能源管理系统的功能范文

导语：如何才能写好一篇能源管理系统的功能，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：汽车衡；DCS；计量

中图分类号：TP311.52

当前，资源与环境问题已成为世界各国关注的焦点问题，特别是化工行业，其生产运营更是能源消耗大户，在当今国家大力提倡和严格执行节能减排的形势下，如何降低能耗，进而降低工厂的运营成本是各大化工厂正在寻求的解决方案。很多化工厂一说到节能减排，都想做，但却不知如何从何做起，其实，能源计量数据作为计算成本和产品产量完成情况的重要依据已渗透到企业各部门、各生产厂的各个环节，搞好能源计量及其数据管理是企业加强经营管理的重要环节，也是工厂进行节能减排工作规划和落实执行的基础。

目前，化工厂的能源数据主要有以下几种：

（1）物料进厂数据，如煤、矿等，通过汽车衡秤重，手工记录、汇总；

（2）出厂产品数据，也是通过汽车衡秤重，手工记录、汇总；

（3）生产过程的数据，通过DCS系统监控、记录；

（4）的水、电等数据，通过人工抄录、汇总。

以上所有数据，基本上都散落在各个管理班组，并且都是手工管理方式，很难进行横向、纵向对比分析，这些信息孤岛只能进行有限的利用，很难为决策层提供节能减排的决策数据。因此，设计、建立一套能源管理系统，强化数据收集、数据分类汇总、预测预警和信息交流，在当今形势下，是非常必要的。

1 系统设计

1.1 软件架构

本系统软件部分包括两个方面的内容：现场操作员使用的物流计量、数据采集及计量单据打印程序；企业各分厂及管理层使用的查询、统计、平衡分析工具。系统软件总体架构图如下：

图1 系统软件架构图

从上图可以看出，计量的数据主要来自于生产设备的DCS自动采集，汽车衡器称重接口自动采集，数字化水电表接口采集，老实机械水电表人工抄表录入等。

生产过程控制的数据采集需要从DCS的中控系统中导出，DCS的控制数据点位很多，可根据需要挑选导出，需要特别注意的是，导出接口必须是单向的，并加防火墙保护，以防在操作时误操作造成生产停车。

汽车衡器的数据可通过RS232或RS485接口直接采集到数据库。

水电表数据采集分以下几种情况：

（1）具备RS232或RS485接口的水电表，直接采集数据库；

（2）老式水电表没有接口，可采用人工抄表，然后录入到数据库系统；

（3）把老式水电表更换成新表，再通过RS232或RS485接口采集到数据库；

（4）对老式水电表进行改造，把模拟数据转换成数字化数据，再通过RS232或RS485接口采集到数据库。

1.2 系统物理结构

图2 系统物理结构图

2 功能说明

2.1 数据采集

数据主要来自于以下几个方面：关键设备的能耗指标一般都进入到生产控制系统中，可直接从DCS中采集；部分具有输出接口（RS232/485接口）的智能仪表，可通过数据采集模块自动获得数据；一部分物理距离分布较远或使用老式仪表、硬件改造费用较高的计量点，可以采用人工抄表输入系统的方式获得数据。

实时数据库用于保存从仪表采集过来的秒级数据，具有刷新频率快、保存时间长的特点。关系数据库用于保存统计数据，为各种应用报表准备数据。

对于采集到的实时数据，可以提供类似的流程图查看功能，将分散在厂区的各计量点统一起来管理。

基于数据库的数据管理，面向企业领导和各相关管理人员，针对水、电、煤、汽等提供自动监测与计量、能源平衡、成本管理等应用。

2.2 能源监测自动化

（1）对于各类智能仪表、传感器，采用专用数据采集模块/就近接入DCS的方式，屏蔽硬件差异采集其实时数据并以统一格式存储；

（2）对于电度表等通过RS232/485口采用自动抄表系统，采集电能数据；

（3）形成网络的外购能源可通过移动GPRS接入；

（4）通过自定义组态画面进入原实时信息系统，供各级管理人员实时查看；

2.3 能源平衡

（1）从实时信息系统自动计算各部门能源使用量，与各车间、工段、公司提交月/周能源使用计划形成比照数据；

（2）通过计算全厂瞬时能源使用情况，对比各部门能源使用计划，调度可平行进行的生产工序，达到削峰填谷的目的；

（3）通过对比过磅数据、能源使用量、使用计划及当前库存数据（以煤为主），自动对能源需求产生预警；

（4）对于总表数据≠分表数据之和的情况，根据耗能比例进行平摊，以计算各车间/工段/部门成本。

2.4 成本分析

通过指定各项能源的单价，并将其与数据自动采集系统结合起来。在此基础上，能自动计算各班组、工段、车间、分厂、部门以及全公司的能源使用成本。与产出量相结合，能自动计算出能源消耗的产出比。

（1）班组能源成本分析：班组能源消耗成本的对比。用以考核同一工段不同班组间操作的优劣。

（2）车间能源成本分析：工段成本分析，分析要生产某一产成品/中间产品，需要消耗哪些能源，每一项所占的成本比例。

（3）企业各部分能源成本分析：企业各部门能源的使用情况，前提是，企业内部各部门都有单独的计量仪表，并且接入到本系统中。或者，有专业人员负责抄表并录入到本系统。

2.5 能源使用情况统计分析

（1）可分班、日、月、季、年统计班组、工段、车间、分厂、公司消耗的能源计量数据；

（2）将每个环节的能源消耗与工作产出的关系清晰呈现出来，并且与各个单位乃至个人的绩效考核结合起来，真正做到能源管理的精细化和全面化，将节能降耗工作落到实处；

（3）按工序进行能耗分析及按成本中心分析相结合，向管理者提供权威的消耗和核算数据，对公司重要的能耗指标进行预测分析，包括能源供需计划分析和能源消耗预测分析；

2.6 计量设备管理

主要是为了解决计量设备不准确的问题。核心在于计量设备的检定。

对于达到检定周期的计量器具，要根据不同周期和不同的检定要求对器具进行检定，企业自身没有检定条件或者国家法定要求指定机构强制检定的，还应委外进行检定。无论是企业自身检定还是委外检定，都需要录入的检定结果，并对器具检定的结果进行判定。对于检定结果不合格的计量器具，如能降低精度级使用的，按低精度级使用；经维修合格的，也可交还使用部门正常使用；经维修仍不能达到使用标准的，则只能做报废处理，原计量器具使用部门（人）可根据报废单据申领新的计量器具。

3 结论

通过本系统的实现，基本上摸清了工厂的能耗情况，使领导决策层能精确知道工厂那些地方能耗高，那些地方有改进空间或改进空间较大。具体来说，本系统的实现取得了以下好处：

（1）通过计量与监测自动化，将分散的各能源点集中起来管理；

（2）所有报表自动生成、统一，不仅节约了人工成本，还提高了数据传送效率；

（3）通过供需比照，达到能源的总/分、购（产）/耗/存平衡和削峰填谷的目的；

（4）通过考核生产过程中各环节的能源消耗情况找问题，激励各部门通过优化操作、开源节流等降低生产成本。

参考文献：

[1]褚大华.电子式电能表[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]樊崇理.自动抄表系统的研究及实现[D].北京化工大学，2001.

[3]魏江，章凌，黄文君.基于DCS的多语言编程软件的设计与实现[J].化工自动化及仪表，2005，32（2）：39-42.

[4]李金海.衡器计量[M].北京：中国计量出版社，2007.

[5]郭继联.港口汽车衡管理软件的设计与实现[D].华东师范大学硕士论文，2009，11.

