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1前言

在我國，工業(yè)是能源消耗的大戶，工業(yè)用能占我國終端能耗總量的70%左右。而在發(fā)達(dá)國家，工業(yè)能耗僅占總能源消耗量的35%左右，隨著技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)向高新技術(shù)和知識經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域靠近，其制造業(yè)正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，這一比重今后還可能下降。近年來，我國已逐步顯現(xiàn)出成為"世界制造業(yè)基地"的趨勢，這必將增加我國能源供應(yīng)的負(fù)擔(dān)。而我國單位產(chǎn)品的能耗卻顯著高于國外先進(jìn)水平，尤其高耗能產(chǎn)品的能源成本占生產(chǎn)成本的比例更高，進(jìn)一步削弱了我國高耗能產(chǎn)品的世界競爭力。因此，通過能源技術(shù)進(jìn)步，降低生產(chǎn)過程的能源消耗，將是緩解我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要與能源資源不足矛盾的關(guān)鍵。 

我國單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2倍多，主要常規(guī)能源儲量與世界常規(guī)能源儲量相比有非常大的差距。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。企業(yè)對自身整體能效狀況沒有全面了解, 也忽視運(yùn)用管理手段從整體上調(diào)控企業(yè)合理用能, 而傳統(tǒng)的能源管理手段也已相對落后, 使進(jìn)一步通過管理手段挖掘節(jié)能潛力, 降低能耗受到制約。 

根據(jù)對高耗能企業(yè)如鋼鐵、有色金屬行業(yè)、石油石化行業(yè)、電廠、水泥廠、建材、加工、發(fā)酵行業(yè)等市場的調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)在節(jié)能降耗的三項措施（技術(shù)改造、節(jié)能管理、綜合利用）中，利用高科技計算機(jī)系統(tǒng)輔助實(shí)施節(jié)能管理的企業(yè)，明顯具有投資小、見效快、技術(shù)風(fēng)險小等特點(diǎn)，同時可以有效提高企業(yè)管理水平。在節(jié)能管理措施中，首先要轉(zhuǎn)變經(jīng)營觀念和經(jīng)營方式，向管理要效益，實(shí)行以能源監(jiān)測計量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的能源管理模式。 

為了能更好的完成資源調(diào)配、組織生產(chǎn)、部門結(jié)算和成本核算，企業(yè)需要建立一套有效的自動化能源監(jiān)測管理系統(tǒng)，通過對能源數(shù)據(jù)的實(shí)時獲取和對能源供應(yīng)情況的計量監(jiān)測，為能源自動化調(diào)控奠定堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使得企業(yè)實(shí)時掌握自身用能狀況和能源管理概括，同時也為企業(yè)的能源審計和成本核算工作提供便利條件。 能源數(shù)據(jù)具有標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、科學(xué)化、時效性強(qiáng)的特點(diǎn)，采集難度較高。同時，考慮到能源數(shù)據(jù)對于企業(yè)決策的重要意義，以及能源本身具備危險性的特點(diǎn)，需要對企業(yè)建立的能源數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)提出更高的要求。因此，企業(yè)能源管理中心必須滿足專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)時性好、可進(jìn)行遠(yuǎn)程資料交換、可用性強(qiáng)的需求。

能源計量管理工作是企業(yè)管理的一個重要組成部分，它又是國家和地方能源管理系統(tǒng)的終端部分。企業(yè)能源計量管理工作涉及的范圍是很廣泛的，因此構(gòu)建工廠能源計量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源合理有效的利用至關(guān)重要。

紫金橋公司致力于為中國企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展出一份力量，以能源輸出和消耗為重點(diǎn)，并推動工業(yè)管理工作的監(jiān)管重任。本著科學(xué)管理、量值準(zhǔn)確、增創(chuàng)效益的方針，強(qiáng)化對企業(yè)能源計量的管理，提高能源量化管理水平，全面實(shí)施國家提倡的能源節(jié)能減排的方針。

2企業(yè)能源管理概述

2.1什么是企業(yè)能源管理？

廣義的理解能源管理是指對能源生產(chǎn)過程的管理和消費(fèi)過程的管理。 狹義上的能源管理是指對能源消費(fèi)過程的計劃、組織、控制和監(jiān)督等一系列工作。

2.2企業(yè)能源管理目的

1.合理組織生產(chǎn)：

提高勞動生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，減少殘次品率，利用電網(wǎng)低谷組織生產(chǎn)，均衡生產(chǎn)，減少機(jī)器空轉(zhuǎn)，各種用能設(shè)備是否處在最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，排查生產(chǎn)管理方面的“跑冒滴漏”，提高生產(chǎn)現(xiàn)場的組織管理水平，減少各種直接和間接能耗、物耗損失等。

2.合理分配能源：
不同品種、質(zhì)量的能源應(yīng)合理分配使用，減少庫存積壓和能源、物資的超量儲備，提高能源和原材料的利用效率。

3.加強(qiáng)能源購進(jìn)管理：

提高運(yùn)輸質(zhì)量，減少裝運(yùn)損耗和虧噸，強(qiáng)化計量和傳遞驗收手續(xù)、提高理化檢驗水平，按規(guī)定合理扣水扣雜等。

4.加強(qiáng)項目的節(jié)能管理：

新上和在建、已建項目是不是做了“節(jié)能篇”論證，核算其經(jīng)濟(jì)效果、環(huán)境效果和節(jié)能效益是否達(dá)標(biāo)。

