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企業能源監測管理系統

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1 企業能源監測管理系統 -簡介

  在中國的能源消耗中,工業是中國能源消耗的大戶,能源消耗量佔全國能源消耗總量的70%左右。《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十一個五年規劃的建議》提出:「十一五」期末單位國內生產總值能源消耗比「十五」期末降低20%左右,這一指標是「十一五」規劃目標中最重要的約束性指標之一,也是中國「十一五」期間節能工作的奮鬥目標。因此,加強企業能源計量管理,開展企業節能降耗行動,提高能源利用率是減少資源消耗、保護環境的最有效途徑,也是中國走新型工業化道路的重要內容,這對於提高企業經濟效益,緩解社會經濟發展面臨的能源和環境約束,完成「十一五」規劃目標有著十分重要的意義。

  為了能使企業更好的完成資源調配、組織生產、部門結算、成本核算,需要建立一套有效的自動化能源數據獲取系統,對能源供應進行監測,以便企業實時掌握能源狀況,為實現能源自動化調控紮下堅實的數據基礎,同時方便企業的計量和成本核算工作。

  能源數據具有標準化、專業化、科學化、時效性強的特點,採集難度較高。同時,考慮到能源數據對於企業決策的重要意義,以及能源本身具備危險性的特點,需要對企業建立的能源數據獲取系統提出更高的要求。因此,企業能源管理系統(以下簡稱EMS)必須滿足專業性強、實時性好、可進行遠程資料交換、可用性強的需求。

2 企業能源監測管理系統 -企業能源管理的現狀和需求

  企業認識到數據資料對於企業管理的重要性,並採用各種儀器、儀錶對能源數據進行採集,並派專人對儀器、儀錶、與採集的數據進行現場維護、抄取,並逐級統計、上報,建立資料庫對數據進行管理。這樣的缺點是手工操作效率低,不能滿足大範圍的數據採集需要。因此,建立企業能源管理系統,是深化企業管理、維護企業的正常運營具有重要意義。

  企業能源管理系統對於一個企業來說其安裝範圍包括總廠供水用量(無論是地下水還是城市管網供水)數據採集,供水水壓,水溫等實時數據採集,各個分廠供水用量數據採集,其他相關獨立核算部門數據採集等。各個分廠產品產量採集等。動力分廠實時供給數據採集,動力分廠生產各種能源產品實時數據採集或登記等。其他各種能源的總廠供給數據和各個獨立核算單位的供給數據採集或記錄。

  由於企業能源管理是一個複雜和龐大的計算機信息化系統。這需要企業內部完善的企業區域網(Intranet)系統的有力支持。就目前各個企業的現狀而言,基本上都建立起了其內部Intranet,而且建立在企業內部區域網系統的各種應用系統也在逐漸完善的過程中,企業能源管理系統就是建立在企業內部區域網系統的一種應用系統,它需要與企業其他應用系統(如企業內部辦公系統)緊密結合,協調完成各項工作。

  由於能源管理系統涉及範圍廣、數量和類別較多,所採用的通信協議不一致,各個企業所採用的計量設備也千差萬別,各個企業和分廠車間的不同能源系統也不盡相同。因此,我們採用統一管理界面,分別採集的方法。

3 企業能源監測管理系統 -企業能源管理系統解決方案

方案設計簡介

  能源數據包括三種:能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據,每種數據都有不同的應用範圍。而能源供給狀態數據是所有數據的基礎,其它兩種數據是通過儀器、儀錶、手工錄入或計算程序得到,是其它應用系統需要的關鍵數據。因此,能源數據採集系統就是在擷取能源供給狀態數據的同時,能將其它應用程序需要的關鍵數據分檢出來,主動發送到各應用程序,滿足各部門的辦公、處理需要,在監測的同時,滿足結算、決策的需求。

整體設計原則

  針對目前國內外能源數據採集系統的水平,我們對企業能源管理系統提出如下的設計原則:

  ◆採用先進、成熟、實用的技術

  目前能源數據採集系統技術的發展已經比較成熟,我們現在規劃的是面臨21 世紀的系統,要經得起時代的考驗。因此,在技術上要追求先進,在使用上要求簡便實用,而且,在技術上要講究成熟、可靠,不帶有任何試驗性質的應用。

  ◆系統應具有集中統一的管理能力,為系統管理大大提供方便

  根據實際的管理體制,公共安全管理是集中統一的,因此,我們的系統具有多級集中統一的管理中心,並實施科學合理的管理,使監控技術發揮最高的效用。

  ◆系統應具有開放性、可擴性、兼容性和靈活性

  以安全為核心,系統具有開放性,能有機地與其它系統連接,融合成一個整體。系統範圍大小差異很大,要求系統能適合多種規模,要有較強的可擴性;能隨時適應對系統的擴容要求。系統具有很強的兼容性和靈活性,能適應產品的升級換代,是系統設計的一個重要思想。