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关键词：供电企业 合同能源 节能服务 管理模式

我国是源消费大国，能源利用效率低，是能源浪费最严重的国家之一。发展新能源、节能减排、提高能源效率已成为我国能源发展的关键。每一个高耗能用电企业，能源成本占企业总成本相当大的比重，如何降低能耗、开源节流，已成为各企业积极探索的重要课题。而合同能源管理作为一种新的节能管理模式，正日渐成为供电企业、节能服务公司与用电企业进行节能合作与沟通的纽带。

合同能源管理的实质是一种以节约的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式（合同能源管理示意图见图1）。基于这种机制运作的专业化公司被称为“节能服务公司（简称ESCO）”。节能服务公司与客户签订节能服务合同，向客户提供包括能效审计、融资、设计、采购、施工、安装调试、培训、维护、节能量监测等一系列的综合，并通过与客户分享节能效益来收回投资和获取利润。在美国、加拿大和日本等国，节能服务公司已发展成为一种新兴的产业。在国外，公用事业电力公司以开办能源服务公司、与节能服务公司合作等多种模式进行节电，不仅能够弥补因节电而引起的销售收入减少，还可以提高供电服务质量，改善在电力供应市场中的竞争地位。

1、供电企业实施合同能源管理的必要性和可行性分析

1.1 必要性分析

（1）从社会价值看，供电企业实施合同能源管理，能够充分发挥其专业优势，为客户提供更加深入、专业的节能服务，从而提高终端电能利用效率，减少资源消耗和环境污染。预计“十一五”期间，我国通过合同能源管理将形成每年至少2500万tce的节能能力和1600万tCO2的减排能力。

（2）从企业价值看，供电企业实施合同能源管理，可以创造显著的经济效益。特别是在目前供电企业缺乏需求侧管理资金来源的情况下，合同能源管理能够有效补偿供电企业节能服务的成本，降低售电量减少产生的经济损失，并创造一定的利润，甚至可能成为供电企业新的经济增长点。

1.2 可行性分析

相比一般的ESCo/EMCo，供电企业实施合同能源管理具有自身独特的优势：

（1）营销网络优势。供电企业营销网络遍布各行政区域，拥有一大批营销网点和营销队伍，并且与客户关系紧密，有利于减少节能技术的推广成本。

（2）在能源供给中的地位优势。供电企业处于发、输、配、售的中间环节，在整个电力供应价值链中起着十分关键的作用，通过提供多种多样的节能服务，能够有效引导终端客户提高能效。

（3）技术人员优势。供电企业拥有与配、用电设备研究、制造、设计相关的一大批技术人员，特别是在变压器经济运行、无功自动补偿、电力系统经济运行、负荷管理等领域拥有扎实的技术和丰富的经验。

（4）资金优势。供电企业资金实力雄厚，融资能力强。此外，供电企业主要以电费方式获得现金流，也使得供电企业能够较好地了解客户的信用和经营状况，有助于规避节能推广中的效益回收风险。

2、合同能源管理实施步骤

第一阶段（起步阶段）：企业内部对利用合同能源管理进行节电服务达成共识，优化组织机构、建章立制，奠定基础，促成节能服务公司为用电客户进行节能改造。目前，已开展以下几个方面的工作（工作流程示意图见图2），并取得了一定的成效。

（1）节电宣传；

（2）市场分析，筛选技术可行、有经济效益的目标项目；

（3）选择有资质的独立节能服务公司，促成合同能源管理项目的实施；

（4）协调项目的运作过程；

（5）建立并推广合同能源管理示范项目。

第二阶段（提升阶段）：随着配套政策和节能服务市场进一步完善、江门局节能服务资金、人力、技术资源得到发展和积累到一定程度后，考虑采用总承包再分包的项目实施模式，或参股、并购节能公司开展节能服务工作。

第三阶段（全面实施阶段）：随着国家电力体制改革不断推进，各种相关配套政策趋于完善，江门局在经营能力、服务管理水平、人员素质全面提升的基础上，结合营销战略，逐步扩大供电企业能源服务的业务范围，成立涵盖能源销售中介业务、能源风险管理、能源信息管理、能源设备维修运行等业务的综合性能源服务公司。

3、合同能源管理案例分析

3.1 案例背景

恩平市新锦成陶瓷有限公司位于沙湖镇蒲桥工业园区内，主要是生产、销售陶瓷产品，该厂现由两条线专线供电，两个中心电房，两个窑炉电房、一个煤气炉电房，合计容量为17，245kVA（其中8，230kVA为八月份增容）。八月用电量达300多万度，预计九月起月用电量将达600多万度，是恩平目前用电量最大的企业，公司有意向厂区的厨房进行节能项目改造。

该公司目前使用2台柴油汤炉及2台柴油炒炉，建议投资20kW电磁大型汤炉2台及6kW电磁小型汤炉1台取代现有的汤炉；20kW单头电磁大炒炉2台及15kW单头电磁炒炉连后水1台取代现有的炒炉。

3.2 使用电磁炉具替换柴油炉具的节能经济分析

每个企业都希望使用安全、清洁的能源，更希望使用低成本的能源，愿意借助专业的能源审计改进方案，结合有效的能源管理手段节省、精简能源使用开支，提高企业效益。以下从经济成本的角度分析使用电磁汤炉及电磁炒炉带来的经济价值。

通过对电磁汤炉及柴油汤炉有效热量消耗的能源计算，全年柴油使用量和全年燃料费为：人民币96，000元左右；燃料每单位价：5，950元/吨。96，000/5，950*1，000=16，134kg；电磁汤炉全年所需要的能源费用为：59，295/0.85*0.72=50，226元

通过计算显示：电磁汤炉所需要的能源费用为50，226元。根据客户提供的数据，以现时汤炉每年使用350天；供应1，500人，全年柴油能源费用为96，000元左右。每年节省能源费用为96，000-50，226=45，774元。

通过对电磁炒炉及柴油炒炉有效热量消耗的能源计算，全年柴油使用量和全年燃料费为：人民币108，000元左右；燃料每单位价：5，950元/吨。108，000/5950*1000=18，151kg；电磁炒炉全年所需要的能源费用为：32，343/0.8*0.72=29，109元。

通过计算显示，电磁炒炉所需要的能源费用为29，109元。根据客户提供的数据，以现时炒炉每年使用350天；供应1，500人，全年柴油能源费用为108，000元左右。每年节省能源费用为108，000×29，109=78，891元。

3.3 使用电磁炉具替换柴油炉具投资回报周期分析

建议投资20kW电磁大型汤炉2台及6kW电磁小型汤炉1台取代现有的汤炉；20kW单头电磁大炒炉2台及15kW单头电磁炒炉连后水1台取代现有的炒炉，总数6台电磁炉具总价为人民币150，000元至200，000元。

综合投资费用和节省能源费用比较得出该项目投资回报周期为：

150，000元/（45，774+78，891）元=1.2年≈14个月；至200，000元/（45，774+78，891）元=1.6年≈19个月。

3.4 节能成效评估总结

根据新锦成陶瓷公司提供的資料，2台20kW电磁炒炉每天的使用时间为约为5个小时，2个20kW的汤炉每天约煲350升的汤，使用时间大约5小时，大部分时间使用1台。通过对现场仪表測量数据的计算，从而得岀更接近实际情况的能源节省量及投资回报周期。

根据对於节能成效的量测与验证计算，通过对节能措施实施前後的能耗比较，预计投资回报周期为1.9年，与当初能源审核节能建议书所计算的数据相当接近。预计每年可节省约10万元能源费用，节能效果显著，可见这是一个值得投资的工程项目。

4、供电企业合同能源管理推广存在的问题

（1）一些用电企业对合同能源管理认知度低、推广积极性不高是目前普遍存在的问题。

（2）合同能源管理公司大多为中小企业，自身力量薄弱，难以发展壮大。

（3）很多地区目前还没有正规的节能服务公司，实施合同能源管理较为麻烦。

（4）在合同能源管理的具体操作中，如节能量的核定、合同的履行、现行税收政策和金融制度的适用等方面还存在一些难题。

（5）由于合同能源管理的实施涉及客户自身利益，急需政府方面引导和宣传，政府主管部门和能源管理机构应根据本地区节能减排要求，加紧研究制定和修改完善本地区合同能源管理系列配套政策，以加大政府扶持力度，加快市场培育步伐。

5、结语

合同能源管理作为一种先进的能源管理模式在我国已尝试10年，充分显示出强大的生命力和对节能事业的巨大推动力，节能改造技术将有很大的市场推广空间。中国标准化研究院正在研究制定《合同能源管理技术规程》，对规范节能服务市场、推行合同能源管理将起到积极作用。随着国家节能政策的贯彻，新能源、低碳经济的蓬勃发展，将会有越来越多的用电客户与节能服务公司建立合作关系，分享项目实施后产生的节能效益。对提高能源使用效率，建设节约型社会具有深远的意义。

参考文献

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关键词 水环境；决策支持系统；污染物溯源；分析功能；设计

中图分类号 X502 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）02-0172-02

Design of Contamination Tracing Analysis Function in Decision Support System of Water Environment Management

LI Jing ZHOU Hao YU Xiao-ying

（Heilongjiang Academy of Environmental Sciences，Harbin Heilongjiang 150056）

Abstract Regarding the research advances on contamination tracing analysis，combined with the feature of pollutant emission in Mudan River，contamination tracing analysis function in decision support system of water environment management was designed，so as to improve the ability of water environment regulation in Mudan River basin.