5.規(guī)章制度落實(shí)情況：

企業(yè)能源管理各種規(guī)章制度是否健全合理，是否落實(shí)到位，如能源、物資的招標(biāo)采購竟價制度，對質(zhì)量、計量、定價、驗收、入庫、票據(jù)、成本核算是否嚴(yán)格把關(guān)，要認(rèn)真細(xì)致地排查、分析、診斷問題。一般企業(yè)在管理方面存在的問題比較多，漏洞多，浪費(fèi)大，管理節(jié)能是不花錢的節(jié)能，只要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格制度，就能見效。

2.3能源分析與計劃

使用能源管理系統(tǒng)，可以掌握企業(yè)能源用于何處？是怎么用的？過去能源供耗是增加還是減少？能源供耗是否有季節(jié)性的變化？全廠、每個部門的能源供耗數(shù)據(jù)資料是否完整？能源消耗是否有暫時變化？（下班與上班，休息與工作日等）。為了了解能源利用的長期和短期的趨向，考慮過去的用能結(jié)構(gòu)及其在能源管理項目中的重要性，深入領(lǐng)會以上趨向性問題，對能源管理者來說是有幫助的。能源數(shù)據(jù)的分析包括以下幾個階段：（1）回顧過去能源利用的情況；（2）能量審計；（3）工程分析；（4）經(jīng)濟(jì)分析。

歷史情況的回顧，除揭示能源消耗的某種結(jié)構(gòu)及趨勢外，還為能源審計和其它后繼工作作比較提供了基礎(chǔ)資料。通常展示歷史的能源消耗情況和生產(chǎn)量的關(guān)系是很有用的，這不僅在評價一個特殊工廠或生產(chǎn)工藝時有用，而且能夠為二個廠或幾個廠之間提供比較資料（要注意，這種能耗比較，往往會給人以錯覺。例如，二個相比較的工廠位于不同的氣候區(qū)城，則其能耗就沒有可比性）。

計劃工作是在考慮過去、現(xiàn)在和將來的基礎(chǔ)上制定的，把單位產(chǎn)量的用能稱作為能源指數(shù)（單耗），它取決于工廠生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的性質(zhì)。為了清楚地記錄各方面的用能情況并發(fā)現(xiàn)節(jié)能的可能性，通常要解決：購置能源；轉(zhuǎn)換成的能源；發(fā)生的能源；出廠產(chǎn)品中的能量以及能量損失。

對過去和現(xiàn)在的用能數(shù)據(jù)資料分析完成后，就可以開始制定計劃措施。計劃是必須的，因此公司的節(jié)能管理人員能較早地對如何執(zhí)行項目作出決定。為了明確重點(diǎn)，必須確定有節(jié)能潛力的區(qū)域范圍。給基層管理人員提供工作準(zhǔn)則、方法和意見，從而發(fā)揮他們的創(chuàng)造力，為項目作出重大貢獻(xiàn)。

2.4計量的作用

企業(yè)有完善的能源計量體系，是進(jìn)行科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步的一項基礎(chǔ)工作。實(shí)行定額管理是節(jié)約用能、合理用能、控制能源消耗生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)管理手段。在能源使用全過程的各個環(huán)節(jié)上安裝能源計量器具，各個環(huán)節(jié)上的能源是否按定額消耗就有了依據(jù)。制定生產(chǎn)車間和工段、班組、機(jī)臺的合理操作制度，是企業(yè)節(jié)能的一個重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)流程和工藝參數(shù)的制定水平與能源耗用關(guān)系極為密切。要通過大量的計量數(shù)據(jù)的分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的同時，以單位產(chǎn)品綜合能源消費(fèi)費(fèi)用最少為目標(biāo)，確定最佳工藝流程和參數(shù)控制點(diǎn)，制定出最佳工藝參數(shù)和操作制度，才能使企業(yè)的生產(chǎn)處于最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行，這就要以完備的計量體系為條件。

2.5自動化監(jiān)控基礎(chǔ)

能源計量檢測作為自動化和計算機(jī)控制的第一個環(huán)節(jié)而倍受重視。各種數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確測量和傳遞是自動控制、自動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。良好的能源計量檢測手段，可供計算機(jī)收集、處理、反饋各種能源信息，并提高能源管理的質(zhì)量和速度，可使企業(yè)能源利用經(jīng)常處于最佳狀態(tài)。企業(yè)各種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、能源輸送管線、各種用能設(shè)備的效率、能源利用率、能源損耗量及有關(guān)運(yùn)行的各種能源的參數(shù)測定，是通過必要的計量和計算而得到的。利用這些計量數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，可以找出能源利用上的薄弱環(huán)節(jié)，為對這些設(shè)備進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造提供科學(xué)、準(zhǔn)確、有力的數(shù)據(jù)。

2.6節(jié)能意識

企業(yè)能源管理項目，需要全體人員的支持，特別是最高管理部門的積極支持，這不僅包括批準(zhǔn)所需要資源，而且將說服其他人了解，提高能源利用率從總體上講，是企業(yè)的一項重要任務(wù)。節(jié)能意識愈強(qiáng)，就愈能節(jié)約大量的能源。

2.7節(jié)能目標(biāo)

