基于B.Data 的能源管理系統(tǒng)在冶金企業(yè)的應(yīng)用與功能實(shí)現(xiàn)

呂媛媛 呂 領(lǐng)

(北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司 北京100029)

1 前言

能源管理系統(tǒng)(EMS)是對冶金企業(yè)的電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)(燃?xì)?、熱力、氧氮?dú)宓?、水道系統(tǒng)和質(zhì)量環(huán)保數(shù)據(jù)實(shí)行集中監(jiān)控和管理，它是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。本文所述的EMS 系統(tǒng)是基于WinCC/B. Data 的綜合能源管理系統(tǒng)，采用B.Data 軟件并結(jié)合冶金工藝進(jìn)行平臺(tái)搭建，建立了集管理、生產(chǎn)、預(yù)測為一體的能源管理平臺(tái)，其采用成熟高效的綜合能源分析方式，覆蓋能源采購、能源調(diào)度，以確保能源的高效使用和良好的成本控制。

2 B.Data 能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

B.Data 能源管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、發(fā)布服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器是功能服務(wù)器，用于報(bào)表實(shí)現(xiàn)(數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫到Excel 中)，及任務(wù)管理。

采集服務(wù)器存放B.Data 的結(jié)構(gòu)、配置及采集數(shù)據(jù)點(diǎn)。

發(fā)布服務(wù)器用于報(bào)表等相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)布，便于數(shù)據(jù)共享及分級(jí)管理。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)

B.Data 能源管理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)應(yīng)用(B.Data Applicationserver)、客戶端(B. Data Client)、數(shù)據(jù)采集(B.Data Acquisition)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布(B.Data Webserver)、驅(qū)動(dòng)(B.Data Mobile)。

3 B.Data 能源管理系統(tǒng)的功能

3.1 工廠能源模型搭建模式多樣化功能

采用B.Data 軟件進(jìn)行工廠能源模型的搭建時(shí)，可以依據(jù)ISA95/88，進(jìn)行企業(yè)級(jí)、工廠級(jí)、車間級(jí)、生產(chǎn)線級(jí)、設(shè)備級(jí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建;也可以根據(jù)冶金企業(yè)所消耗能源的介質(zhì)屬性進(jìn)行結(jié)構(gòu)搭建;還可以基于消費(fèi)花費(fèi)中心進(jìn)行結(jié)構(gòu)搭建。B.Data 能源管理系統(tǒng)便于多角度、全面掌握鋼廠能源消耗情況。

3.2 方便用戶管理功能

隨著市場競爭的日益激烈，用戶對系統(tǒng)運(yùn)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性，保密性要求日趨增加，用戶權(quán)限管理與文檔管理已成為能源管理系統(tǒng)不可或缺的功能。B.Data 能源管理系統(tǒng)具有C/S、B/S 兩種客戶端方式，以此為依托在系統(tǒng)中定義不同登錄用戶在組態(tài)、訪問、操作、查詢等方面的權(quán)限，以實(shí)現(xiàn)報(bào)表、視圖、采集通道等多方面的訪問管理。同時(shí)，系統(tǒng)自行開發(fā)的文檔管理功能，可以將重要的文檔或圖紙上傳到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，操作簡潔、便于用戶調(diào)取查閱，更為生產(chǎn)資料的安全保存提供了有力保障。

3.3 能源介質(zhì)消耗量的實(shí)時(shí)監(jiān)測

EMS 系統(tǒng)可以在B/S 模式下，采用Web 發(fā)布的方式展示能源消耗的報(bào)表、趨勢圖、視圖，同時(shí)能進(jìn)行文檔管理及手工錄入數(shù)據(jù)等工作。各權(quán)限級(jí)別用戶可以通過IE 瀏覽器進(jìn)行操作，方便快捷，便于查詢共享數(shù)據(jù)資源。EMS強(qiáng)大的報(bào)表系統(tǒng)，對生產(chǎn)中水、電、氣能源的消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，便于對生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析、處理，使得能源管理業(yè)務(wù)進(jìn)行全方位監(jiān)控和優(yōu)化完善，達(dá)到企業(yè)節(jié)能增效的目的。本系統(tǒng)除了可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)報(bào)表形式的數(shù)據(jù)采集、展示方式，還可以采用數(shù)據(jù)流的方式，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與工藝相結(jié)合，顯示出每步工藝所消耗的介質(zhì)數(shù)量，大大提高了用戶的監(jiān)測水平。