Key words water environment；decision support system；contamination tracing；analysis function；design

随着社会的进步、经济的发展，人民生活水平逐渐提高，环境与安全问题越来越受关注[1]。我国流域污染问题日益突出，据环保部门对118个大中城市调查，地下水严重污染的城市占64%，轻污染的占33%[2]，我国跨国河流涉及19个国家，共计40多条[3]。如何科学界定环境影响成为难点，控制和消除河流污染源是防止污染的根本[4-5]，而污染源溯源是水污染防治和环境管理的基础和关键。

1 污染物溯源分析的研究进展

目前，研究大气污染源解析的报道很多[6-8]，而针对水环境研究的报道却不是很多。随着水污染防治工作的深入，我国的水环境污染物源解析研究也开始陆续出现报道，于丽捷等[9]通过对牡丹江干流海浪、柴河断面各污染源量的估算，为牡丹江流域治理提供依据。富国[10]的研究说明了实测河流断面时段通量中时间平均离散通量的贡献，并讨论了污染源的点源、非点源类型的差别对选择年通量估算方法的影响。王新兰[11]对辽河盘锦段氮污染源解析，认为氮主要来源是农业面源污染及生活排污，引起氮浓度波动的是农业面源及工业源。金菊良等[12]提出了基于加速遗传算法的投影寻踪对应分析方法，并应用于流域非点源污染源解析研究中。陈玉成等[13]研究得出重庆市39个区县农业面源污染主要污染物是TP、TN，主要污染源是畜禽养殖和化肥施用，主要影响因子是农业总产值。水环境污染物溯源实际工作中常用传统排查方法，首先调研勘查确定污染物质和范围，然后筛查疑似污染源，采集该污染源下游断面具有代表性的水样进行监测分析，进而确定污染源。经过多年的研究，污染溯源已经形成多种求解方法，主要包括确定性方法和随机方法。其中，确定性方法包括解析法、模拟优化及向后法，随机方法是以概率学为基础的溯源方法。按照所需基础数据量及溯源的精确程度，大致可分为基于少量监测数据的水动力学理论反演法、基于一定量监测数据的成分比例分析法、基于大量监测数据的污染源排查法、基于特殊监测方法的溯源法及其他辅助方法等。参考当前污染物溯源分析研究进展，结合牡丹江污染物排放特征，设计牡丹江流域水环境管理决策支持系统中的污染物溯源分析功能。

2 牡丹江流域污染物溯源分析功能设计

2.1 监视日常水质监测断面污染物浓度

定期监视河流各水质监测断面污染物浓度（COD和氨氮），当发现某断面污染物浓度突然大幅升高时，系统自动发出报警信息，提示用户可能发生污染事故。当用户收到报警信息后，由用户启动污染溯源分析功能。

2.2 圈定污染范围

污染溯源分析功能启动后，系统对干流各水质监测断面进行扫描，查找未发生污染物超标和污染物超标相邻的2个断面，初步_定污染事故发生在这2个水质监测断面之间，然后将这2个断面之间的排污企业（单位）圈定为疑似污染源。

2.3 反推污染范围内各排口污染物浓度

根据一维稳态水质模型和监测断面COD/氨氮值逆推各排口浓度值（图1），并计算各排口处COD与氨氮比值。

2.4 筛查超排企业（单位）

将各排口所控制的排污企业COD/氨氮比值与2.3计算得到的COD/氨氮比值进行比较，比值较为接近的企业即认为重点疑似企业。

以上牡丹江流域污染物溯源分析方法，是基于以下几种假设：①一次污染事故（超排、偷排）仅发生在一家排污企业（单位）；②同一排放源不同时间排放的物质相同，即污染物组成成分相同；③污染物在受纳水体运移过程中物质组分不发生变化；④污染物在运移过程中只考虑综合衰减作用；⑤假设污染物在向下游运移过程中无大的支流汇入，即无明显的稀释作用；⑥假设排污口污染物和上游来水污染物瞬时或极短时间内混合；⑦假设干流流量Q远大于排污口污水流量q。当以上假设发生变化，还需进一步的调研。开展污染溯源工作是环境规划、环境管理、污染防治的基础，既需要理论基础，又需要基础设施和大量的资料数据支持，以便在实际问题中可以实时、准确地获取污染源信息。

3 参考文献

[1] 李雪，曹芳芳，陈先春，等.敏感区域目标污染物空间溯源分析：以新安江流域跨省界断面为例[J].中国环境科学，2013，33（9）：1714-1720.

[2] 环境保护部.全国地下水污染防治规划（2011―2020年）[A/OL].（2011-10-28）[2016-10-28].http：///gkml/hbb/bwj/201111/W0201111 09376922920938.pdf.

[3] 李志裴.跨国家河流问题与中国周边关系[J].学术探索，2011（1）：27-33.

[4] 钱晓雍，沈根祥，郭春霞，等.基于水环境功能区划的农业面源污染源解析及其空间异质性[J].农业工程学报，2011，27（2）：103-108.

[5] 苏丹，唐大元，刘兰岚，等.水环境污染源解析研究进展[J].生态环境学报，2009，18（2）：749-755.

[6] 邹长武，印红玲，刘盛余，等.大气颗粒物混合尘溯源解析新方法[J].中国环境科学，2011（6）：3-7.

[7] 于娜，魏永杰，胡敏，等.北京城区和郊区大气细粒子有机物污染特征及来源解析[J].环境科学学报，2009（2）：153-162.

[8] 杨洪斌，邹旭东，汪宏宇，等.大气环境中PM2.5的研究进展与展望[J].气象与环境学报，2012（3）：79-84.

[9] 于丽捷，车蓉，董惠文，等.牡丹江干流海浪柴河断面污染源解析[J].环境科学与资源利用，2004，28（1）：40-42.

[10] 富国.河流污染物通量估算方法分析（Ⅰ）：时段通量估算方法比较分析[J].环境科学研究，2003（1）：3-6.

[11] 王新m.辽河盘锦段氮污染源解析[J].黑龙江环境通报，2006（4）：45-46.

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关键词：能源管理；能源管理系统；数据采集；计算机技术

1 能源管理系统背景

能源紧缺与环境恶化已经成为全球面临的最大问题。在我国，持续高速的经济增长成为过去几年中全球经济的最大亮点，但同时也引发了能源供应危机及环境保护的巨大压力。从与生活息息相关的水、电、气、油、煤等资源，到居室照明和采暖，以及工商业所需的电力，能源在生活的各个方面以各种形式被消耗着。很多能源被有效地利用，但是每天也有大量的能源被浪费，因此必须解决能源浪费和使用效率低下的问题。节能增效已经成为社会经济发展的必然要求，越来越多的企业、机构和个人都投身到节能降耗的工作当中。

能源管理系统就是在这种背景下出现的。能源管理系统就是依靠当今先进的现场总线技术、网络通信技术、计算机技术，经过通讯网络的设计、网络布线、数据采集计算机和数据服务器及系统软件设计，采用多功能数字电能表和水、汽、气、煤等计量设备测量各用电回路电量和水等用量，实现个能源运行参数的实时采集，建立全公司实时的能源监测统计和管理系统，以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益。

2 能源管理系统的结构

能源管理系统结构主要分为一下三个层次：设备层，数据采集层，系统管理层。

2.1 设备层(采集终端)

设备层也叫采集终端，包括所有的水、电、气等计量设备，为能源数据的采集打好基础，它一般由带数据通讯接口的数字化仪表构成，通讯方式包括Modbus、hart等协议。采集终端可以实现对计量点的定时数据采集、即时数据采集和实时数据显示等功能。

2.2 数据采集层

数据采集层由数据采集网关、数据采集服务器、交换机、防火墙组成，主要是对采集数据进行汇总，同时将汇总完毕的数据发往管理层。

2.3 系统管理层

系统管理层主要包括数据库服务器、数据处理服务器、数据服务软件等，它主要负责对数据进行处理分析，同时以WEB的方式数据信息，或者将数据上传至上级部门。

3 能源管理系统的应用

3.1 系统结构

以贵州省黔南复烤厂能源管理系统为例，图2为黔南复烤厂能源管理系统整体配置图。

黔南复烤厂能源管理系统设备层有计量电表，蒸汽表，水表，压空表，这些仪表均带有RS-485接口，这些仪表通过485通讯线缆，与能源管理系统采集层相连。

采集层主要由1块能源网关组成，它负责采集、集中设备层的数据，汇总以后发往系统管理层。系统管理层主要有数据库服务器和数据处理服务器组成，它负责处理由能源网关发送过来的数据，进行分析汇总，同时可以将汇总完的数据上传至上级部门。

黔南复烤厂能源管理系统建成运行了一段时间，系统功能稳定。主要实现了以下功能：

（1）数据采集。

我们通过能源管理系统软件可以方便地采集能源数据。譬如单位时间内的能耗统计、瞬时流量等等。数据采集为企业及时了解成本、产量、能耗打好基础；降低了能源管理的工作量，由以前的人工抄表变成自动数据采集，同时也大大提高能源数据收集上报效率和数据的准确性。