  ◆系統的設計和產品的選擇應標準化、規範化系統的設計和產品的選擇標準化,規範化是必須的。

  ◆系統必須具有安全性、可靠性、容錯性

  系統設備的安全性可靠性是個非常重要的指標。為避免操作人員誤操作等,致使系統工作不正常,要求系統具有較強的容錯性和自檢功能。

  ◆合理的性能價格比在系統設計時,從實際出發,在有限的價格下,追求最高的性能。

系統模塊的組成

  企業EMS主要有以下幾個可以獨立運行的子系統(SubSystem)組成:

  數據瀏覽錄入系統:該系統主要功能有以下兩部分,一、給企業內網we

企業能源監測管理系統企業能源監測管理系統
b發布實時能源數據,並生成各種報表、曲線、圖表等。為各個相關部門,企業決策層提供科學的依據。二、能源數據手工錄入。對於一些未設置自動化採集的監測點,需要該儀錶的抄表員固定時間從該系統錄入儀錶數據,該功能同樣適用於企業資金不足,設置自動化監測點很少,對於其它需要大量投入資金改造的人工監測點,即可採用手動錄入的方式,這樣在減少資金投入的同時,可以最大限度的對各種能源數據進行信息化管理。同時,在企業需要時,可以通過企業計算機安全管理網路對外網(Internet)發布實時能源數據,供有許可權的企業人員進行遠程瀏覽。為了保證數據安全,一般情況下能源數據不允許外網人員進行數據錄入和修改。

  數據採集系統:主要完成能源數據的實時採集,上報的功能。該系統是企業能源管理數據的主要來源。企業能源管理所需的各種重要狀態數據都要依賴可靠的數據採集終端INDTU-051G/10完成。採集系統主要由中心接收伺服器,下位採集終端兩部分組成。INDTU同RS232/485同計量儀錶相聯,獲取實時數據,然後通過移動GPRS網路或者廠區內網把實時數據發送給中心數據接收伺服器。由於INDTU採用嵌入式操作系統,具備較強的運算能力與開放性。並且內置了信息自動採集組件,能根據信息變化主動向網路上報信息,取代傳統的資料庫輪循,保證數據的實時傳遞的同時,大幅度減少網路數據通訊量和中心伺服器的負擔,保證中心伺服器的穩定可靠。同時,INDTU內置存儲可選模塊,可以根據用戶需要保存一定時間的數據,保證在通訊鏈路故障時的數據不會遺失。最大限度的保證數據的完整性,連續性。

  數據中間件:該系統主要完成從其它企業現有的MIS系統或監控系統獲取所需數據,並導入企業能源管理系統資料庫,供能源管理系統使用。該數據中間件不會影響現有的其它系統,只是從企業現有系統中讀取能源管理系統所需的信息,並不會給該系統寫入任何信息。

  因此,該系統的數據流向是單向的,可以充分保證現有其它系統的安全。根據企業現有需要獲取數據的系統不同,需要定製開發不同的數據中間件。以滿足企業需求。同時,不同應用系統所能提供數據獲取方式也不盡相同,需要區別對待,分別處理。

  能源管理系統應用:該子系統是主要是提供給企業能源管理系統的各種應用,分享能源信息化帶來的成果。該系統主要由兩部分組成,應用出版伺服器,能源管理客戶端。應用出版伺服器主要把能源管理的各種數據發布給企業其它的應用系統,例如財務管理系統。其它應用主要根據其訂閱的不同獲取不同的數據。能源管理客戶端主要完成能源管理的各種初始化,採集點的添加,刪除。總廠,分廠的數據統計,核算。各個採集點的數據監測,報警,web發布數據的增減,各種人員許可權的管理,分配。各種日常報表的生成。各種數據曲線,餅圖,柱狀圖的生成等等工作。
系統特點

  本系統採用分散式部署,充分發揮各構件的運算能力,將系統效能、處理速度發揮到極致,優點與效益還表現在幾個方面:

  ◆穩定性與開放性兼顧。INDTU具備環境適應能力強的特點,可部署在環境惡劣的現場,滿足儀器設備數據擷取的需要。系統穩定,可長期連續工作,不需現場維護;

  ◆實時性高。通訊量少。由於採用數據主動上報的方式,大大減少的網路通訊量,同時又保證了數據的實時準確性。

  ◆各個子系統之間相互獨立依存性弱。本系統的各個子系統之間相互獨立,可以自成系統,可以分期,分批建設。無論是web數據瀏覽錄入,還是實時數據採集都是相互獨立,又同過企業資料庫相互關聯。因此,各個企業可以根據自身的情況,分時分批的建設,最大限度的減少資金投入。

