企業(yè)能源計量管理信息系統(tǒng)應用于選礦廠電能消耗監(jiān)測

時間：2022-07-23

摘要：以鞍鋼礦業(yè)公司大孤山選礦廠生產工藝過程為對象，基于面向對象編程技術、數據庫技術、故診斷技術、智能控制技術進行了能源信息管理系統(tǒng)的研究，開發(fā)能源信息管理系統(tǒng)應用軟件，實現(xiàn)對大孤山選礦廠的電能消耗的總體監(jiān)測，為企業(yè)生產考核、管理決策提供技術支持，大大提高企業(yè)計量工作的現(xiàn)代化水平。

關鍵詞：能源計量；預測分析；檢測管理系統(tǒng)

0 引言

隨著能源資源的日趨緊張和能源需求量的日益增加，能源成本在企業(yè)操作成本中的比例逐步加大，這也使得企業(yè)管理者和生產操作者不得不從降低企業(yè)經濟成本、提高企業(yè)綜合競爭力的角度出發(fā)，努力加強企業(yè)能源管理工作的力度。鞍鋼礦業(yè)公司年產值達150多億元，同時也是耗能大戶，具有明顯節(jié)能潛力。根據對下屬的大孤山選礦廠調查，其生產現(xiàn)場存在著計量儀表不全、計量不準、型號不統(tǒng)一、不能網絡傳輸和自動記錄、對整個用電情況不能實時考核、不能監(jiān)控用電設備的運行情況等問題，由此產生了較大的能源浪費。針對以上問題對能耗信息進行統(tǒng)計、預測、分析、優(yōu)化設計硬件實施方案，研制能源計量管理信息系統(tǒng)以提高整個企業(yè)的管理信息化水平以及實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能增效的總體目標奠定了良好的基礎。

1 系統(tǒng)的技術分析

系統(tǒng)主要由三部分構成：能源計量管理系統(tǒng)、能源預測分析系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。三個系統(tǒng)功能相對獨立又互相結合。

1.1 能源計量管理系統(tǒng)

能源計量管理系統(tǒng)為能源的供需統(tǒng)計、消耗預測、指標管理等提供依據和工具，為節(jié)能降耗工作的開展提供指導，并為進一步的數據挖掘及成本管理和能源管理的**結合奠定了堅實基礎。能源計量管理部分主要包括數據采集、系統(tǒng)組態(tài)、計量管理和系統(tǒng)維護四大部分。整個能源數據采集系統(tǒng)采用星型結構，通過對廠內的高壓室、電磁站以及高低壓用電設備等大中容量負載為主要監(jiān)控對象合理設置采集點，以電流/電壓傳感器和數字式電能儀表為主要檢測元件,采用485通訊的方式實時獲取電量數據。采用數據處理整合技術實現(xiàn)了企業(yè)高壓端和主要用電設備的電量信息綜合、保存、輸出一體化以及上下層管理的網絡化。

1.2 能源預測分析系統(tǒng)

能源預測分析是基于數據庫的數據信息進行的預測分析,由供電質量分析系統(tǒng)、供電趨勢分析系統(tǒng)、能量平衡分析系統(tǒng)、同類設備對比系統(tǒng)、設備故障預測分析系統(tǒng)和自動排產系統(tǒng)構成。能源預測分析系統(tǒng)可根據要求將分析預測的結果生成一系列的表格和圖形、曲線顯示，以滿足生產管理的需求。

圖1 能源預測分析總體框圖

下面以同類設備對比為例做主要介紹：本模塊對大選廠破碎車間的4臺細破碎機、2臺中破碎機、球磨車間的5臺再磨球磨機、6臺一次球磨機、4臺二次球磨機、7臺環(huán)水泵站清水泵、4臺環(huán)水泵站水泵、3組渣漿泵、三選車間4臺一次球磨機、4臺二次球磨機和2臺再磨球磨機分別進行比較，比較參數分別為能耗、單產能耗(時間能耗)、作業(yè)率、作業(yè)時間和利用率。

