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浅谈企业能源监测管理系统的设计与应用
  • 发布日期:2020-07-19      浏览次数:89
    • 蒋超萍

      江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

      摘要: 针对企业目前能源监测现状, 结合企业信息化建设情况和发展需要, 介绍了能源监测管理信息系统, 提出了企业能源监测管理系统建设建议。 

      关键词:管理系统; 能源监测; 企业信息化

      0 引言

      节能降耗是缓解中国资源约束的根本出路, 也是提高企业自主创新能力的重要着力点, 更是提高企业经济效益的主要途径之一。企业节能降耗的主要途径是依靠科学进步, 采用新技术、新材料、新设备、新工艺对能耗高的设备进行节能技术改造, 向技术改造、工艺改进要能源、要效益。而节能技术改造的前期工作就是要对改造前耗能设备进行节能监测, 依据国家能源标准对节能监测中不合格监测项目作出评价并进行研究分析, 针对设备存在的能源浪费问题, 查找原因, 有的放矢地对设备进行节能改造。因此, 节能监测工作是节能技术改造不可缺少的前期工作。

      1 太原市企业目前能源监测现状

      太钢集团2005年由该集团自动化公司自行设计、编程、安装、调试, 实施了能源数据自动采集系统技研项目。该项目以能源计量结算为中心, 对分布于全厂区的占能源计量检测总量70%的进出厂、厂际间能源计量仪表, 按区域集中的原则, 设置多个数据采集子站。利用太钢主干网络, 采用有线RTU、无纸记录仪及GPRS发送与DDN专线接收的传输方式, 实现了计量数据的自动采集。并在网上实时发布能源产出和消耗的瞬时量信息及管网中能源供送信息, 按日发布汇总数据, 以指导能源生产和消耗, 优化管理提高资源利用效率。2005年节能效益突出, 年创效达1134万元。

      太重集团热力公司2003年建设了采暖供热实时监测系统。采用数据采集远距离监控技术, 将各交换站的蒸汽压力、流量、出口水温、进口水温、出口水压这五个参数数据采集后, 转换成4—20mA标准信号,经屏蔽双绞线引入本公司计算机, 汇总后传送到本公司各管理部门, 根据天气变化具体情况实时监控调整。另在各交换站预留三个输入端口, 由各交换站选出三户特殊用户( 不利采暖用户) 进行实时监测和记录历史曲线, 作为采暖收费的参考依据。在此基础上, 进行了部分锅炉运行工艺改造, 将1—13#锅炉的水位, 蒸汽流量, 炉膛温度及软化水水位, 给水压力等参数也传输到计算机上, 经数据处理后, 进行实时数据显示, 历史数据曲线记录, 并将以上内容通过网络图传送到本单位管理部门及运行操作现场。这套监测系统实施后, 热力公司2003年冬季采暖期比上年同期节约蒸汽24903t, 节约率13.6%, 节约价值162万元。

      太原市其它企业的能源监测, 除了部分新设备新系统本身配备的计算机监测系统外, 基本上仍是通过能源计量仪表和人工抄表完成数据提取。管理规范、注重考核的较大规模企业, 除为了财务结算配备有初级进出口计量仪表外, 在内部各二级单位各种能源进出口加装了二级计量仪表, 便于内部能耗考核管理。但绝大部分企业主要耗能设备(三级)仍处于无计量无监测状况; 绝大部分企业没有用能计划和设备用能定额, 没有用能平衡监测和分析, 能源监测和能源管理基本处于一种粗放型状态。

      2 企业能源监测管理系统的构成 

      能源监测管理系统, 是利用自动化和信息化手段, 对能源供应、消耗情况进行实时监测、数据传输和分析, 为能源供应、调控和管理提供及时、准确的数据依据, 从而改善企业能源管理基础, 提高能源管理水平, 为企业更好地进行资源调配、生产组织、成本核算等工作提供服务, 更有效地实现企业节能降耗目标。

      2.1 能源监测管理系统主要功能

      实现能源数据的实时采集、集中监视和实时调整; 实现能源需求的预测分析, 确定能源生产计划, 制定能源平衡表; 实时监测产品能源单耗、各工序能耗、大耗能设备的能源利用; 统计各车间、各单位能源消耗状况; 监视企业内部各公用工程生产和消费情况,分析各单位资源利用效率和节能潜力。