  ◆系統投資報酬高。系統充分應用了所有子系統的運算能力,使中心端專註於數據的接收和分發工作,在保證效率、效能的基礎上,降低對硬體的需求,可降低企業對硬體的投入。並且當採集點多、數據量大時,可對系統進行方便的分佈、叢集部署,而這種部署能同樣充分保證系統的穩定性、安全性、和經濟性;而關係型資料庫僅用來儲存滿足歷史查詢、結算、核算等應用需求的數據,也可大大提高資料庫的服務效能;

  ◆應用拓展性能力強。隨著應用的不斷延伸,企業數據的需求範圍將不斷擴大,系統可方便實現不同硬體、軟體平台間的數據交換,可充分滿足企業在不同發展時期對信息服務的不同需求。

主要監控與計量表計

  (1)高壓迴路或低壓進線迴路選ACR330ELH儀錶

  該表為電能質量分析儀錶,主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計量、復費率電能統計;THDu,THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰係數、電話波形因子、電流K係數、電壓與電流不平衡度計算;電網電壓電流正、負、零序分量(含負序電流)測量;4DI+3DO(DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警);RS485通訊介面、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸:120×120mm,開孔尺寸:108×108mm。適用於高壓重要迴路或低壓進線櫃。

  (2)低壓聯絡或出線迴路選ACR220EL電力儀錶

  該表主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計;4DI+2DO;RS485通訊介面、Modbus協議。外形尺寸:96×96mm,開孔尺寸:88×88mm。適用於低壓聯絡櫃、出線櫃。

  (3)動力櫃、照明箱選ACR120EL電力儀錶或導軌式電錶

  ACR120EL電力儀錶主要功能有:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計;2DI+2DO;RS485通訊介面、Modbus協議。外形尺寸:開孔尺寸80×80mm,開孔尺寸72×72mm。適用於動力櫃。

  DTSD1352導軌式電錶主要功能:LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計;電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊介面、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數。適用於動力櫃。

  DTSF1352導軌式電錶主要功能:電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈衝輸出、RS485通訊介面、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸:126×89×74mm,7模數。適用於照明箱的三相電能計量。

  照明箱DDSF1352電錶主要功能:電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈衝輸出、RS485通訊介面、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸:76×89×74mm,4模數。適用於照明箱的電流、電壓測量;單相電能計量。

  (4)ARTU-P32遙脈單元

  ARTU-P32遙脈單元用於採集電量或非電量能源,如氧氣、水、煤氣的脈衝。

4 企業能源監測管理系統 -能源數據劃分及其形態

  EMS系統能源數據按來源劃分為一次能源和二次能源。

  一次能源是指企業從外部獲取的能源。例如水、電、蒸汽、煤、煤氣、天然氣、汽油、柴油等。一次能源企業自身不能生產,需要從外部獲取,為了獲取該能源,需要付出相應的成本。

  二次能源是指企業自身生產的能源。例如純水、壓縮空氣、氮氣、冷凍水、冷卻水、採暖水等。該能源是企業用一次能源經過自身動力車間或分廠經過二次加工產生的能源,生產二次能源需要消耗企業一次能源和人工成本,同時二次能源供給企業其他的生產部門使用。但是對於企業各個核算單位,要獨立核算各個部門的能源消耗。包括一次能源和二次能源。

  EMS系統按能源形態分為液體介質、氣體介質和電能液體介質:如工業用水、生活用水、軟水、工業用油、石油、柴油、化工液體等等氣體介質:如高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、工業用氣、壓縮空氣、氬氣、氧氣、氮氣、蒸汽、天然氣等等;電能:如380V 動力電、6KV 高壓、110KV高壓等各種規格中的電壓、電流、頻率等電量及各種電力設備的運行情況等等;能源數據按供給形式主要劃分為三種類型的數據能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據。

  能源供給狀態數據主要是滿足實時監測的需要,一般採集頻率較高,無需長時間保存歷史數據。例如蒸汽實時溫度、壓力等數據。該數據主要完成企業對能源質量實時監測,及時調整能源供給質量。一般情況下無需實時保存每一個數據。

  能源供給整點數據是為滿足管理、計量用的資料,主要記錄整點時能源供給的狀態值或累加值。具有採集頻率低,時間精度要求高的特點,作為管理、計量、結算的依據,必須保存。

  能源供給累加數據是一段時間內能源供給值的累加,主要是為決策、核算提供資料依據,是企業領導決策、企業財務核算所關心的重要資料,對維護企業的正常運營具有重要意義,必須保存。

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