（2）数据处理。

数据处理功能可以实现对能源数据的解析，对原始数据的校验，对数据有效性、最大最小非法、增量异常、表码倒走等的判断。它可以对数据进行后台统计，譬如对能耗量的计算、指标换算、费用计算等。

（3）统计、分析、查询、报表。

此功能可以对能耗表码进行查询统计，进行能耗用量统计与分析，能耗对比分析、同时形成数据报表。

（4）信息功能。

拥有相关权限的用户可在此对能耗数据、公示信息进行WEB。

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【关键词】能源管理；网络通讯

能源紧缺与环境恶化已经成为全球面临的最大问题。在我国持续高速的经济增长成为过去几年中全球经济的最大亮点,但同时也引发了能源供应危机及环境保护的巨大压力，要不断提高人民的物质文化生活水平,国民经济必须采取持续发展的方针。为了保证国民经济能够持续发展,首先能源必须能够持续发展。与我们生活息息相关的水、电、气、油、煤等资源,都以各种形式被消耗着。很多能源被有效地利用,但是每天也有大量的能源被浪费,因此必须解决能源浪费和使用效率低下的问题。节能增效已经成为社会经济发展的必然要求,越来越多的企业、机构和个人都投身到节能降耗的工作当中。原来的能源管理方式已越来越难以适应企业的发展要求。当前,油、电、煤、运紧张的局面,已日渐成为制约企业发展的瓶颈,吸取国内外先进的管理经验,探索出一条适合柳钢发展的能源管理之路,进一步推动企业的节能降耗工作,使柳钢逐步成为资源节约、环境友好的钢铁制造企业,已成为能源管理工作者面前一项刻不容缓的任务。

能源管理系统是以帮助工业生产企业在扩大生产的同时,合理计划和利用能源,降低单位产品能源消耗,提高经济效益为目的信息化管控系统。能源管理系统是依靠当今先进的现场总线技术、网络通信技术、计算机技术,经过通讯网络的设计、网络布线、数据采集计算机和数据服务器及系统软件设计,采用多功能数字电能表和水、汽、气、煤等计量设备测量各回路的用量,实现各能源运行参数的实时采集,建立全公司实时的能源监测统计和管理系统。

1、能源系统结构

能源管理系统结构主要分为一下三个层次：设备层,数据采集层,系统管理层,结构如图2所示。

1.1设备层(采集终端)

设备层也叫采集终端,包括所有的水、电、气等计量设备,为能源数据的采集打好基础,它一般由带数据通讯接口的数字化仪表构成,通讯方式包括Modbus、hart等协议。采集终端可以实现对计量点的定时数据采集、即时数据采集和实时数据显示等功能。

1.2数据采集层

数据采集层由数据采集网关、数据采集服务器、交换机、防火墙组成,主要是对采集数据进行汇总,同时将汇总完毕的数据发往管理层。

1.3系统管理层

系统管理层主要包括数据库服务器、数据处理服务器、数据服务软件等,它主要负责对数据进行处理分析,同时以WEB的方式数据信息,或者将数据上传至上级部门。黔南复烤厂能源管理系统设备层有计量电表,蒸汽表,水表,压空表,这些仪表均带有RS-485接口,这些仪表通过485通讯线缆,与能源管理系统采集层相连。

采集层主要由1块能源网关组成,它负责采集、集中设备层的数据,汇总以后发往系统管理层。系统管理层主要有数据库服务器和数据处理服务器组成,它负责处理由能源网关发送过来的数据,进行分析汇总,同时可以将汇总完的数据上传至上级部门。

2、系统功能

黔南复烤厂能源管理系统建成运行了一段时间,系统功能稳定。

2.1数据采集

通过能源管理系统软件可以方便地采集能源数据。譬如单位时间内的能耗统计、瞬时流量等等。数据采集为企业及时了解成本、产量、能耗打好基础；降低了能

源管理的工作量,由以前的人工抄表变成自动数据采集,同时大大提高能源数据收集上报效率和数据的准确性。

2.2数据处理

数据处理功能可以实现对能源数据的解析,对原始数据的校验,对数据有效性、最大最小非法、增量异常、表码倒走等的判断。它可以对数据进行后台统计,譬如对能耗量的计算、指标换算、费用计算等。

2.3统计、分析、查询、报表

此功能可以对能耗表码进行查询统计,进行能耗用量统计与分析,能耗对比分析、同时形成数据报表。

2.4信息功能

拥有相关权限的用户可在此对能耗数据、公示信息进行WEB。

3、结束语

随着经济的不断发展,能源管理系统将越来越多的运用到各种企业、厂矿中。

1)建设一套完整的能源管理系统,可以给企业带来良好的经济效益,依据经验开展初步的行为节能,往往就可以至少达到5%的节能量,从经济上还是比较可观的效益；

2)可以给企业带来极佳的社会效益,为企业在同行业中赢得很好的社会影响；

3)为企业后续的节能改造提供指导和评估依据,通过能源监测,可以发掘企业内的节能空间所在和关键点,对于进行节能改造后的效果也能进行及时和准确的评估；

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关键词：能源管理数据采集能源平衡

引言

能源管理系统是指采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统。系统从企业的实际出发，对企业的能耗现状调研基础上，对企业的重点能耗－电、水、煤、气（汽）的使用过程数据，监测、记录、分析、指导，实时监控企业各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，全面提高公司核心竞争力和可持续发展能力。

1、能源管理系统方案

1.1设计的基本原则

系统设计主要遵循以下原则：

* 安全性原则：能源管理系统采集的数据基于企业的现有DCS系统、智能仪表以及其他调度系统，数据的重要性及安全性对其来说至关重要，无论在系统、网络等各个方面都需要加强安全措施，保证系统安全运行。

* 专业性原则：本系统是针对能源的管理系统，充分结合国家能源相关政策文件、企业用能情况和企业行业专业知识，创立能源管理和节能标准图表、专业能源系统分析模型、专业能源系统分析图表。

* 先进性原则：采用面向对象的系统设计，采用B/S三层结构模式和C/S结构混合应用，选用大型数据库平台和工作流引擎，Windows和web技术、基于先进自动化软件平台。

* 开放性原则：系统遵循国际标准和工业标准，采用数据交换平台，适应统一的服务接口规范，提高系统的开放可连接性。

* 易扩展原则：软件架构采用模块化设计，支持现有的管理系统及以后扩充的系统。既能满足当前业务的需求，又为今后的扩充留有空间。

1.2总体结构

（一）系统架构

能源管理系统应用架构主要分为三个层次。底层为信息采集层，中层为实时数据处理层，上层为应用管理层。系统架构如下图所示：

（二）网络结构

系统在网络层次上分为标准以太网和工业以太网两层结构，即能源采集网和能源监控网。采集网采用支持千兆的交换机，冗余配置,分别接入能源监控网。能源监控网采用环形网络拓扑，采用具有网管功能的工业级以太网交换机，通过环形拓扑结构实现网络链路的冗余连接以保证工业网络的可靠性与稳定性，组成一个逻辑上的环形以太网的冗余结构。

1.3系统功能

根据系统架构，采用模块化设计实现三个层次的功能：

（1） 能源信息监控

* 能源潮流监视

对能源介质（电、水、煤、蒸汽、压缩空气）在各关键节点的流入量、输出量及其重点设备的压力温度等重要运行参数进行周期扫描，以便进行能源潮流监视。包括：电力系统的电量、电压、频率等，动力系统的流量、压力、柜位等，均纳入能源管理系统监视范围；对一些重要能源设备运行状态进行监控，对设备异常给出报警，并对重要设备异常提供必要保护。

* 故障报警

能源管理系统报警信息包括分级报警和多媒体报警。对重要现场设备的故障信号、能源介质报警参数超限、与能源生产相关的重要生产单元运行状态、生产现场无人值守电气室的门开、火灾等进行报警，根据故障程度、重要性，将报警信号进行多级分类，提供人工确认与复归功能。对于以上报警与复归，均提供终端信息显示。

* 趋势曲线

能源管理系统对采集的有关能源系统运行潮流实时数据进行按时序，保存在系统的短时/长时数据库中，计算最小/大、平均、累计值，借助系统的用户查询界面，对于短时归档数据，提供过程曲线或棒图显示；对于长时归档数据，可按信号内容、时间粒度、数值类型进行历史数据查询，并可进行曲线或棒图显示。

* 能源信息归档

根据能源管理的生产实际需求，能源管理系统对各种能源介质数据，采取不同的信号采集周期和归档保存时间，对所采集的实时数据按类型、名称及站点等分类，按时序依次存档，计算最小值、最大值、平均值、累计值、准点值等结果并保存。