3.4 系統(tǒng)的報(bào)警功能

EMS 系統(tǒng)還具有視圖功能，可以采用可視化模型、桑基圖的形式形象直觀的展示能源管理功能，既能實(shí)現(xiàn)能源介質(zhì)消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測，又具有報(bào)警作用。在對儀器儀表的管理中，儀表的損壞或進(jìn)入待檢狀態(tài)，都可以通過系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

3.5 數(shù)據(jù)分析功能

B.Data 能源管理系統(tǒng)在解決了傳統(tǒng)的人工手抄報(bào)表浪費(fèi)人力資源的弊端外，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析，如圖形分析、對比分析、消耗分析、KPI 分析等數(shù)據(jù)分析模式。還具有趨勢圖查詢功能，能直觀具體的展示數(shù)據(jù)的變化形式。

3.6 系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)管理功能

B.Data 能源管理系統(tǒng)能方便快捷的實(shí)現(xiàn)報(bào)表管理，根據(jù)業(yè)主需求自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)表，并直接發(fā)送到用戶郵箱中。按照需求自動(dòng)打印下載。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以進(jìn)行冷備份處理，為項(xiàng)目的安全運(yùn)行提供可靠的保障。同時(shí)在實(shí)時(shí)監(jiān)測的情況下，當(dāng)遇到突發(fā)的通訊故障時(shí)極易造成數(shù)據(jù)丟失，B.Data 能源管理系統(tǒng)彌補(bǔ)了這一不足，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)錄。在實(shí)際生產(chǎn)中，能源管理數(shù)據(jù)進(jìn)入到Wincc 歸檔數(shù)據(jù)庫中，如果B. Data 與WinCC 之間通訊有問題，導(dǎo)致B.Data 的數(shù)據(jù)庫中缺少數(shù)據(jù)，可以通過修改配置文件補(bǔ)充數(shù)據(jù)。

3.7 能源分析預(yù)測

能源管理分析預(yù)測基于B. Data 軟件的分析預(yù)測功能，對水、電、風(fēng)、氣消耗的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到能源利用率及消耗率的綜合指標(biāo)，為生產(chǎn)提供指導(dǎo)。主要包括選定時(shí)段與第二年同一時(shí)段的噸鋼消耗、能源消耗的分析;通過產(chǎn)量信息、能源消耗實(shí)績來進(jìn)行噸鋼能耗預(yù)測、工序能耗預(yù)測。

4 EMS 系統(tǒng)功能的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

4.1 Web 發(fā)布

EMS 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)Web 發(fā)布，對生產(chǎn)中水、電、氣等能源的消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，如圖1 所示，用戶可以根據(jù)自己的需要任意調(diào)用報(bào)表，如全廠消耗天報(bào)表、全廠消耗周報(bào)表、月報(bào)表等，以達(dá)到監(jiān)測介質(zhì)消耗量的目的。

圖1 介質(zhì)消耗量監(jiān)測報(bào)表

4.2 數(shù)據(jù)分析及預(yù)測的實(shí)現(xiàn)

在EMS 系統(tǒng)具有圖形分析、對比分析、消耗分析、KPI分析等數(shù)據(jù)分析模式。本系統(tǒng)在電量消耗KPI 報(bào)表系統(tǒng)中建立了前后時(shí)期電費(fèi)對比，如圖2 所示。方便用戶做生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)預(yù)測。

圖2 前后時(shí)期電費(fèi)對比報(bào)表

4.3 多種報(bào)表查詢形式，在冶金企業(yè)管理中的實(shí)現(xiàn)