      2.2 企业能源管理系统的子系统

      2.2.1 数据采集系统

      数据采集系统是能源监测系统的主要组成部分。通过对企业能源供应初级( 进出厂) 、二级( 分厂、车间) 、三级( 主要用能设备) 计量器具进行改造, 分别或分片集中地安装数据采集和传输系统, 进行能源计量数据自动采集, 然后通过内部局域网, 或者GSM/GPRS/CDMA等网络通讯方式, 把实时数据发送给中心数据接收服务器和各单位客户端, 并生成各种报表、曲线、图表等, 为各个相关部门、企业决策层提供科学的依据。对于不具备条件进行自动化采集的监测点, 由抄表员固定时间手动向系统录入仪表数据。

      数据采集系统的主要功能是完成能源数据的实时采集和上报。该系统是企业能源管理数据的主要来源。采集系统主要由中心接收服务器, 下位采集终端两部分组成。

      2.2.2 数据中间件

      数据中间件系统主要完成从其它现有的MIS系统或监控系统获取所需数据, 并导入企业能源管理系统数据库, 供能源管理系统使用。该数据中间件不会影响现有的其它系统, 只是从其它系统中读取能源管理系统所需的信息, 并不会给其写入任何信息。因此, 该系统的数据流向是单向的, 可以充分保证现有其它系统的安全。根据企业现有需要获取数据的系统不同,需要定制开发不同的数据中间件, 以满足企业需求。同时, 不同应用系统所能提供数据获取方式也不尽相同, 需要区别对待, 分别处理。

      2.2.3 能源管理应用系统

      该系统主要由两部分组成: 应用出版服务器、能源管理客户端。应用出版服务器主要是把能源管理的各种数据发布给企业其它的应用系统, 例如财务管理系统等, 其它应用系统可以订阅而获取所需的能源数据。能源管理客户端主要完成能源管理系统的各种初始化, 采集点的添加、删除, 总厂、分厂的数据统计、核算, 各个采集点的数据监测、报警, web发布数据的增减, 各种人员权限的管理、分配, 各种日常报表的生成, 各种数据曲线、统计图的生成等等工作。

      数据中间件和能源管理应用系统, 是在数据采集系统的基础上, 结合企业其他信息化系统, 基于信息多方共享、资源综合利用和企业统筹决策思想的一种功能延伸和提高。它们能够将企业各种应用系统的有效信息充分共享, 使企业能源管理实现管理的系统化、科学化。 

      3 安科瑞工业能源管理系统介绍

      安科瑞工业能源管理系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、重大能耗设备的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、用能预测、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

      3.1 系统结构

      3.2 应用场所

      钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、物流、铁路、航空工业、木材、化学原料以及机电设备、电器产品、工器具制造等。

      3.3 系统功能

      3.3.1 可视化展示

      展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,以及当前天气情况、污染情况,并三维展示企业重要工艺或工段的能源消耗动态。

      3.3.2 实时监控

      对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况,同时能更快速有效的掌握点位的报警。

       

      3.3.3 变压器监控

      展示各电压器的负载情况,从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析,找出较佳运行模式。根据较佳运行模式调整负载,从而降低用电单耗,使电能损失降低。

       

      3.3.4 用能统计

      从能源使用种类、监测区域、生产工艺/工段时间、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析,折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。

      3.3.5 产品/产值单耗

      与企业MES系统对接,通过产品产量以及系统采集的能耗数据,在产品单耗中生成产品单耗趋势图,并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。

      3.3.6 绩效分析

      对各类能源使用、消耗、转换,按班组、区域、产线、工段等进行日、周、月、年、指定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核,帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。

      3.3.7 能耗预测

      通过对企业生产工艺、生产设备等的能耗使用情况进行分析,建立能耗计算模型,根据人工智能算法对数据和模型进行修正,对未来企业能耗趋势进行预测分析,为节能提供有效的决策依据。

      3.3.8 运行监测

      系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集,监测重点设备及工艺运行状态,如温度、湿度、流量、压力、速度等,并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据,支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