* 基于WEB的能源信息

对于企业没有配置能源管理系统终端的用户及企业的上级集团，系统提供基于浏览器方式的信息渠道，管理人员可以在异地查询即时的能源统计信息以及一些关键运行参数的实时趋势，可通过Web方式信息，主要包括：所有的能源统计报表、系统运行的趋势曲线和统计图形、能源质量/设备的历史和统计信息等。

（2） 基础能源管理

* 能源实绩管理

以能流图或趋势图的形式实时展现各种能源介质的发生、储存、消耗情况，在设定的时间段内自动分析能源介质的平衡状况，并对出现的不平衡状况依据其量是否超过总量的一定比例例如5%分别进行平衡认证，或提出报警并给出调度原则。以实现经济高效、循环利用的能源动态平衡。

* 能源计划管理

主要实现基于生产计划、能源预测结果、检修计划等因素制定合理的用能计划，以及以电、水、蒸汽、压缩空气为最优利用为目标的能源调度决策支持功能。

* 能源成本管理

能源成本管理主要实现以成本中心为单位，对各种能源消耗量进行统计计算，合理确定能耗考核指标。以实现精细管理、节能减排的整体优化目标。通过能源成本管理可以方便的支持企业以后工艺状况的变化，使企业方便的进行能源管理。

* 能源质量管理

能源质量管理主要实现对煤、水质、氮气等能源介质和环保检测的检化验数据的集中管理，并分析介质及环境质量的变化趋势。最终为能源安全及时、保质保量的稳定供应提供支持。

* 重点能耗设备管理

能源设备管理主要对关键的大型能源设备实行集中管理，并建立检修、使用档案，辅助制订设备检修计划。最终为能源安全及时、保质保量的稳定供应提供支持。

* 能源审计辅助管理

利用能源管理系统的大量能源数据，按照能源审计流程，对企业一年的各种与能源审计有关的参数和数据进行分析，按照能源审计特定的表格格式，自动输出相关的报表，辅助企业进行能源审计。

（3） 能耗综合优化分析

* 能源供需预测：主要利用能源实时数据和生产过程数据，根据预测类型不同采用对应的能源预测方法对能源发生量和消耗量进行预测，为合理制定能源计划及能源动态调度提供决策支持。

* 能源平衡分析：利用能源数据仓库，进行以月、旬、周为单位的能源计划与能源实绩的对比分析；对各工序的能源产生量与消耗量的预测值进行平衡分析；关键能源计量仪表运行的置信度分析，计算各仪表的计量准确性置信度。

* 能耗分析：利用运行的能源数据，对不同时期的能源消耗数据进行对比分析，评价企业能耗水平的变化；对重点能耗工序的产量数据和能耗数据进行对比分析；对各工序能耗进行影响因素分析，找到影响能耗的关键性工艺条件，建立工艺能耗模型，并以此模型为基础分析降低能耗的工艺改进途径。

* 设备故障分析：利用能源数据仓库，对不同时间段的设备故障原因的分类统计对比，找出不同时期每个设备的主要故障原因；利用时间序列分析进行设备故障时间间隔预测，为制定设备的检修计划提供参考。

2、应用实例

能源管理系统经过在化工行业成功试点，取得了良好的效果。能源管理系统在柳化建立和投入运行后，优化了能源管理流程，建立客观的有数据依据的能源消耗评价体系；实现了在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率；特别是柳化的能源系统规模较大，结构复杂，运行值班和检修及其管理的工作量大，成本高，系统运行后简化了能源运行管理，能源数据自动采集，减少日常管理的人力投入。通过优化改进能源平衡的技术手段，实时了解企业的能源需求和消耗的状况，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平；通过能耗与生产控制管理的关系分析形成一套柳化利用能源管理系统进行节能操作控制解决方案，有效地降低了车间和工艺设备能源消耗，产生较好的节能降耗效益。

3、结论

能源管理系统投入运行后，系统运行稳定可靠，能源的分配情况、消耗情况可及时的反馈给有关部门，为生产决策提供了科学数据。使能源的调度更加及时、合理，由原来的事后统计变为现在的计划管理与动态调控，大大减少了各环节的能源消耗，降低了能源成本，经济效益极为可观。同时也为能源计量提供了重要依据，避免了能源供需之间的纠纷，提高了工作效率，对提高公司的竞争力具有重要意义。

参考文献：

[1]杨艺，唐灿．基于Web科研信息管理系统的设计与实现[J]．重庆工商大学学报：自然科学版，2008，25（15）：521－524.

[2]傅咏红，周鲜成，王建明．现代企业的能源计量监控与管理系统的设计[J]．计量技术，2005（3）：46－47.

[3]王永川，陈光明.钢铁企业能源管理系统方案研究[J]．冶金能源，2003，22（6）：5－8，36.

篇7

[关键词]能源管理；数据采集；能源调度；节能降耗

[中图分类号]P413 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0418-02

1、引言

能源管理涉及的范围很广，它包含了从能源生产到消耗各个环节的管理技术，冶金企业能源管理主要涉及对企业二次能源的平衡管理和能源消耗的分析。

河北钢铁集团宣钢公司在2011年开始建设能源管理系统，其针对现场的水、电、气体等能源仪表，通过组网对其进行远端的数据采集与控制，集有线和无线测控与计算机局域网于一体，形成一个网络系统，实时监测现场能源介质的运行状态。

能源管理系统（简称EMS系统），通过能源计划，能源实绩，计量认证，能耗计算，设备管理，报表管理等多种手段，使企业管理者对企业的能源成本比重，发展趋势有准确的掌握。其基本管理职能包括：

能源系统主设备运行状态的监视

能源系统主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定

实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度。

异常、故障和事故处理。

基础能源管理。

能源运行潮流数据的实时短时归档、数据库归档和即时查询。

2、EMS系统的特点

实时性：为了及时获取各种能源介质的能耗信息，该系统充分考虑了宣钢当前设备通信协议的状况，采用了丰富多样的接口技术，使所有的数据采集时间控制在1s-5s之间，并与产销系统和ERP系统进行数据传输；

先进性：先进的网络管理方式、网络设备以及一致的开放式数据库接口，无论从系统性能、可靠性及网络的拓扑结构等方面都为企业提供了高技术的管理模式；

可靠性：可靠性是能源数据采集的先决条件。简单的网络拓扑结构及各个功能模块冗余的设计使得系统运行更加安全可靠；

安全性：系统对于不同的管理职能提供了不同的管理权限；还包括网络的安全性，整个网络安装了防火墙，还使用了网络隔离技术，有效阻止了外界非法病毒的入侵，从而保证了网络的安全；

可操作性：硬件设备设置简单、直观；系统软件提供人机界面便于操作。

3、网络结构

EMS网络拓扑结构分为三层：

一层为仪表到数据采集分站的通讯，采用RS-485通讯和模拟信号两种方式；二层为数采分站到总站的通讯，采用无线方式和有线方式；三层为管理网，由服务器到管理分站，组成局域网，连接方式根据现场的实际『青况布置：对于楼内或距离小于100m的计算机，使用超五类双绞线组成百兆局域网；距离较远但布线方便可以使用光纤；距离较远、布线不方便采用无线网桥的方式。

服务器（采集器）的作用：一方面收集分站送来的数据进行汇总处理，同时也能对远程仪表进行参数设置；另一方面服务器可对工作站（客户机）进行数据共享。客户机可以预览或打印统计报表、实时监控和供维修人员监视系统运行状态。

4、EMS系统的主要功能

4.1 监视和远程控制

（1）能源介质数据监视。通过I/O服务器的接口功能，接收来自厂区PLC、DCS和采集站网关的各类信息，完成数据采集合并归档到实时数据库中。系统采集各种介质的发生量，各存储柜的柜位、柜容，以及各能源计量仪表流量、压力、温度和表底数据等。

（2）能源设备及主要工序运转状态监视。通过I/O服务器的接口功能，实时采集能源设备的重要参数，判断设备运行状态及工序生产状况，故障及时报警。

（3）能源设备的远程控制。能源中心调度人员通过专用操作站向厂区能源PLC系统下达控制指令，控制能源设备的运行。

4.2 基础能源管理

（1）能源设备管理。能源设备管理主要用于能源计划的编辑和设备维护。能源设备管理主要对关键的大型能源设备实行集中管理，包括建立检修和使用档案，辅助制定设备检修计划；对设备检修记录进行跟踪、查询和统计。

（2）能源计划管理。能源计划管理根据能源设备管理模块提供的接口，可以查阅与能源计划有关的能源设备的检修计划，同时在制定能源计划是，根据生产与消耗平衡的特点，在制定能源计划的过程中动态显示全局能源平衡情况，方便业务人员微调。