4.3.1 消耗介質(zhì)多時(shí)段多價(jià)位的消耗量查詢

在冶金企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，某些生產(chǎn)介質(zhì)具有多時(shí)段多價(jià)位的特點(diǎn)，如電。采用EMS 報(bào)表不但可以顯示出總耗電量，還能直觀地顯示出任意時(shí)段的耗電量。如圖3 所示。

圖3 多時(shí)段多價(jià)位電費(fèi)查詢報(bào)表

4.3.2 按班次查詢

在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，鋼廠是按照工人班次進(jìn)行管理，單一的按照時(shí)刻查詢不能滿足管理需求，EMS 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)按照班次查詢的功能，如圖4 所示，可以清晰地顯示出班次的在崗情況，每個(gè)班次當(dāng)值時(shí)耗電量及總耗電量。

圖4 按班次查詢報(bào)表

4.3.3 趨勢圖查詢

EMS 系統(tǒng)可以采用趨勢圖的形式展現(xiàn)介質(zhì)消耗量的變化情況，真正地發(fā)揮系統(tǒng)資源管理作用。本文在全廠總消耗KPI 項(xiàng)目下建立了水、電、氣消耗KPI 趨勢圖，如圖5所示，可以直觀的看出各消耗介質(zhì)量的變化，并且在標(biāo)注紅框內(nèi)可以顯示出其消耗量的最小值、最大值和平均值。

圖5 全廠介質(zhì)消耗趨勢圖查詢

4.3.4 時(shí)間分布圖查詢

EMS 系統(tǒng)可以將能源消耗量按照時(shí)間分布。在煉鋼生產(chǎn)過程中，可以依據(jù)此數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)用電量分配和調(diào)度，真正的體現(xiàn)能源管理的信息化。如圖6 所示。

圖6 電量消耗時(shí)間分布報(bào)表

4.3.5 儀表管理查詢

在能源管理系統(tǒng)中，儀器儀表數(shù)量龐大，安裝、維修、保質(zhì)期的情況各不相同，管理難度較大。B.Data 能源管理系統(tǒng)能快捷地在報(bào)表中顯示儀表的供應(yīng)商、保修年限、管理員、安裝時(shí)間、維修員等信息，并給與檢修、更換的提示，加大了工廠設(shè)備管理力度。如圖7 所示。

圖7 儀表管理報(bào)表

4.4 視圖與?；鶊D

EMS 系統(tǒng)具有視圖功能，可以采用可視化模型、?；鶊D的形式展示能源管理功能。既能實(shí)現(xiàn)能源介質(zhì)消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測，又具有報(bào)警作用。在熔分爐能源管理系統(tǒng)燃?xì)庀腒PI 中建立視圖，如圖8 所示。

圖8 燃?xì)庀囊晥D

4.5 能源管理預(yù)測優(yōu)化功能的實(shí)現(xiàn)

B.Data 能源管理系統(tǒng)可以基于介質(zhì)的消耗數(shù)據(jù)采取有效的數(shù)據(jù)算法分析預(yù)知生產(chǎn)消耗的能源趨勢，使得調(diào)度人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)采取相應(yīng)措施。B. Data 軟件具有仿真計(jì)算能力，通過建模對全廠的能介質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析，體現(xiàn)出能介質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡，優(yōu)化設(shè)施配置，使得介質(zhì)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)良化，節(jié)約生產(chǎn)成本。

5 小結(jié)

我院開發(fā)的B.Data 能源管理系統(tǒng)通過對冶金企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、分析結(jié)合管理經(jīng)驗(yàn)，整合冶金工藝技術(shù)，依托B.Data 軟件強(qiáng)大的報(bào)表管理系統(tǒng)與先進(jìn)的公式計(jì)算建模，幫助冶金企業(yè)建立資源、能源、環(huán)境一體化的科學(xué)用能模式，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、持續(xù)的運(yùn)行，達(dá)到環(huán)保與企業(yè)節(jié)能的雙贏形式。

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