以初步的能耗量審計為基礎(chǔ)，典型的節(jié)能目標(biāo)涵蓋如下：

每年減少公司耗電量、減少蒸汽使用量、減少燃油使用量、減少天然氣使用量、減少壓縮空氣使用量、減少企業(yè)工廠井水、一次水、自來水的使用量。

2.8適用企業(yè)現(xiàn)狀需求

目前，很多公司在能源計量、統(tǒng)計管理方面較落后于國內(nèi)工業(yè)企業(yè)平均水平，廠內(nèi)沒有進(jìn)行能源統(tǒng)計的各類儀表如：水表、電表、蒸汽表、風(fēng)表等等。日常的采樣數(shù)據(jù)基本靠人工到現(xiàn)場手抄，并逐級統(tǒng)計、上報，達(dá)不到實(shí)時性、實(shí)控性、準(zhǔn)確性、并且每次統(tǒng)計上來的數(shù)據(jù)還需要增用大量的人力資源來進(jìn)行較為復(fù)雜的運(yùn)算過程，工作效率低，不能滿足大范圍的數(shù)據(jù)采集需要，也有些企業(yè)、單位目前已把部分能源數(shù)據(jù)通過技術(shù)手段，接入PLC、DCS上位系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，但一般這樣的設(shè)備都布置在現(xiàn)場主控室里，如公司高管和調(diào)度中心想了解能源的供耗情況，就需要到現(xiàn)場或電話詢問的方式才能了解情況，實(shí)效性很差，并且有的公司結(jié)構(gòu)中，PLC、DCS這樣的系統(tǒng)數(shù)據(jù)都掌握在車間儀表主任或儀表工的手里，這其中就難免會出現(xiàn)漏量、改量的行為，導(dǎo)致公司管理由下到上的瞞報、謊報，常年累月的缺陷對企業(yè)造成了巨大損失。因此，建立企業(yè)能源管理系統(tǒng)，是深化企業(yè)管理、維護(hù)企業(yè)的正常運(yùn)營具有重要意義。


3組織與結(jié)構(gòu)

紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源管理系統(tǒng)，是集自動化智能技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線原理技術(shù)等各項專業(yè)技術(shù)為一體，利用紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)終端，將水、電、汽、風(fēng)、石油、天然氣等各類能源、物料數(shù)據(jù)實(shí)時采集到前置機(jī)，根據(jù)用戶需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳或動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。實(shí)現(xiàn)了由計算機(jī)集中數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計報表、打印等功能；并且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)通過高層授權(quán)后都可以查詢整個系統(tǒng)的計量管理情況。采用本系統(tǒng)能及時了解整個系統(tǒng)的能源、物料供耗情況，最大限度地提高能源和物料的利用率，從而達(dá)到全面節(jié)能降耗的目的，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)時數(shù)據(jù)庫是能源計量管理系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理和數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理，完成與設(shè)備數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。

3.1系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

各站結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述如下：

1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)站：系統(tǒng)內(nèi)最底層的數(shù)據(jù)來源，通常有儀表、儀器設(shè)備，DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及無自動采集源需要人工行為錄入的數(shù)據(jù)端構(gòu)成。

2、隔離集中站：前置機(jī)、串口服務(wù)器等數(shù)采端設(shè)備安置點(diǎn)，此處體現(xiàn)出分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，極大的減輕服務(wù)器數(shù)采系統(tǒng)的負(fù)載量與數(shù)據(jù)量，維護(hù)管理簡單易控。

3、數(shù)據(jù)中心站：能源系統(tǒng)所有涉及到的數(shù)據(jù)集中站，管理著底層設(shè)備數(shù)據(jù)及人工錄入數(shù)據(jù)的匯總、分析、存儲、調(diào)用、轉(zhuǎn)儲等一系列主要功能。

4、外界交流站：提供對外系統(tǒng)的接口功能，可以通過關(guān)系數(shù)據(jù)表模式進(jìn)行接口開放，或者按照標(biāo)準(zhǔn)的OPC DA通訊協(xié)議等進(jìn)行接口開放，還可調(diào)用軟件的DbAtl.dll動態(tài)連接庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

5、系統(tǒng)邏輯站：平臺結(jié)構(gòu)規(guī)劃、功能模塊設(shè)計、代碼編寫開發(fā)、業(yè)務(wù)流程等一系列邏輯性組織的主要工作。

6、人機(jī)界面站：也可稱之為客戶端，屬于能源系統(tǒng)為使用者開辟的一個窗口，通常使用IE瀏覽器進(jìn)行訪問，用戶可以在此處登陸能源管理系統(tǒng)并使用。

3.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

詳細(xì)介紹如下:

最終用戶：公司局域網(wǎng)內(nèi)的用戶可以通過瀏覽器在調(diào)度中心、辦公室、會議室等工作地點(diǎn)進(jìn)行訪問，擁有手機(jī)的用戶還可以接受能源系統(tǒng)發(fā)來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)報警信息。

中央服務(wù)群：此處放置著上層應(yīng)用的各類硬件設(shè)備，通常位于公司的信息中心機(jī)房內(nèi)。

分布式結(jié)構(gòu)：按照區(qū)域、部門、車間或工段，以分布式結(jié)構(gòu)分配前置數(shù)采機(jī)進(jìn)行管理，有效的緩解數(shù)采端的負(fù)載壓力，隔離計算機(jī)病毒，增加系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，給系統(tǒng)管理與維護(hù)增加了便捷。