（3）能源报表管理。对于能源系统的计量与管理统计数据，EMS对原始采集数据经必要的计算处理后，按指定格式、时间自动进行系统报表输出。能源报表管理提供对整个能源管理系统中所以模块报表需求的支持，提供各种自动报表、手动报表及能耗报表。报表包括小时报表、日报、月报和年报等。

5、关键技术

5.1 能源预测模型

本系统中综合考虑了生产信息、设备检修计划信息、非计划停工信息、工艺变更信息以及能源实际采集数据，对某一能源介质未来几个小时或几天内的生产状况及各用户单元消耗状况进行追踪预测，并根据相应时段内的预测结果进行预测平衡展示，涉及的能源介质包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、电、水等。预测结果以趋势图等形式输出，为能源平衡调度提供指导。其中包括的曲线有：

实时曲线：用曲线的方式显示测点的瞬时量；用来直观显示实时的数据变化和累积计量的阶段性变化。

历史曲线：画出测点的某时间段的曲线；

钢铁企业能源介质的波动在自身波动规律的基础上受静态因素、动态因素的影响。静态因素指物料、产品、工艺条件等，通过静态因素推算出能源理论发生量的过程称为静态模型。动态因素指工况条件发生变化，如高炉修风、换炉、计划检修及非计划停机等。

5.2 跨平台、异构应用数据交换技术

能源管理系统、产销系统和ERP系统是同时实施的。ERP负责四级财务核算，能源生产和能源消耗的数据需要上传ERP；同理ERP对电的采购计划，需要下传至能源管理系统中完成电的平衡计划。产销系统负责管理生产，而能源管理系统需要来自产销系统的生产计划和实绩，来完成能源计划和能耗计算。因此三个系统是相互集成，才能完成各自的管理业务。

5.3 无人值守技术

能源管控系统对动力设施进行远程控制，主要包括煤气柜，放散塔等。设置远程控制专用操作站，操作站配有专用监控软件。

5.4 网络隔离技术

在能源网络实施过程中，为了不影响生产，在一些关键网接入能源环网技术中选择了最新的网络隔离技术——隔离网关。隔离网关通过内部的双独立主机系统，一端接人站控系统网络，通过采集接口完成各子系统数据的采集；另一端接入能源环网，完成数据到能源管理系统的传输。

6、结论

EMS投入运行后，系统运行稳定可靠，能源的分配情况、消耗情况可以及时反馈给有关部门，为生产决策提供了数据，使能源调度更加及时，合理，减少了煤气的放散，又有原来的事后统计，变为现在的计划管理与动态调控，减少了能源消耗，降低了能源成本，经济效益极为可观。

参考文献

[1]李向军，孙彦广，冶金能源管理系统EMS[J]科技资讯，2008（3）：95

[2]李桂红，能源管理系统（EMs）的生命力[J]，上海节能，2004（5）：38-40

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关键词：钢铁工业　能量管理系统(EMS)　节能减排

中图分类号：TP27　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2 012)02(a)-0147-01

钢铁工业是我国的能耗大户，其能耗占我国总能耗的11％左右。我国钢铁企业的吨钢能耗远高于世界先进水平，重点钢铁企业的吨钢能耗比国外先进水平高出10％。数据显示，目前在钢铁能耗费用竟占了总成本的20％～35％。工业和信息化部了《关于印发钢铁企业能源管理中心建设实施方案的通知》，鼓励钢铁企业建立能源管理系统(EMS)，包钢相应国家政策，构建了EMS。

包钢构建EMS，有利于推进国家能源方面法律法规、政策、标准和其他要求的实施，对钢铁企业的节能减排、循环经济提供指导，以促进钢铁企业提高能源利用率，降低能耗，减少污染的排放，保护环境；有利于钢铁企业做好能耗介质平衡、应急措施、能耗控制等工作；有利于实时提供在线能源系统平衡信息和调整决策方案，确保能源系统平衡调整的科学性、及时性和合理性，从而提高能源利用水平，实现生产工序用能的优化分配及供应，保证生产及动力工艺系统的稳定性和经济性，并最终实现提高整体能源利用效率的目的；有利于调度正确的指令。能源管理中心的能源平衡调度过程，是将采集的能源工艺系统数据(发生和消耗量等)送能源管理系统，经系统分析和处理，获得能源平衡及其预测模型需要的信息，并将平衡预测结果以数据和图示方式展示。调度可根据能源平衡预测结果发出调度指令。

1　国内钢铁企业EMS应用情况

以宝钢、马钢等为代表的企业EMS。按照扁平化和集中一贯的理念，将数据采集、处理和分析、控制和调度、平衡预测和能源管理等功能进行了有机、一体化集成，实现了企业能源管理中心系统的管控一体化设计，系统和应用功能比较完善。同时，企业配置了经过严格培训的专业技术和管理人员，取得了良好的节能效果。此类EMS建成后，主要体现在以下三个方面的功能：(1)通过对能源设施集中监控，大幅度提高钢铁企业能源系统劳动生产率。(2)运用EMS强大的功能和手段对各能源介质实现有效在线调控，充分利用钢厂二次能源，确保系统经济合理运行，节能和环保效益贡献突出。(3)在能源系统异常和事故时，EMS通过集中监控做出及时、快速和准确处置，把能源系统故障所造成的影响控制在最低限度，确保能源系统稳定运行。

以济钢为代表的企业EMS。将主要能源消耗信息和部分设备信息采集到企业能源管理中心，并对部分有条件的工序进行了监控，基本实现基于计量数据分析的能源管理功能和与信息化系统结合的离线优化。但限于现场条件，高效扁平化的调度和在线平衡管理等对节能有重要作用的功能还受到一定的限制，需要进一步改造、完善和提高。此类EMS建成后，不仅能统一调度能源，提高劳动生产率、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢综合能耗都发挥了重要作用，同时它对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和事故的及时判断处理、正常和异常情况时的能源工序的合理调整和平衡都是十分有效的。

其它企业的EMS。主要功能是采集动力计量信息，通过软件实现编制能源管理报表、能耗分析、大屏幕显示等功能，本质上是以动力计量采集、管理为主的基础应用，与真正意义上的企业能源管理中心还有较大差距。此类EMS虽然在节能方面能起到一定的效果，但很大程度上不能使能源得到合理的利用，造成很大的浪费。目前国内许多钢厂目前都属于此类EMS。

包钢在EMS在推广过程中面临一些困难和问题：一是对EMS缺乏足够认识。目前包钢实施的节能技术改造以单个设备或工序为主，系统性较差，对EMS在包钢生产和能源利用全过程优化方面具有的独特优势认识不足。二是包钢部分能源系统的装备水平较低。能源系统监测、控制系统尤其是数据采集仪表和自动化水平还较低，达不到EMS系统需要的配置水平，难以实现对生产及能源系统监控与系统优化调度的有机结合。

2　包钢启动EMS的实施步骤

根据包钢的实际情况，EMS项目必须是边生产边施工边设计调试，现场的设备更换要在后期安排计划来完成。主要分为三个步骤。

第一步：项目建设内容及方式的确定。

EMS项目要实现什么功能，达到什么效果，需要征求各部门的意见，在考察讨论的基础上确定具体工程改造的内容，在此基础上，公司组织编制招标书，同时确定招标的方式。第一步具体工程内容应包括建立EMS硬件、软件平台、专用网络，将具备条件的介质先期接入EMS进行集中管控。

工程管理上要以较快的速度确定中标方，中标单位讨论确定下来后，根据包钢能源系统的实际情况，在中标单位的投标方案的基础上，进行讨论修改，审查并确定EMS项目的执行方案，此项工作是整个项目的关键，要建设并指导整个EMS的设计施工和调试工作。

第二步：进行数据采集、历史数据录入、网络施工、软件编写和硬件配置工作。这一阶段将建立一个EMS的雏形，建立一个最基本的运行平台，确立整个EMS的基础。

第三步：进行数据采集、操作界面和网络系统的优化工作。EMS是一个不可立即完成的渐进式系统，整个系统将随着企业的发展不断改进、不断完善。EMS是没有最好只有更好的，是应该始终保持和企业现状相适应的。

3　包钢构建EMS的预期效果

(1)EMS可以为包钢充分有效利用能源，实现可持续发展奠定重要的技术和管理基础。

(2)EMS能够科学调度、平衡与优化能源介质，实现减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢综合能耗。

(3)EMS对企业强化能源计划和实绩管理、提高能源平衡预测手段、针对能源事故原因的快速分析和及时处理等将起到十分重要的作用。

(4)能源管理系统EMS对企业具有良好的经济、环境和社会效益，对实现国家节能减排目标、支持社会可持续发展具有重大意义。

(5)实现能源管控一体化。实现大多数变电站所、甚至煤气系统的无人值守，大大减少人力资源的投资。

4　结语

当前钢铁行业竞争激烈、市场严峻，在这疲软的钢铁经济形势下，向管理要效益，包钢建设了EMS，科学、合理的配置各种动力介质，以达到节能减排增效，具有相当大的现实意义。

