智慧能源管控在高端化纖行業的應用與發展探討

唐行龍，朱貴澎，江加寶

（江蘇奧神新材料股份有限公司，江蘇 連云港 222000）

中國經濟的持續高速發展，各類企業尤其是大化工、大化纖工廠高能耗設備、落后的工藝產生的消耗越來越不容忽視，節能減排已經提升成為企業發展的戰略高度。國家發改委2019年29號令明確鼓勵建設智能化、高效率、低能耗的紡織工廠以及數字化、網絡化、智能化服裝生產技術和裝備開發、應用，限制或淘汰常規高能耗、高污染的聚酯間歇法聚合生產工藝、設備以及濕法氨綸生產工藝。對于傳統的化纖行業尤其是高端纖維生產工廠，引進先進的管理模式，利用高新技術手段，注重大格局，對各類能耗設備、工藝過程等實施能耗檢測，精準控制，建立大數據并且完善各類評測標準，形成智慧管控平臺，對企業生產、運營過程實行統一管理，為工廠節能降耗以及技術工藝提升提供準確的數據基礎，進而實現能源的最優化決策。

聚酰亞胺新材料在阻燃、高溫、強輻射等惡劣條件下都體現了良好的性能，已經廣泛應用在高溫濾料、特種防護領域以及航空航天等領域，成為國家“十二五”“十三五”期間重點支持發展的高新技術纖維，在軍民兩用浮空器上的試驗與應用也使其逐步成為國家戰略性新材料之一。新材料公司致力于環境和生命的保護，專注于高性能纖維的創新研發，在能源管控方面不斷創新、嘗試，逐漸形成了一套行之有效的能源管控模式。

1 網絡規劃

網絡是當今工廠自動化的核心，早在在投建之初就非常重視公司能源管控的數字化、智能化建設。在工廠建設過程中，按照工廠級（上層、管理層）—車間級（中層、監控層）—現場級（低層）進行規劃布局，以底層儀表信息與公司管理流程為依據搭建出適合公司發展的數據通訊網絡[1]。

隨著大數據以及云端技術的高速發展，依托完善的網絡布局基礎，在生產過程中充分融合各類控制系統，使監控數據精準定位到單臺設備，通過OPC服務器，采用歷史數據庫，將分散在各底層設備、運營管理、監控系統等的初始數據匯總形成大數據庫，分類分層進行權限管理。與此同時，利用云端技術對大數據進行匯總分析、遠程實時監控以及故障處理，為公司接下來的智能化能源管控打下堅實的基礎。

2 整體布局

隨著企業的不斷發展，由實驗型生產線逐漸轉入生產型企業模式，產品生產規模化，對企業管理提出了更高的要求，優化生產過程管理方案，實現對企業生產過程的實時控制與精細化管理，規范管理、節能降耗、減員增效等都成為急待解決的問題。公司依托良好的數據通訊網絡，對企業的“源—網—荷—儲”主要環節進行監控，電量、水量、空調、冷氣回收、儲能等信息通過平臺進行收集、整合、分析和處理，建立各個環節的數據模型，分析用水量、電的消耗與企業生產、排放之間的隱含關系，對資源進行整合，以形成一個統一的、高效率的、可動態擴展的“能源物聯網”（圖1）[2]。

圖1 能源物聯網

3 能源管控實現

紡織企業用電量大，設備類型復雜、多變，電耗是每個企業都關注的重中之重[3-4]，所以，公司首先從電能升級改造開始逐步實現對所有能源的智能管控。

（1）要將電能使用達到最優化必須監控到點。企業首先面臨的是各類系統、儀表復雜的網絡接口以及協議，由于企業分期建設，設備未統一標準要求，RS-485，RS-232等各類網絡接口以及OPC、MODBUS復雜的協議會給智慧能源管控系統數據收集帶來種種問題。某公司依托基礎數據網絡，設計了一套專用采集系統，用于解決復雜的接口與協議問題[5-6]，實現對指定區域內的耗能監測設備進行遠程抄表，同時具備多個能耗儀表設備集抄的功能。

（2）利用采集系統在數據庫端建立用電專用管理模塊。以底層原始數據為基礎，抓住主要能耗設備以及耗能區域，以車間、工藝段、生產線、建筑等為單元，建立動態的實時數據采集，設計不同的運行檢測標準，根據具體需求建立計量管理、統計以及實時查詢模塊。根據公司需求設計能耗報表，能耗趨勢分析、指標變化、歷史消耗趨勢等模擬圖形[7]，并且將各配電線路電網設計模擬運行展示圖以及支路運行數據對比模型，可以對任意時段、任意區域、任意設備進行實時的或者歷史的能源消耗模擬對比，通過互聯網統一傳輸到智慧管理平臺數據庫。利用云端技術實現遠程監控、故障記錄提醒以及關鍵設備實時能耗變化與模擬分析，讓各區域、設備能源消耗情況一目了然，尋找規律，改善配比，為公司查找不合理能源消耗以及設備管理漏洞提供有力的支撐。

（3）構建智能巡檢系統。人工巡檢變數多、制約條件大，比如氣象、環境、人為等各方面因素都會影響巡檢效果。如何保障巡檢質量是各個企業都會碰到的問題，與此同時，設備運行的實時狀態、缺陷、隱患等很難通過巡檢發現。在智慧平臺下就很容易實現智能巡檢，采用移動設備及GPS4G5G網絡信息，事先設定巡檢路線，并制定巡檢任務，巡檢過程中完成調度中心下達的檢修任務，對檢修結果進行在線反饋，并對巡檢人員巡檢路徑進行跟蹤，對偏離位置的人員進行報警提示[5]。監控調度人員可以通過監控大屏幕隨時了解巡檢情況，實現了對人員行為數據的量化匯總，進行指數化體現，提升了各級管理效率，大大提高了企業安全風險的管控力度。

公司經過一系列的布局以及設備升級，在水、電、氣方面按照類型進行區域化、差別化管理，結合各區域特點，形成新材料獨特的能耗指標管理方法，從環境品質、設備安全、高效管理等多方面優化能耗，實現了目標可設定、經驗可積累、過程可跟蹤的無盲點需求響應[8]。

4 結語

2020年將會是中國發展的一個里程碑，是國內企業轉型發展的關鍵階段。隨著華為、阿里等公司5G、云端等技術的突破，中國在大數據方面領先地位的不斷鞏固，將會迎來爆發式的發展。在新的國際格局下，隨著政府引導機制的逐步完善，大平臺監管的逐漸成型，智能化的能源管控將是大勢所趨。大格局智能化管控平臺管理將會在各個領域實現并逐漸建立相關標準，隨著中國經濟的不斷發展，逐漸成為各個行業標準化管理的利器。