數(shù)字采集：全稱數(shù)字信號采集，這種采集方式通常是需要儀表端的變送器支持?jǐn)?shù)字通訊協(xié)議才可實(shí)現(xiàn)，一般情況下，數(shù)字信號是以二進(jìn)制來表示的，有效的加強(qiáng)了通信的保密性，提高了抗干擾能力，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集的安全與準(zhǔn)確性，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號的應(yīng)用也日益廣泛。很多現(xiàn)代的媒體處理工具，尤其是需要和計算機(jī)相連的儀器都從原來的模擬信號表示方式改為使用數(shù)字信號表示方式。

模擬采集：全稱模擬信號采集，屬于傳統(tǒng)的數(shù)采方式，一般情況通過4-20mA電流進(jìn)行傳輸，指最小電流為4mA,最大電流為20mA。這類傳統(tǒng)的采集方式對于計算機(jī)來說，并不能直接進(jìn)行通訊，需要一些介質(zhì)來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如帶數(shù)字輸出的計算儀這類設(shè)備等，并且通訊協(xié)議最好是標(biāo)準(zhǔn)的公開協(xié)議。

人工數(shù)據(jù)：系統(tǒng)對非自動采集數(shù)據(jù)開通的一道橋梁，如廠內(nèi)的機(jī)械表、或沒有輸出信號的儀表儀器、人為化驗、人為計算的數(shù)據(jù)等，都可通過此模塊進(jìn)行錄入。

控制系統(tǒng)：現(xiàn)場中控室的數(shù)據(jù)上傳，主要由DCS控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)組成，通常會使用標(biāo)準(zhǔn)的OPC、DDE通訊協(xié)議，在數(shù)采的工作執(zhí)行前，需要落實(shí)提供數(shù)據(jù)的一方（被采端）支持并已提供調(diào)試可用的OPC Server等，如果涉及到非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也應(yīng)提前協(xié)商該協(xié)議是否可具備開發(fā)與采集條件。

紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源計量管理系統(tǒng)旨在為全國的大中小型企業(yè)提供一套集企業(yè)能源管理、能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計于一體的信息化平臺。該系統(tǒng)將“科學(xué)計量、管理節(jié)能”的概念引入到企業(yè)管理中，系統(tǒng)利用計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場自動化技術(shù)組成一個綜合的能源管理網(wǎng)絡(luò)，將耗能設(shè)備進(jìn)行依級別分部門、分用途獨(dú)立計量，實(shí)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)自動采集。對各計量點(diǎn)、區(qū)域?qū)崿F(xiàn)能源在線動態(tài)監(jiān)測、能源匯總分析、故障自動報警、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表自動生成等。為能源合理調(diào)配提供根據(jù)，為能源自動化管理提供手段，為系統(tǒng)地節(jié)能降耗考評提供科學(xué)的依據(jù)。

4系統(tǒng)功能

4.1前端數(shù)采

4.1.1關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)站內(nèi)采用國內(nèi)外最專業(yè)的串口終端服務(wù)器將現(xiàn)場以星型布線方式連接各采集點(diǎn)（計量用儀表），站間由光纖以太網(wǎng)經(jīng)TCP/IP傳輸數(shù)據(jù)；為了使采集數(shù)據(jù)過程中信號穩(wěn)定，此處沒有應(yīng)用總線型布線，由于此方法對各采集點(diǎn)、各類型儀表和通訊協(xié)議互有干擾，維護(hù)難，分支節(jié)點(diǎn)故障查找難。因此紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫能源計量管理系統(tǒng)應(yīng)用了星型布線方式，它具有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，便于管理；控制簡單，延遲時間較小，傳輸誤差較低。保證了現(xiàn)場設(shè)備穩(wěn)定、連接可靠、互不干擾等諸多自動化行業(yè)一直追求的目標(biāo)。并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字采集。簡單說，就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號，提高設(shè)備的智能化水平。全局的光纖以太網(wǎng)傳輸又保證了信息量、實(shí)效性、實(shí)時性、低成本的企業(yè)管理目地。

如上圖,布線要求,數(shù)據(jù)采集的時候，是按照分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。所以為了信號傳輸?shù)姆�(wěn)定， 最好是按照區(qū)域劃分儀表。一般情況下，某個區(qū)域的所有儀表都要集中布線到區(qū)域內(nèi)的某匯聚點(diǎn)位置上，每塊儀表到這個點(diǎn)的距離按照485傳輸協(xié)議原理來說是800到1200米。但考慮廠內(nèi)信號干擾問題，我們實(shí)際建議是在控制在300米范圍內(nèi)。

網(wǎng)絡(luò)要求：根據(jù)儀表劃分的區(qū)域，所有匯聚點(diǎn)都要布置網(wǎng)絡(luò)傳輸點(diǎn)，并且保證該傳輸點(diǎn)要與信息中心或服務(wù)器機(jī)房網(wǎng)絡(luò)通訊暢通。

4.1.2數(shù)據(jù)處理技術(shù)

4.1.2.1實(shí)時采集數(shù)據(jù)

能源管理系統(tǒng)的前置機(jī)支持最小采集周期單位是毫秒級，保證了各能源品種如水、電、汽、風(fēng)等能源的瞬時值、累計值、溫度、壓力各參數(shù)的實(shí)時采集效果，并且實(shí)現(xiàn)了各類能源品種計量數(shù)據(jù)的分站、分類、分級匯總。