参考文献

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在钢铁企业能源管理中，需要充分应用自动化设备进行操作，才能够使管理效率得以提升。针对自动化设备在钢铁企业能源管理系统中的应用进行分析，首先对能源管控的发展以及存在的问题进行阐述，随后分析了自动化设备应用的必要性，并阐述能源智能管理系统中应用自动化设备的方式方法，以及各个系统设备的功能，以使其能够在企业能源管理系统中发挥其应有的作用，为以后的钢铁企业能源管理作出一定的借鉴以及参考。

关键词：

自动化设备；钢铁企业；能源管理系统；应用分析

根据我国近十年来在钢铁行业上的发展，从而得到的相关数据显示钢铁行业的发展有着很大的提升。在进行多元化的发展时，需多向国外的钢铁企业进行学习，将国外的先进管理方法和理念融合到我国钢铁企业中，同时引进较为先进的自动化设备，以使能源的利用率和生态环境得到保障[1]。

1钢铁企业能源管理的发展以及存在的问题

随着经济的迅速发展，我国的钢铁冶金企业也随之有了迅猛的发展，首先，市场环境趋于开放性发展成就了钢铁企业的快速发展，并使得钢铁行业中的钢产量的增长速度维持在每年百分之二十五。因快速的发展，在冶金方面能源的消耗也是一项比较重要的问题，而我国在此方面的能源消耗中占比较大，导致环境受到一定影响。在冶金过程中排放出的有害气体会导致生态环境的恶化，容易导致自然灾害的发生，这与我国提出的可持续发展战略相违背，不利于我国社会的进步和发展。反观一些比较发达的国家，在钢铁行业产生的有害气体排放上就有着很好的解决措施，这样既降低了对生态环境的影响，同时也提高了能源方面的利用[2]。随着钢铁行业的发展，我国的钢铁行业已出现了饱和情况，使得钢铁企业在竞争中表现不出很好的优势，产量有所下降，所以钢铁行业的发展需进行多元化的发展，使上述问题能到得到改善。基于此种背景，就应该积极引进自动化设备以及先进工序，相比于其他国家而言，我国在此方面的发展也较为快速。但是站在保护资源以及自然环境的角度，我国的冶金企业与国际标准还相差甚远。虽然现阶段的钢铁企业能源管理中都开始应用较为先进的网络以及数据服务，使集中监视以及控制工作得以完善，但是仍存在一些问题亟待解决，例如在监控上有效的实施了管控一体化思想，但是管理上却存在一定欠缺，没有严格按照流程化以及标准化做好管理，企业间没有制定较为完善的标准管理流程，将能源信息以及生产信息分开进行管控，导致信息失去了一定的连续性。

2对能源管控的必要性分析

在钢铁行业中，能源是企业生产的重要组成部分，其直接影响着企业的生存和发展，所以就要求在能源管理上应用较为先进的手段。通过对国外企业的观察发现，能源管控中心的建立是解决能源问题的一项关键手段，其在进行管理中具有较高的先进性、安全性和可靠性，不仅提高了企业在进行管理中的运行效率，同时也在节省能源、成本的控制以及生态环境的改善方面都有着很大的提升。在能源管控中心中最为核心的系统就是能源智能管理系统，其主要就是将自动化以及信息化技术作为基础内容，以在日常能源管控中应用好能源调度技术以及能源管理技术。

3在能源智能管理系统中自动化设备技术的应用

钢铁企业设备大型化、自动化和信息化技术的应用，提升了钢铁工业的整体水平；资源、能源利用和环境保护、清洁生产已在国际上得到相当的重视。自动化控制技术、检测技术、电气传动技术和计算机技术是构成钢铁企业等大型流程工业装备自动化的共性技术平台。比如固定污染源烟气排放连续在线监测、钢厂环境连续监测系统等。其中，网络系统、GPS系统、中央服务器以及大屏幕显示系统、采集子站是能源智能管理系统中的主要结构。在此系统中，可以充分利用工业以太网以及中央标准以太网两层结构，主干网络速度能够超过100M[3]。对于中央以太网来说，其主要作用就是对各类服务器进行连接，例如数据采集、应用、数据库、GPS、数据备份以及报警趋势等服务器，加上磁盘阵列、工程师站、系统操作站。以上所有设备全部利用UTP电缆与中央以太网进行直接连接，图1为中央网络结构图，下面分布针对各个设备做出分析。数据采集子站设备的主要功能是，与现场实际情况相结合，将现场数据采集子站以及远程I/O站进行建立健全。使其能够分别与不同的交换机相连接，在数据采集工作上，还需要连接于现场PLC设备接口以做好通讯工作。而数据采集子站的作用主要就是采集、计算、连锁以及控制数据。在此环节中，应该做好工业交换机的应用，并在配置系统中，使各个端口的线速大于100Mbit/s。数据采集服务器的主要功能为：将数据采集服务器连接于现场以太网，在数据采集后还需要做好其他单元的通讯工作，将趋势、报警以及短时归档数据传送到数据库的功能进行完善，对操作记录以及信息记录做好保存工作。在服务器的使用上，还需要准备一个进行备用，在服务器的选择上最后选用4核CPU，4G内存，以及250G的硬盘存储，双电源、具有热插拔功能，且具有PCI以及PCI-X扩展槽。

应用服务器的主要功能为：将运行管理类的应用软件安装在应用服务器上，且需保证所安装的软件具有管理和预测能源、查询数据、报表以及打印的功能，并能够实现数据交换ERP。在实际应用中，可以选择一台服务器将其作为网页服务器，借助浏览网页的方式可以实现查询数据、报表并做好打印。需保证选择的服务器硬盘以及电源具备热插拔功能，在选购时，做好选用四串口卡。实施历史数据库服务器的主要功能为：将Windows操作系统以及IH、EDNA实施历史数据库安装在数据库服务器上，借助实时历史数据库将长时归档数据进行存储。此种服务器能够实现长时归档、压缩以及备份数据、冗余等功能。其运行原理就是借助采集服务器内部的数据，并对其进行运算以及整理，而后向数据服务器进行输送。

对于操作站来说，其工作的位置主要是在能源管控中心调度室中，不需要人员到现场进行操作，借助操作界面，就能够监控相关的能源数据以及设备运行情况，并能够完成画面的监视工作、显示设备的运行状态以及信息数据、设定各项参数、语音报警的功能，同时，也可以实现查询数据、报表、打印的功能。在对操作站进行选择时，需要选用商用PC机，且需保证其兼容性较好。对于时间同步系统来说，为了使其的时间一致性以及精度得到保障，就应该将GPS接收装置进行安装。GPS服务器能够对GPS时间同步信号进行接收，且对各个计算机、PLC时钟具有定时以及校正的功能，系统内的各个设备时钟精度的分辨率可以达到毫秒级。与此同时，还需将GPS装置安装在供配电系统以及自动化系统中，从而使高压系统的事件分辨率得到保障。对于远程监控设备以及能源计量设备而言，电动以及气动调节阀、监控摄像仪、电气综合保护装置是远程控制设备的主要构成部分。而电磁以及巴类、超声波流量计，压力、差压变送器，电压互感器、热电阻、电能表是能源量计量设备的主要构成部分。

对于WEB服务器来说，其主要在B/S框架服务器上应用较多，而备份服务器系统能够使能源中心EMS系统安全、可靠性得到保障，从而将系统的数据保护工作实时完成。以上各个设备就是能源管理系统的核心内容，其主要就是在现场控制系统中借助数据采集子站将使用的数据点进行采集，根据系统不同，就需要采用不同的接口方式，以使数据库类型能够形成于数据采集子站中。每一个分散的采集子站在相互连接时，能够构成环形的网络体系，在环网内部能够实时共享各项数据，而后在环网内借助采集服务器的作用，分析处理采集数据库中所有数据，在处理完毕后，需要将处理结果向监控管理电脑中传输。操作人员能够应充分利用数据采集以及数据库服务器等系统，有效发挥电脑的功能，以便对全厂能源量情况做好实时掌控，借助能源管理效率的提升，从而更好地管理企业的能源。

4结语

综合上述分析，经济的快速发展，必须将保护人类赖以生存的生态环境作为基本条件，今后能源的利用率也会随之提升，这就对冶金企业提出了较高的要求。在重视节能减排管理的同时，还应该引进先进的能源管理理念并应用，使自身的工艺能够最大化的完善，做好废物回收利用工作，形成绿色生产链，也就是“资源-产品-废弃物-再生资源”循环的模式。与此同时，还应该将节能减排技术进行创新，使钢铁冶金行业的发展能够更加健康、环保，达到可持续发展的目的。

参考文献：

［1］马广宇.自动化设备在钢铁企业能源管理方面的应用［J］.价值工程，2014，33（25）：240-241.