本模塊已知條件：電耗、起始時間、截止時間，并規(guī)定電流小于 112倍額定電流視為設備正常運行，記錄正常運行次數、電機容量、日歷時間(即為所查詢時間范圍), 所有參數均為所選擇時間段范圍之內的值。通過一定的數據處理和算法計算出所需參數顯示以供管理者做出合理安排。通過本模塊可以比較出同一類設備的自身效率及運行工況，為管理者合理排班、安排生產進度提供科學的有效的依據，從而也能夠較合理地使用生產設備，節(jié)能達0.2%。此模塊可以按設備類別在時間段內進行查詢,查詢結果以表格的形式顯示,可預覽和打印查詢報表。

1.3 輔助系統(tǒng)

（1）數據瀏覽及報表打印

包括查詢?yōu)g覽數據、預定義報表、自定義報表、手動打印和自動打印相結合?？梢砸员砀?、圖形等方式顯示，以各種方式查詢?yōu)g覽，預定義、自定義報表格式如班組報表、日報、月報、季報、年報等。實現(xiàn)各種報表的在線修改，各種報表的生成、打印可定時或人工進行。

（2）網頁瀏覽

系統(tǒng)以網頁的形式顯示, 將所有車間的用量情況細化和透明化, 讓任何瀏覽此網頁的人都能掌握用電量等信息。

（3）異常情況報警

系統(tǒng)對異常情況，例如電表數據異常、采集多次失敗、電表電流不平衡、電表有失壓記錄等，能夠給出報警提示，以引起運行人員注意，及時發(fā)現(xiàn)問題。報警的方式，有圖形顯示、播放聲音等。

2 系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方案

采用JAVA、JSP、Javabean和Servlet技術結合功能強大的Oracle數據庫，實現(xiàn)網絡化。由于JA2VA的面向對象、跨平臺和高安全性，Oracle數據庫強大的功能和優(yōu)勢，使得軟件的功能和實用性得到了很好的保證。采用由**向底逐步求精的設計方法。系統(tǒng)軟件包括能源計量、能源管理、系統(tǒng)管理、預測分析等四大模塊，具體包括電能查詢、能源管理、能耗查詢、能耗統(tǒng)計、能耗報表、預測分析、設備管理、系統(tǒng)維護和幫助等功能。各模塊間既可單獨使用，數據庫又可互相調用，實現(xiàn)數據共享。

圖2 能源管理系統(tǒng)軟件功能總體框圖

3 系統(tǒng)特點及前景

3.1 系統(tǒng)特點

（1）安全性。

本系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)提供安全措施，防止用戶非法進入，多層次確保系統(tǒng)安全。工作權限的確定，系統(tǒng)參數及電量數據修改調整由專業(yè)人員負責并有流水登記和恢復手段。

（2）可靠性。

能源數據采集系統(tǒng)為星型結構，系統(tǒng)穩(wěn)定性強。單個采集點的故障不會影響到其它數據采集點的工作，充分保證系統(tǒng)運行的可靠性，降低系統(tǒng)的故障率。數據傳輸網絡采用光纜作為傳輸介質，保證數據傳輸的快速性及穩(wěn)定性，抗干擾能力強。

（3）可擴展性。

本系統(tǒng)充分考慮到今后發(fā)展容量擴充及應用功能的擴充能力；充分考慮INTERNET數據共享，實現(xiàn)數據的遠程共享。所有功能模塊均為模塊化設計，擴展功能可獨立掛接在系統(tǒng)上，方便二次開發(fā)或以后系統(tǒng)升級無縫對接。

3.2 應用前景

我國單位產值能耗是世界平均水平的2倍多，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。另外，從現(xiàn)代企業(yè)信息化角度看，不少企業(yè)已有**的管理信息系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，而能源管理的信息化水平卻相當落后，與企業(yè)的管理水平不相稱，信息化能源管理是實現(xiàn)企業(yè)長效節(jié)能的手段。

4 安科瑞工業(yè)能耗管理平臺介紹

4.1 平臺架構介紹

安科瑞能源管控系統(tǒng)采用分層分布式網絡結構，具有良好的可靠性與實時性，主要由現(xiàn)場設備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監(jiān)控平臺）三個部分組成。以上三個部分分別貫穿整個系統(tǒng)的全部結構。能源管理系統(tǒng)總體設計結構按照能源管理的基本結構設計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺。