4.1.2.2多采集渠道

對于大多數(shù)企業(yè)來說，由于各部門、車間的建造與擴(kuò)建有時間之差，施工單位也不一樣，自動化標(biāo)準(zhǔn)程度并不能保證一致性，這就導(dǎo)致用于計量的一次設(shè)備或控制系統(tǒng)種類繁多，數(shù)據(jù)上傳所需要的通訊協(xié)議不計其數(shù)，對數(shù)據(jù)采集造成了巨大的障礙。紫金橋公司憑借著組態(tài)軟件與實(shí)時數(shù)據(jù)庫兩套主打產(chǎn)品擁有多年的技術(shù)經(jīng)驗，與各類自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)無數(shù)次的對接，目前所成熟的驅(qū)動接口通訊協(xié)議有近千種，在行業(yè)中遙遙領(lǐng)先，同時還支持的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議如：OPC、DDE、MODBUS、DL645等等。因此，能源管理系統(tǒng)會讓企業(yè)更換儀表設(shè)備的數(shù)量達(dá)到最小值。

4.1.2.3故障處理

當(dāng)采集過程中，儀表設(shè)備或線路出現(xiàn)故障時，前置機(jī)會按照設(shè)置的查詢周期不間段的對當(dāng)前采集鏈路進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測設(shè)備或線路恢復(fù)正常時，驅(qū)動程序會自動重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，故障恢復(fù)檢測的最大時間為45天。如果故障問題在45天內(nèi)還沒有處理，系統(tǒng)才會認(rèn)定設(shè)備為失效狀態(tài)并停止進(jìn)行采集。

采集故障時，前置采集系統(tǒng)還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)清零、保持原值、系統(tǒng)故障值、用戶自定義數(shù)值等操作。滿足了不同行業(yè)不同專業(yè)對數(shù)據(jù)處理的要求。

4.1.2.4能源電量處理

我們在采集智能電表的過程中，常常遇到電表上顯示止碼量并非電量數(shù)據(jù)，需要乘以電流互感器變比，才是實(shí)際的電量，通過前置數(shù)采機(jī)軟件中的運(yùn)算點(diǎn)類型，可以解決此問題，它的工作原理是通過驅(qū)動發(fā)送指令到儀表設(shè)備,后者返回的數(shù)據(jù)值增加一條運(yùn)算操作符與常量，可以把返回的數(shù)據(jù)按照加、減、乘、除、乘方、取余其中一個方式與預(yù)定義好的常量進(jìn)行運(yùn)算，得到的最終結(jié)果就是處理后的數(shù)據(jù)，也是在系統(tǒng)中所顯示、存儲的數(shù)據(jù)值。

4.1.2.5負(fù)荷正反向處理

一般情況下，許多企業(yè)在做廠內(nèi)平衡驗證時，總是發(fā)現(xiàn)電量的負(fù)荷時而平衡，時而不平衡，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是由于某些設(shè)備的供電方向發(fā)生變化，導(dǎo)致整體平衡結(jié)構(gòu)中供量突然增加，反之耗量突然減少，也可能供量突然減少，耗量突然增大,這樣一來會導(dǎo)致平衡驗證的偏差值出現(xiàn)報警，對此問題，紫金橋能源管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了解決辦法，通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫后臺數(shù)值改變功能，進(jìn)行了對正反累計量的判斷，應(yīng)用此方法有效的獲取了電量計量設(shè)備的供電方向問題，該項處理也支持多設(shè)備的同步判斷。

4.2平臺應(yīng)用

4.2.1實(shí)時數(shù)據(jù)

實(shí)現(xiàn)了各類能源計量數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測。數(shù)據(jù)顯示畫面根據(jù)不同區(qū)域進(jìn)行劃分，每個區(qū)域作為一個獨(dú)立的單元，實(shí)時顯示現(xiàn)場各采集點(diǎn)的計量值。該畫面的特點(diǎn)是能夠集中管理所有采集點(diǎn)，畫面 簡潔，可對各參數(shù)進(jìn)行直觀地比較，方便查看各參數(shù)是否異常，如下圖：

數(shù)據(jù)展示主要含兩類：最原始二次表數(shù)據(jù)（單獨(dú)某個計量儀表儀器）和經(jīng)計算后的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（組合若干二次表數(shù)據(jù)后的結(jié)果，要帶相應(yīng)計算公式）；生產(chǎn)過程監(jiān)視對一次水、冷凝水、污水、蒸汽、風(fēng)量、電量等瞬時流量、當(dāng)日累積量及以上數(shù)據(jù)的供、耗在線顯示，滿足生產(chǎn)管理者對能源流公網(wǎng)系統(tǒng)的全面、及時掌控。支持調(diào)度人員的點(diǎn)檢和巡檢實(shí)現(xiàn)調(diào)度員以及各部門對生產(chǎn)各部所屬車間一次水、蒸汽、冷凝水、污水、電量電負(fù)荷、風(fēng)量的日常檢查和記錄，通過在線實(shí)時顯示即可達(dá)到要求。