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关键词:能源计量信息;管理系统;计量器具;标准化

中图分类号:F27文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)22-0021-03

能源计量信息管理系统,是把分布在不同地点的多台计量仪表进行联网,实现计量仪表的在线实时数据采集和管理[1]。系统的组成通常由计量检测设备、数据集中器(分站)、用户终端、管理服务器(主站)、管理软件和网络器件等构成,具有能源数据采集、数据传输、数据处理、数据存储等能源计量功能,其输出数据可用于能源统计与能源审计。

一、能源计量信息管理系统的现状分析

目前,中国各行业开发和使用的能源计量信息管理系统无统一规范标准。因为缺乏国家规范性的指导文件,企业按照自行需求进行设计和开发,能源计量管理系统模式较混乱。许多企业因为没有相关标准或规范的指导而茫然。据浙江省医药化工行业能源计量信息管理系统调查显示,现阶段企业在能源计量系统由于系统结构、功能模块、数据结构与输入输出报表等多方面的不规范,使得企业在计量器具选择、计量数据采集点设置的规范导致企业能计量与源平衡的不确定性。因为缺乏相关标准或规范,很多企业的能源计量管理系统输出政府能源监管部门的需要的各类申报报表(企业耗能设备一览表、企业能源计量器具一览表、能源工业企业能源购销存表、能源消耗统计及分析报表、生产信息报表),误报和漏报的情况时有发生。这种政企不一致的状况,使得政府能源监管部门较难统一管理企业的能源统计与审计工作。本文就结合当前中国用能行业能源计量信息管理系统的特点,对系统的设计规范做一些浅层次的探讨与研究。

二、能源计量信息管理系统建设的一般要求和设计原则

1.系统的软硬件环境设计要求

在设计能源计量信息管理系统时,对设计硬件上要考虑企业的经济承受能力,逐步完善。同时,配备的计量器具必须要能在线检定或校准;软件设计要考虑全面,给予必要的完善及升级的空间。

2.确定现场能源计量检测点设置与计量器具配置要求

(1)现场能源检测点确定。用能单位能源计量信息管理系统,应能采集行业不同种类能源的数据。所称能源数据,指煤炭、原油、电力、天然气、焦炭、水、蒸汽等和其他直接或者通过加工、转换、回收而取得有用能的各种资源 [2]。

能源计量信息管理系统采集点的设置原则是以能够准确和实时采集数据的作为计量检测点,并且要考虑能满足能源平衡、能源统计与审计要求 [3]。具体数据采集范围包括:

a)输入用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;b)输出用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;c)用能单位、次级用能单位和用能设备使用(消耗)的能源及载能工质;d)用能单位、次级用能单位和用能设备自产的能源及载能工质;e)用能单位、次级用能单位和用能设备科回收利用的余能资源。

(2)计量器具配备率要求。根据GB/T 17167―2006标准要求,能源计量信息系统数据采集点的能源计量器具配备率不低于表1的规定(见下页表1)。

3.合理选用现场能源计量器具

根据GB/T 17167―2006标准要求,能源计量信息管理系统所选用的能源计量器具,要依据不同用能设备所耗的能源类型不同,而选用相应的计量器具。所选用的计量器具必须要能提供数计量据输出接口。选用的计量器具除了保证精度要求,也要根据生产工艺、使用环境等条件的要求,进行选择相适应的计量器具。

能源计量信息系统数据采集的计量器具准确度不低于表2的规定(见下页表2)。

4.能源管理信息系统主要功能模块设计原则

(1)计量器具系统模块。计量器具系统模块的功能是能源计量管理系统与能源供应部门收费端计量数据联网,实时监控一级计量和二级计量能源数据偏差,并将所采集计量数据形成对比图,出现不合理偏差系统立即报警。系统对电能供应质量进行实时监控,并有报警提示和报警记录。

(2)能源数据采集系统模块。能源数据采集系统模块的功能是自动采集各类能源计量点的实时瞬时量和累计量,采集周期在1分钟～24小时范围内可调。采集数据项目完全符合能源统计和能源计量管理部门的要求。

(3)采集数据传输、存储、查询系统模块。采集数据传输、存储、查询系统模块应满足实时传输的要求,考虑到数据传送速度,有线传输200米以内可采用双绞线串口传送,超过200米宜采用光纤以太网传送,也可采用无线传输;各采集点数据传输到人机交互界面的时间不应超过1秒。数据输出应满足集中化管理的需要,可通过人机交互界面查询到所有的能源计量数据输出。能源数据中心服务器实时监控历史数据一般要求保存不少于60天。

(4)数据汇总和计算分析系统模块。数据汇总和计算分析系统模的功能是对能源消耗计量数据进行汇总,并按照系统设定各种能耗定额指标和节能量化指标计算分析,并自动形成对比分析图表。超过指标系统立即报警提示。通过报警提示,企业能够及时发现能源浪费现象和能源消耗异常情况,及时进行纠正与改进,及时有效控制能源消耗和能源成本开支。能耗定额指标和节能量化指标主要包括企业单位产值综合能耗、单位产品综合能耗、企业工业增加值综合能耗、企业和车间能源消耗定额及用能设备单耗等。数据汇总和计算分析系统模块功能能够对每个产品能源成本、每个车间能源成本和企业能源成本进行监控和分析,并自动形成对比分析图表,用能成本超过预定费用,系统立即报警提示。

(5)报表统计系统模块。报表统计系统模块功能是能够根据政府、各级公司及分公司需要,自动导出所有的各类满足政府能源统计与审计要求的用源申报报表(企业耗能设备一览表、企业能源计量器具一览表、能源工业企业能源购销存表、能源消耗统计及分析报表、生产信息报表等),能源统计报表数据均能追溯到系统计量检测记录。

(6)企业、车间、设备能源管理系统模块。企业、车间、设备能源管理系统模块功能是实时监控企业、车间、设备能源实时消耗量,监控各项用能指标不超过定额指标。超过定额指标经报警提示查找原因,及时进行改进。设备管理系统功能能对重点用能设备能耗状况、负荷率、有效利用时间、开启、停止时间等影响能源消耗的各项参数进行实时监控,确保设备的高效、经济运行,减少设备的空载时间和能源浪费的地方。

5.能源管理信息系统的安全设计和维护原则

信息系统应做好防电磁干扰,采集信号线应采用屏蔽线,并禁止与强电信号线混敷;与信息系统相连的外网系统应做好防火墙等病毒隔离措施。用能单位应设系统维护人员负责能源计量信息系统的整体维护;各车间也应有专人负责每天不少于一次的仪表值和信息系统反馈值的一致性检查,发现问题应及时通知系统维护人员。

三、能源计量信息管理系统规范化工作成效

在上述研究的基础上,2009年3月,浙江省标准化研究院联合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市质量技术监督局,联合制定了《医药化工行业能源计量信息系统》联盟标准,建立了能源计量信息管理系统的统一的管理模式,实现能源计量管理标准化。通过近一年的标准实施表明,统一规范的能源计量管理系统进一步提高了工艺过程中的能源计量数据的分析和研究的正确必可靠性,为改进生产工艺,提高技改节能效益提供了科学的依据,真正发挥了能源计量数据的功效。其次应用能源管理的科学方法,结合计算机信息网络技术,通过精确计量,自动采集能源量值数据信息,对能耗数据进行计算汇总、图形对比、经济分析、量化评价,控制能源消耗,节约了能源成本开支,提升企业能源管理水平。例如,浙江省重点试点企业上虞新和成生物化工有限公司发酵车间经过对蒸汽消耗数据的分析,将灭菌工艺由原来的间歇消毒改为连续消毒,使车间每月蒸汽消耗量下降30%。精馏车间强化循环水温差管理,优化了操作参数,耗汽量从原来6吨/小时下降为4.5吨/小时,循环水用量从910 吨/小时下降到450 吨/小时,使该车间每吨产品能源成本下降15%。通过考核,公司万元增加值能耗同比下降14.6%。

为了扎实推进企业能源计量工作,将节能工作落到实处,我们对企业能源计量信息管理系统相关的设计规范和标准进行了初步的研究。规范、有效、科学的能源计量信息管理系统不仅能规范企业能源计量与管理,也将进一步推动国家依法实施节能减排监督管理。

参考文献:

[1]杨涛.能源管理系统的应用[J].黑龙江科技信息,2009,(17):274.