分布情況。在該模塊中可查看到當前的各參數(shù)數(shù)采實時值，如數(shù)據(jù)采集覆蓋了某些關(guān)鍵閥門與開關(guān)信號后，既能在結(jié)點上顯示設(shè)備狀態(tài)是否正常。
在結(jié)構(gòu)圖中，每一個部門或車間結(jié)點都有當前瞬時能源供耗量、當日或當月累積量數(shù)據(jù)。該功能很明顯的描述了本部門與下屬車間的能源計量點邏輯關(guān)系。廠內(nèi)整體的能源管理結(jié)構(gòu)一覽無余。滿足公司能源流查詢，按一次水、風、蒸汽、電、污水、冷凝水能源流數(shù)據(jù)分類查詢，分別呈現(xiàn)公司級、部門級和車間級的總供/耗情況；
4.2.3歷史數(shù)據(jù)
歷史數(shù)據(jù)管理是對調(diào)取以往所產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會定時從終端數(shù)據(jù)庫存入自動采集數(shù)據(jù)，并能夠查詢數(shù)據(jù)庫中保存的所有歷史數(shù)據(jù)，查詢的時間間隔和時間范圍可由用戶指定，查詢后的數(shù)據(jù)以歷史時間相對應。
查詢條件有起始時間、結(jié)束時間、間隔時間、以及想要查詢的能源參數(shù)。還可以擴展此模塊功能，加入組查詢，根據(jù)不同組織機構(gòu)劃分組，每個組都有自己的瀏覽權(quán)限，按照登陸用戶不同，統(tǒng)計并羅列權(quán)限范圍內(nèi)所能查看的公司重要能源計量信息。另外，結(jié)果數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)查詢后導出文本做為工作依據(jù)。
為了方便用戶，此處在查詢結(jié)果最后一行增加了時間范圍內(nèi)差量的計算，該計算是以結(jié)束時間的數(shù)值減去起始時間的數(shù)值，對于能源累積分析時，該計算值就是時間范圍內(nèi)的供耗累積量。
4.2.4報表管理
自動生成各能源數(shù)據(jù)的報表。系統(tǒng)按照各公司工藝、能源參數(shù)、用戶需求不同，切合每家公司與生產(chǎn)部門的情況，定制開發(fā)統(tǒng)計匯總表單，開發(fā)獨有的報表進行管理，根據(jù)用戶定義的周期基準時間，生成日報表、月報表、年報表等。報表暫按如下種類：
1)查詢能源消耗日報
系統(tǒng)實現(xiàn)按照設(shè)定日期范圍查詢能源供耗數(shù)據(jù)。
2)查詢能源消耗周報
系統(tǒng)實現(xiàn)按照設(shè)定每周條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。
3)查詢能源消耗月報
系統(tǒng)實現(xiàn)按照設(shè)定月份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。
4)查詢能源消耗季報
系統(tǒng)實現(xiàn)按照設(shè)定季份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。
5)查詢能源消耗年報
系統(tǒng)實現(xiàn)按照設(shè)定年份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。
報表返回結(jié)果后，支持導出文本文件功能，便于工作交流。通常，日報表在每天0點整即生成前一天數(shù)據(jù)、月報表在每月最后一天的上午8點整生成本月數(shù)據(jù)、年報在每年公歷最后一天上午8點整生成本年數(shù)據(jù)。以上時間支持按各公司扎帳時間進行調(diào)整。報表示意圖如下：
紫金橋能源管理系統(tǒng)，可達到以下技術(shù)指標：
1）日常報表信息查詢：公司、生產(chǎn)部各類能源流技術(shù)報表查詢。
2）成本管理，本系統(tǒng)輸入給SAP準確的能源供耗計算量。后者對生產(chǎn)部各主導產(chǎn)品單 位產(chǎn)品能耗實施計算和分析，分析其降或超情況。由各生產(chǎn)部以此制訂預防措施，穩(wěn)定生產(chǎn)成品控制。符合同產(chǎn)品2條生產(chǎn)線要求的，實施同品種主導產(chǎn)品單位產(chǎn)品能耗實施計算和分析，為能耗高生產(chǎn)線制訂預防措施、節(jié)能技術(shù)改造奠定基礎(chǔ)提供給SAP精準、有效、無誤的能源計量數(shù)據(jù)，用于計算成本。
3）實現(xiàn)自動合成并輸出——節(jié)能減排目標完成情況報表、節(jié)能辦生產(chǎn)能源消耗日報。
4）實現(xiàn)生產(chǎn)日報表自動合成并輸出——各類表報明細如下圖：
5）實現(xiàn)自動合成并輸出——能源平衡報表：
24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)蒸汽供、耗平衡表。
24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)風量供、耗平衡表。
24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)電量供、耗平衡表。
24小時生產(chǎn)系統(tǒng)污水、冷凝水平衡表。
24小時生產(chǎn)系統(tǒng)一次水供、耗平衡表。
4.2.5平衡驗證
根據(jù)實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)挖掘，分析供、耗結(jié)點的累積平衡關(guān)系。在經(jīng)過了前期覆蓋所有計量結(jié)點的數(shù)據(jù)采集后，能源管理系統(tǒng)在后臺實時數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)供、耗關(guān)系進行計算，把計算后的結(jié)果實時響應給公司各崗位相關(guān)責任人，平衡驗證關(guān)系圖如下：