4.2.1.1趨勢分析模塊

實(shí)時數(shù)據(jù)的擴(kuò)展功能，對實(shí)時數(shù)據(jù)中所顯示的能源數(shù)據(jù)生成趨勢曲線進(jìn)行分析，并調(diào)度監(jiān)督生產(chǎn)部門，已達(dá)到節(jié)能減排的目的。優(yōu)化調(diào)度，根據(jù)能源日耗波動圖既峰、谷分析及預(yù)警，直觀的給調(diào)度人員實(shí)施能源平衡協(xié)調(diào)，合理安排各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)控制。

通過雙擊實(shí)時數(shù)據(jù)界面中的某參數(shù)瞬時量或負(fù)荷，會擴(kuò)展對該參數(shù)的瞬時量趨勢分析圖，使用此功能來分析能源供量、耗量情況，同步實(shí)時數(shù)據(jù)庫中采集到的最新數(shù)據(jù)，同時能夠拖動游標(biāo)定位到當(dāng)前時間前一時刻，在坐標(biāo)軸縱軸顯示該時刻各個區(qū)域的瞬時流量值。 歷史趨勢主要功能為在指定的時間范圍內(nèi)顯示歷史流量的趨勢圖，能夠拖動游標(biāo)定位到某一時刻，在坐標(biāo)軸縱軸顯示該時刻各個區(qū)域的歷史流量值。在坐標(biāo)軸底下有一排按鈕進(jìn)行歷史趨勢追憶的設(shè)置，可向前向后追憶固定的時間，亦可通過曲線時間設(shè)置對話框指定起始時間和結(jié)束時間。趨勢分析還可以進(jìn)行若干參數(shù)的對比及參照。比方：查看2部1車間耗電量后，點(diǎn)擊增加對比按鈕，添加2部2車間耗電量。通過以上操作，即可在畫面中分別顯示1車間與2車間的耗電量對比趨勢，幫助用戶分析現(xiàn)場情況，以做出相應(yīng)對策。

4.2.1.2能耗計算模塊

實(shí)時數(shù)據(jù)的擴(kuò)展功能，按公司級、部門級、車間級劃分，實(shí)現(xiàn)能源供耗計算，以直觀的柱型圖、曲線圖進(jìn)行顯示，增加了統(tǒng)計工作的效率性、準(zhǔn)確性。通過雙擊實(shí)時數(shù)據(jù)界面中的某參數(shù)累積值，會擴(kuò)展該參數(shù)的各類能耗計算結(jié)果。（包括：水、電、汽、風(fēng)每月的日耗量，產(chǎn)量。每年的月耗量，產(chǎn)量等）借助計算機(jī)快速的運(yùn)算處理，替代了傳統(tǒng)的人工算盤、人工手算、人工計算器。滿足了工作人員及時了解能源產(chǎn)耗情況。避免了公司領(lǐng)導(dǎo)收到下屬偽造工作內(nèi)容的辦法。為各崗位提供了感受發(fā)展信息化建設(shè)的便利。

圖1

計算信息除了常用的合計、平均值、最大最小值外，還可以統(tǒng)計出其他數(shù)學(xué)計算結(jié)果。

例如：
實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)差如：S=[(A-D)平方+(B-D)平方……./n]開根號，其中D為平均值、n為數(shù)組個數(shù)、AB等為數(shù)組元素。

眾數(shù)：統(tǒng)計集合數(shù)據(jù)內(nèi)有重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)最多的值進(jìn)行現(xiàn)實(shí)，否則為返回空。

中位數(shù)：將數(shù)據(jù)按照從小到大或從大到小的順序排列，如果數(shù)據(jù)個數(shù)是奇數(shù)，則處于最中間位置的數(shù)就是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)；如果數(shù)據(jù)的個數(shù)是偶數(shù)，則中間兩個數(shù)據(jù)的平均數(shù)是這組數(shù)據(jù)的中位數(shù)。它的求出不需或只需簡單的計算。

圖2

4.2.2結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)流程分布圖以實(shí)際地理空間作為背景，并能夠以動畫的形式描述整個數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的組成及分布情況。在該模塊中可查看到當(dāng)前的各參數(shù)數(shù)采實(shí)時值，如數(shù)據(jù)采集覆蓋了某些關(guān)鍵閥門與開關(guān)信號后，既能在結(jié)點(diǎn)上顯示設(shè)備狀態(tài)是否正常。

在結(jié)構(gòu)圖中，每一個部門或車間結(jié)點(diǎn)都有當(dāng)前瞬時能源供耗量、當(dāng)日或當(dāng)月累積量數(shù)據(jù)。該功能很明顯的描述了本部門與下屬車間的能源計量點(diǎn)邏輯關(guān)系。廠內(nèi)整體的能源管理結(jié)構(gòu)一覽無余。滿足公司能源流查詢，按一次水、風(fēng)、蒸汽、電、污水、冷凝水能源流數(shù)據(jù)分類查詢，分別呈現(xiàn)公司級、部門級和車間級的總供/耗情況； 

4.2.3歷史數(shù)據(jù)

歷史數(shù)據(jù)管理是對調(diào)取以往所產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會定時從終端數(shù)據(jù)庫存入自動采集數(shù)據(jù)，并能夠查詢數(shù)據(jù)庫中保存的所有歷史數(shù)據(jù)，查詢的時間間隔和時間范圍可由用戶指定，查詢后的數(shù)據(jù)以歷史時間相對應(yīng)。