      3.3.9 分析报告

      以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行多方面的统计分析,让用户多方面了解系统的运行情况,并为用户提供数据基础,方便用户发现设备异常,从而找出改善点,以及针对用能情况挖掘节能潜力。

      3.3.10 事件报警

      持续监测设备和系统运行,对通讯失败、数据异常、定额超限、工艺参数异常越限、设备异常或故障进行报警,提醒企业注意和查找问题,并形成报警日志。

      3.3.11 移动端支持

      APP支持Android、iOS操作系统,方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。

      3.4 现场设备选型

      名称

      图片

      型号

      功能

      智能网关

       

      ANet-1E2S1-4G

      嵌入式linux系统,网络通讯方式具备Socket方式,支持XML格式压缩上传,提供AES加密及MD5身份认证等安全需求,支持断点续传,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议

      ANet-2E4S1

      Anet-2E8S1

      智能网关

      AF-GSM300-4G

      南向:LORA无线,支持MODBUS-RTU、645等协议
      北向:环保HJ212协议、MODBUS TCP协议,可定制

      智能网关

      AF-GSM400-4G/2G/NB

      南向:支持MODBUS-RTU、645等协议
      北向:MODBUS TCP协议,自定义协议,可定制

      智能网关

      AF-GSM500-4G

      南向:LORA无线,支持MODBUS-RTU、645等协议
      北向:环保HJ212协议、MODBUS TCP协议,可定制
      支持断点续传

      名称

      图片

      型号

      功能

      应用

      多功能仪表

      APM830

      具有全电量测量,电能统计,采用了模块化设计,开关量输入输出,模拟量输入输出,SD卡记录,以太网通讯可定制,开孔安装。

      主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理

      DTSD1352

      具有全电量测量,电能统计,80A内可直接接入,导轨安装

      现场配电箱

      ADF300L

      多回路计量计量箱,支持至多36路单相或12路三相用户计量管理

      办公楼、宿舍等计量

      物联网仪表

      ADW200

      ADW2xx系列导轨式物联网仪表主要用于低压三相回路全电参量测量,同时可选择四个回路的电流输入。可直接或间接测量电压、电流、功率、功率因数、相角、不平衡度、谐波等参数。 还可通过其RJ45接口扩展辅助功能,实现DI、DO、测温、剩余电流测量,以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot无线通信功能。

      电力物联网云平台

      物联网仪表

      ADW300

      ADW300无线计量仪表主要用于计量低压网络的三相有功电能,具有RS485通讯和LORA无线通讯功能,方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内,实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。

      电力物联网云平台

       

       

       

      物联网仪表

       

      ARCM300T-Z-2G/4G

      三相交流电能计量、漏电电流测量、谐波分析、遥信输入、遥信输出、4路温度采集功能,RS485通讯或2G/4G/NB无线通讯功能,通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理。

      智慧安全用电云平台
      电力物联网云平台
      变电所运维云平台

      4 对企业能源监测管理系统建设的建议

      “十一五”期间以至今后的一段时期, 随着世界经济发展和科技进步, 企业实施信息化建设的步伐将加快,各种信息化应用系统比如OA、CAPP、PDM、CAD、CAE和ERP等, 将逐步被企业推广应用。企业在搭建上述网络数据平台的同时, 如果能够建设一套有效的自动化能源数据获取系统, 对能源供应进行实时监测, 将为企业更好地完成资源调配、生产组织、部门结算、成本核算、能源自动化调控打下坚实的数据基础, 能够更有效地促进企业节能降耗目标的实现和经济效益的提升。

      规模较大的企业能源监测管理系统, 可以根据能源供应品种和不同用能单位, 分为纵向子系统和横向子系统交错汇集的一种网状总体系统。纵向系统包括: 采暖供热子系统、电力供应子系统、水资源利用子系统、气体供应子系统、煤气供应子系统等; 横向系统可以按照不同考核主体的用能单位设置。各横向子系统之间、纵向子系统之间独立运行, 但每个横向子系统均与每个纵向子系统联通, 使每种能源的供与用形成一个小闭环系统。并且, 在企业总部建立能源总控室, 所有子系统信息均能够集中到总控室进行实时显示, 为能源调控提供准确、及时、科学、有效的基础数据信息。

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