所示圖片為電、汽、風、污水、一次水五類能源平衡，每一類分別實時展示出公司：
1）當前瞬時量供、耗平衡關(guān)系與實時偏差率。
2）當日累積量供、耗平衡關(guān)系與實時偏差率。
3）當月累積量供、耗平衡關(guān)系與實時偏差率。
該項功能對調(diào)度人員的過程操作與調(diào)整有著很大的支持，根據(jù)一次水、蒸汽、污水、電、風在線負荷、供、耗平衡，找出最大的耗量或最小的耗點，并對其進行相應的調(diào)整。
同時，平衡驗證支持報警和預警功能，實現(xiàn)對五類能源供、耗偏差率的報警，當偏差率超過能源指標的上下線時，畫面中會有報警閃爍提示功能。或根據(jù)月度平均值進行預警，具體分兩個層次：一層是公司對總水量預警；按日和月度總水量限額控制。另一層是對排放量累積計算，按上限設(shè)定值進行對比分析，當符合接近上限設(shè)定值范圍內(nèi)時，予以預警提示。
4.2.5.1能源比例分析
平衡驗證擴展功能，顯示當前瞬時、當日累積、當月累積各生產(chǎn)部所在公司電量、蒸汽、風量、污水、一次水的比例及其分配圖（餅圖），如下圖：
在餅圖中，分別列出了公司總量與下屬各部門的分量情況，查詢后，還可以看到右側(cè)的當前供、耗量與計劃量的對比，是否超出預定計劃會在主型分布圖中一覽無余。除實時顯示能源數(shù)據(jù)外，也可以調(diào)取歷史數(shù)據(jù)以餅圖的形式進行查詢，方便了公司主要領(lǐng)導協(xié)調(diào)各生產(chǎn)部門之間的能耗分配。
4.2.6報警信息
能源管理的報警信息主要以數(shù)采設(shè)備的工作是否正常為主，在前面我們已經(jīng)介紹了底層的數(shù)采結(jié)構(gòu)，這個環(huán)節(jié)中每個獨立采集的儀表儀器都會有通訊狀態(tài)，該設(shè)備是否處于正常采集在報警信息中都有記錄，每臺用于分布式采集的集中站（前置機）也會有數(shù)據(jù)源傳輸狀態(tài)進行記錄。如下圖：
通過報警信息的反饋，可以使得工作人員了解目前系統(tǒng)中有哪些結(jié)點上的數(shù)據(jù)為無效的，如此可以避免在能源管理系統(tǒng)中有錯誤的點存在。
另外能源管理系統(tǒng)可以給關(guān)鍵的能源結(jié)點設(shè)定報警限值，根據(jù)參數(shù)限值能源供耗的突發(fā)狀態(tài)，在數(shù)據(jù)庫中提供報警提示、記錄故障時間及內(nèi)容。實時報警可跟蹤最新的報警數(shù)據(jù)，實時反映各采集點的實時瞬時量的低報、高報等信息，并保存報警信息以供隨時查詢。
4.2.7用戶管理
為了增強系統(tǒng)的安全性，保證公司生產(chǎn)信息不外漏，紫金橋能源管理系統(tǒng)可以對使用者進行集中管理與權(quán)限劃分，用戶需要登陸后才能看到權(quán)限范圍內(nèi)的相關(guān)信息。此功能只為有需求的企業(yè)特殊提供。
4.2.8事件記錄
在能源系統(tǒng)關(guān)系庫后臺，存貯著一些系統(tǒng)上過程事件記錄，如：用戶登陸信息、退出信息、人工錄入信息、通訊狀態(tài)等。方便系統(tǒng)管理員查詢分析。
4.2.9公式分解
能源管理系統(tǒng)中，公司級別的數(shù)據(jù)是由各部門合計組成，部門級別的數(shù)據(jù)是由各車間合計組成，車間級別的數(shù)據(jù)是由各儀表儀器設(shè)備組成，還有些數(shù)據(jù)結(jié)點是在其他組織中抽取數(shù)據(jù)的。這種繁瑣的結(jié)構(gòu)公式，通常無法完全記住，因此，系統(tǒng)提供了方便用戶的公式分解功能，只要用戶輸入一個計量結(jié)點編碼后，系統(tǒng)就會自動解釋該結(jié)點下所有關(guān)聯(lián)的公式并逐級進行分解。如下圖：
通過解析后，使用者可以非常容易對總結(jié)點、分支結(jié)點、結(jié)點源頭的能源數(shù)據(jù)進行查詢。節(jié)省了查詢公司能源組成部分的時間，進一步提高工作實效性。
4.3軟件核心技術(shù)
4.3.1斷點續(xù)傳
斷點續(xù)傳功能是為保證整套系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完成性而設(shè)計的。當網(wǎng)絡(luò)中斷或其他原因?qū)е路⻊?wù)器與前置機通訊中斷后，在前置機上會記錄中斷的時間。當通訊恢復后，雙方會自動恢復中斷的這段時間數(shù)據(jù)。這樣就增加了平臺使用的可靠性。
4.3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲
該功能是為數(shù)據(jù)庫之間自動轉(zhuǎn)儲做的調(diào)度程度，目的就是有效的把現(xiàn)場采集的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中（如：SQL Server）以數(shù)據(jù)表的方式進行保存。另外，還有一項主要任務(wù)就是對外接軟件或平臺提供一個開放式的接口，這樣可以實現(xiàn)紫金橋企業(yè)能源管理系統(tǒng)對各類ERP或其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，保證了公司能源數(shù)據(jù)在內(nèi)部的信息流通，及時有效。
5未來方向
隨著社會的迅速發(fā)展，企業(yè)創(chuàng)新環(huán)保、節(jié)能減排也是國家一貫所支持的，對于信息化的建設(shè)也會是未來各家企業(yè)的發(fā)展趨勢，紫金橋公司會不斷提高自身的水平，提供能源管理系統(tǒng)更完善的解決方案，把企業(yè)增效節(jié)能示為重點發(fā)展方向。為廣大企業(yè)群體做出優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
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