查詢條件有起始時間、結(jié)束時間、間隔時間、以及想要查詢的能源參數(shù)。還可以擴(kuò)展此模塊功能，加入組查詢，根據(jù)不同組織機(jī)構(gòu)劃分組，每個組都有自己的瀏覽權(quán)限，按照登陸用戶不同，統(tǒng)計并羅列權(quán)限范圍內(nèi)所能查看的公司重要能源計量信息。另外，結(jié)果數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)查詢后導(dǎo)出文本做為工作依據(jù)。

為了方便用戶，此處在查詢結(jié)果最后一行增加了時間范圍內(nèi)差量的計算，該計算是以結(jié)束時間的數(shù)值減去起始時間的數(shù)值，對于能源累積分析時，該計算值就是時間范圍內(nèi)的供耗累積量。

4.2.4報表管理

自動生成各能源數(shù)據(jù)的報表。系統(tǒng)按照各公司工藝、能源參數(shù)、用戶需求不同，切合每家公司與生產(chǎn)部門的情況，定制開發(fā)統(tǒng)計匯總表單，開發(fā)獨(dú)有的報表進(jìn)行管理，根據(jù)用戶定義的周期基準(zhǔn)時間，生成日報表、月報表、年報表等。報表暫按如下種類：

1)查詢能源消耗日報

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照設(shè)定日期范圍查詢能源供耗數(shù)據(jù)。

2)查詢能源消耗周報

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照設(shè)定每周條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。

3)查詢能源消耗月報

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照設(shè)定月份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。

4)查詢能源消耗季報

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照設(shè)定季份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。

5)查詢能源消耗年報

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照設(shè)定年份條件查詢能源供耗數(shù)據(jù)。

報表返回結(jié)果后，支持導(dǎo)出文本文件功能，便于工作交流。通常，日報表在每天0點(diǎn)整即生成前一天數(shù)據(jù)、月報表在每月最后一天的上午8點(diǎn)整生成本月數(shù)據(jù)、年報在每年公歷最后一天上午8點(diǎn)整生成本年數(shù)據(jù)。以上時間支持按各公司扎帳時間進(jìn)行調(diào)整。報表示意圖如下：

紫金橋能源管理系統(tǒng)，可達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)：

1）日常報表信息查詢：公司、生產(chǎn)部各類能源流技術(shù)報表查詢。

2）成本管理，本系統(tǒng)輸入給SAP準(zhǔn)確的能源供耗計算量。后者對生產(chǎn)部各主導(dǎo)產(chǎn)品單 位產(chǎn)品能耗實(shí)施計算和分析，分析其降或超情況。由各生產(chǎn)部以此制訂預(yù)防措施，穩(wěn)定生產(chǎn)成品控制。符合同產(chǎn)品2條生產(chǎn)線要求的，實(shí)施同品種主導(dǎo)產(chǎn)品單位產(chǎn)品能耗實(shí)施計算和分析，為能耗高生產(chǎn)線制訂預(yù)防措施、節(jié)能技術(shù)改造奠定基礎(chǔ)提供給SAP精準(zhǔn)、有效、無誤的能源計量數(shù)據(jù)，用于計算成本。

3）實(shí)現(xiàn)自動合成并輸出——節(jié)能減排目標(biāo)完成情況報表、節(jié)能辦生產(chǎn)能源消耗日報。

4）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)日報表自動合成并輸出——各類表報明細(xì)如下圖：

5）實(shí)現(xiàn)自動合成并輸出——能源平衡報表：

24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)蒸汽供、耗平衡表。

24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)風(fēng)量供、耗平衡表。

24小時動力部、生產(chǎn)系統(tǒng)電量供、耗平衡表。

24小時生產(chǎn)系統(tǒng)污水、冷凝水平衡表。

24小時生產(chǎn)系統(tǒng)一次水供、耗平衡表。

4.2.5平衡驗證

根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，分析供、耗結(jié)點(diǎn)的累積平衡關(guān)系。在經(jīng)過了前期覆蓋所有計量結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集后，能源管理系統(tǒng)在后臺實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)供、耗關(guān)系進(jìn)行計算，把計算后的結(jié)果實(shí)時響應(yīng)給公司各崗位相關(guān)責(zé)任人，平衡驗證關(guān)系圖如下：
 
所示圖片為電、汽、風(fēng)、污水、一次水五類能源平衡，每一類分別實(shí)時展示出公司：

1）當(dāng)前瞬時量供、耗平衡關(guān)系與實(shí)時偏差率。

2）當(dāng)日累積量供、耗平衡關(guān)系與實(shí)時偏差率。

3）當(dāng)月累積量供、耗平衡關(guān)系與實(shí)時偏差率。

該項功能對調(diào)度人員的過程操作與調(diào)整有著很大的支持，根據(jù)一次水、蒸汽、污水、電、風(fēng)在線負(fù)荷、供、耗平衡，找出最大的耗量或最小的耗點(diǎn)，并對其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

同時，平衡驗證支持報警和預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)對五類能源供、耗偏差率的報警，當(dāng)偏差率超過能源指標(biāo)的上下線時，畫面中會有報警閃爍提示功能。或根據(jù)月度平均值進(jìn)行預(yù)警，具體分兩個層次：一層是公司對總水量預(yù)警；按日和月度總水量限額控制。另一層是對排放量累積計算，按上限設(shè)定值進(jìn)行對比分析，當(dāng)符合接近上限設(shè)定值范圍內(nèi)時，予以預(yù)警提示。