圖3 工業(yè)能耗管理平臺架構組成

4.2 平臺功能介紹

圖4 工業(yè)能耗管理功能示意圖

4.2.1可視化展示

展示企業(yè)各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。

4.2.2實時監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能較快速的掌握點位的報警4.2.3變壓器監(jiān)控。

4.2.3用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、折標對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

4.2.4單耗統(tǒng)計

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產品產量以及系統(tǒng)采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

4.2.5績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、產線、工段等進行日、周、月、年、*時段，結合能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節(jié)能潛力。

4.2.6能耗預測

通過對企業(yè)生產工藝、生產設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進行預測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據。

4.2.7運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

4.2.8分析報告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行統(tǒng)計分析，讓用戶了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

4.2.9移動端支持

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、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、用能預測、運行監(jiān)視、異常報警等。

4.3工業(yè)能耗平臺設備選型

表1 工業(yè)能耗管理設備選型表

5 結束語

能源信息管理系統(tǒng)在鞍鋼集團大孤山選礦廠的成功應用，將對鞍鋼集團礦業(yè)公司兄弟企業(yè)和我國大中型

企業(yè)的能源信息監(jiān)測、管理以及降耗增效工作起到一定的推廣和**作用。

【參考文獻】

[1] 周鮮成.能源實時數據采集與管理系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)[J].湖南商學院學報，2005,12 (4):42.

[2] 李彪，尤文，李玉春，李俊峰.礦山企業(yè)能源計量管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用.[J]信息化技術與控制，2008.06.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版.

詞條
詞條說明
數據中心末端直流配電系統(tǒng)產品的應用
摘?要：近年來，隨著數據中心的迅猛發(fā)展，數據中心的能耗問題也越來越**，有關數據中心的能源管理和供配電設計已經成為熱門問題，高效可靠的數據中心配電系統(tǒng)方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。關鍵詞：數據中心?末端配電?列頭柜1.?行業(yè)政策2020年，數據中心建設被*正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國家重視，數據中心是新基建有序運行的基
淺談基于物聯(lián)網與云計算技術的綜合智慧消防系統(tǒng)
摘要：近年來，隨著社會經濟的快速發(fā)展，城市面臨的各類風險也快速增多，消防任務較趨繁重艱巨，城市經濟社會發(fā)展面臨的矛盾深刻考驗著各地消防工作管理、消防救援和應急指揮能力。實施戰(zhàn)略，打造智慧型消防，強化消防部門職能，加快消防工作管理信息化建設，實現(xiàn)消防工作創(chuàng)新已是我們當前刻不容緩的工作。關鍵詞：物聯(lián)網；智慧消防；Ｃ／Ｓ；Ｂ／Ｓ；消防監(jiān)測控制；消防單位1前言智慧消防是以信息為先導，整合、引導和分配消防工
電能質量分析與治理系統(tǒng)
功能：電能質量分析與治理系統(tǒng)主要是研究消除供配電系統(tǒng)中的無功補償和諧波治理問題，主要的產品有有源電力濾波器、低壓無功功率補償裝置、靜止無功發(fā)生器、混合動態(tài)濾波補償裝置、混合動態(tài)消諧補償裝置、智慧型動態(tài)無功補償裝置、諧波保護器等，適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內電氣設備的無功補償、諧波抑制及綜合治理等，可根據不**業(yè)類型和負載類型的電能質量問題提供合適的設計解決方案，以達到改
運用智能集成電力電容器的配電網節(jié)能效果分析
摘要：設計一種新型節(jié)能型智能集成電力電容器，該電容器采用節(jié)能過零投切開關和智能網絡控制結構，實現(xiàn)了節(jié)能化、智能化、網絡化、集成化、提高可靠性的功能。通過在配電網中的應用，達到了降低電網損耗、節(jié)能節(jié)材、小型化、降低維護成本的效果。關鍵詞：集成；電容；過零投切引言解決好配電網的無功補償問題，對網絡降損節(jié)能較為重要。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分地發(fā)揮供電設備的生產能力、減少線路損失、減輕上級電網