4.2.5.1能源比例分析

平衡驗證擴(kuò)展功能，顯示當(dāng)前瞬時、當(dāng)日累積、當(dāng)月累積各生產(chǎn)部所在公司電量、蒸汽、風(fēng)量、污水、一次水的比例及其分配圖（餅圖），如下圖：

在餅圖中，分別列出了公司總量與下屬各部門的分量情況，查詢后，還可以看到右側(cè)的當(dāng)前供、耗量與計劃量的對比，是否超出預(yù)定計劃會在主型分布圖中一覽無余。除實(shí)時顯示能源數(shù)據(jù)外，也可以調(diào)取歷史數(shù)據(jù)以餅圖的形式進(jìn)行查詢，方便了公司主要領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)各生產(chǎn)部門之間的能耗分配。

4.2.6報警信息

能源管理的報警信息主要以數(shù)采設(shè)備的工作是否正常為主，在前面我們已經(jīng)介紹了底層的數(shù)采結(jié)構(gòu)，這個環(huán)節(jié)中每個獨(dú)立采集的儀表儀器都會有通訊狀態(tài)，該設(shè)備是否處于正常采集在報警信息中都有記錄，每臺用于分布式采集的集中站（前置機(jī)）也會有數(shù)據(jù)源傳輸狀態(tài)進(jìn)行記錄。如下圖：

 
通過報警信息的反饋，可以使得工作人員了解目前系統(tǒng)中有哪些結(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)為無效的，如此可以避免在能源管理系統(tǒng)中有錯誤的點(diǎn)存在。

另外能源管理系統(tǒng)可以給關(guān)鍵的能源結(jié)點(diǎn)設(shè)定報警限值，根據(jù)參數(shù)限值能源供耗的突發(fā)狀態(tài)，在數(shù)據(jù)庫中提供報警提示、記錄故障時間及內(nèi)容。實(shí)時報警可跟蹤最新的報警數(shù)據(jù)，實(shí)時反映各采集點(diǎn)的實(shí)時瞬時量的低報、高報等信息，并保存報警信息以供隨時查詢。

4.2.7用戶管理

為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，保證公司生產(chǎn)信息不外漏，紫金橋能源管理系統(tǒng)可以對使用者進(jìn)行集中管理與權(quán)限劃分，用戶需要登陸后才能看到權(quán)限范圍內(nèi)的相關(guān)信息。此功能只為有需求的企業(yè)特殊提供。

4.2.8事件記錄

在能源系統(tǒng)關(guān)系庫后臺，存貯著一些系統(tǒng)上過程事件記錄，如：用戶登陸信息、退出信息、人工錄入信息、通訊狀態(tài)等。方便系統(tǒng)管理員查詢分析。

4.2.9公式分解

能源管理系統(tǒng)中，公司級別的數(shù)據(jù)是由各部門合計組成，部門級別的數(shù)據(jù)是由各車間合計組成，車間級別的數(shù)據(jù)是由各儀表儀器設(shè)備組成，還有些數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)是在其他組織中抽取數(shù)據(jù)的。這種繁瑣的結(jié)構(gòu)公式，通常無法完全記住，因此，系統(tǒng)提供了方便用戶的公式分解功能，只要用戶輸入一個計量結(jié)點(diǎn)編碼后，系統(tǒng)就會自動解釋該結(jié)點(diǎn)下所有關(guān)聯(lián)的公式并逐級進(jìn)行分解。如下圖：

通過解析后，使用者可以非常容易對總結(jié)點(diǎn)、分支結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)源頭的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。節(jié)省了查詢公司能源組成部分的時間，進(jìn)一步提高工作實(shí)效性。

4.3軟件核心技術(shù)

4.3.1斷點(diǎn)續(xù)傳

斷點(diǎn)續(xù)傳功能是為保證整套系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完成性而設(shè)計的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷或其他原因?qū)е路��?wù)器與前置機(jī)通訊中斷后，在前置機(jī)上會記錄中斷的時間。當(dāng)通訊恢復(fù)后，雙方會自動恢復(fù)中斷的這段時間數(shù)據(jù)。這樣就增加了平臺使用的可靠性。
 

4.3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲

該功能是為數(shù)據(jù)庫之間自動轉(zhuǎn)儲做的調(diào)度程度，目的就是有效的把現(xiàn)場采集的實(shí)時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中（如：SQL Server）以數(shù)據(jù)表的方式進(jìn)行保存。另外，還有一項主要任務(wù)就是對外接軟件或平臺提供一個開放式的接口，這樣可以實(shí)現(xiàn)紫金橋企業(yè)能源管理系統(tǒng)對各類ERP或其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，保證了公司能源數(shù)據(jù)在內(nèi)部的信息流通，及時有效。

5未來方向

隨著社會的迅速發(fā)展，企業(yè)創(chuàng)新環(huán)保、節(jié)能減排也是國家一貫所支持的，對于信息化的建設(shè)也會是未來各家企業(yè)的發(fā)展趨勢，紫金橋公司會不斷提高自身的水平，提供能源管理系統(tǒng)更完善的解決方案，把企業(yè)增效節(jié)能示為重點(diǎn)發(fā)展方向。為廣大企業(yè)群體做出優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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