基于紫金桥实时历史数据库平台的企业级能源管控中心建设

概述

钢铁工业是国民经济重要基础产业，能源消耗量约占全国工业总能耗的15%，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的14%和17%，是节能减排的重点行业。当前，钢铁行业发展面临严峻挑战和新的发展机遇，传统的粗放型发展模式已难以为继，迫切要求行业企业以节能减排为抓手，积极转变发展方式，利用高新技术和信息化技术改造、提升行业技术管理水平，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。

企业能源管理中心是一项整合自动化和信息化技术的管控一体化节能新技术，是通过对企业能源生产、输配和消耗实施动态监控和管理，改进和优化能源平衡，从而实现系统性节能降耗。为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低成本、实现节能降耗，促进行业平稳、较快、可持续发展发挥重要作用。

建立能源管理系统是《“十二五”中国钢铁企业信息化发展建议》重要内容之一，也是《国务院关于加强节能的决定》（国发〔2006〕28号）和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）中重点支持的主要内容。

一. 系统设计目标

² 通过中心建设，合理规划和完善网络，奠定信息化系统网络基础；

² 通过能源管理系统的建立，实现能源数据的自动收集、集中管控、集中平衡，降低能耗，提高能源的利用率；

² 将现有的计质量数据接入中心平台，为能源调度提供数据支持。

² 构建能管中心平台，实现能源的集中管控。

² 建立能管中心大屏系统，提升甲方对外形象。

总体效果如图1所示。

图1

二.项目概况

紫金桥实时历史数据库系统采用分布式结构，即在公司信息中心设置一台紫金桥实时历史数据库服务器，该服务器负责存储公司所有装置控制系统的生产数据。接口机分布在各装置控制室现场，厂长、总工、科室和车间管理人员通过紫金桥实时历史数据库来了解现场装置的生产情况。在与局域网相连的每个用户的PC机上安装紫金桥客户端软件或直接通过IE来浏览紫金桥服务器中的生产数据。在公司管理层每个办公室的电脑上看到的生产数据与DCS、PLC等系统保持同步，几乎没有时间上的延时。紫金桥实时历史数据库系统是一个可扩展的系统，基于紫金桥实时历史数据库平台，开发全公司各分厂的能源管理信息系统。

软件分布式体系架构如图2所示，系统架构如图3所示。

图2 软件分布式体系架构

图3 系统架构图

架构描述：

Ø 系统分为三层：数据采集层、存储转发层、业务应用层

Ø 数据采集层由各个采集站组成，采集站负责采集各PLC系统、二次仪表、一次仪表、通信控制器等的能源数据和工艺数据。采集软件可以通过各种不用的协议来采集瞬时和累计数据并打包成平台支持的标准数据格式。

Ø 存储转发层主要有主采集服务器（实时历史数据库）、数据库服务器、消息服务器组成，主要负责将各采集站发上来的数据通过消息总线模式转发到消息中间件服务器的同时也可通过数据同步模式进行关系型数据库和（或）工厂历史数据库的级联存储。

Ø 业务应用层主要是负责能源计划、能源实绩、数据监测和控制、统计分析、成本核算及分摊等各种能源系统中的管理功能。

Ø 业务应用层采用B/S模式，任意甲方只需用浏览器就能完成能源系统的监控、管理、维护等操作。

Ø 能源综合报表、决策分析报表可以通过集团网络上传到集团总部的数据中心。

Ø 使用独立的权限系统，分单位、部门、级别、模块等多种方式提供权限管理。

三.网络建设

在钢厂信息化建设中，网络是基础，稳定合理的网络是信息化实施的关键。

全网分为两部分：骨干网络和网络中心。

骨干网络采用核心层、汇聚层、接入层的部署思路。

网络拓扑结构如图4所示：

图4 网络拓扑结构图

四.数据采集系统设计

系统架构如图5所示。

图5 数据采集系统架构

五.能源管理系统功能框架

系统功能框架如图6所示。

图6 能源管理系统功能框架

六.系统建设目标：能源应用可视化

从能源使用的全生命周期角度实现灵活可靠的工业能源过程监控。通过对重要的能源运行数据的集成，建立透明度更高的能源调度与管理平台，在更低能耗、更低排放的水平下获取运行优化和最大化生产力：

Ø 图形化的能源运行 (变配电、煤气柜、发电、锅炉房、给排水、泵站等)

Ø 实时能源介质测量 (电、氮氧氩、蒸汽、压缩空气、煤气、天然气、水等)

Ø 直观历史和实时趋势 (压力、温度、功率、质量等)

Ø 丰富的能源管理报表 (班组、批次、产品、设备能耗报表)

Ø 强大的分析工具 (时间、批次、电能质量分析、功率因数等)

Ø 跨企业的能源使用消耗可视化界面 (设备、车间、分厂、企业、集团等)

Ø 动态实时能源使用消耗状况 (秒、分钟、小时、班组、日、月、年等)

系统应用效果图如图7、图8、图9、图10、图11所示。

图7

图8

图9

图10

图10

图11

七.通过建设能源管理系统，我们将达到的目的
　　1.完善能源信息的采集、存储、管理和利用完善的能源信息采集系统，便于获得第一手运行工艺数据，实时掌握系统运行情况、及时采取调度措施，使系统尽可能运行在最佳状态，并将事故的影响降到最低。在企业能源管理部门的指导下，对能源系统采用分散控制和集中管理。针对能源工艺系统的分散和能源管理要求集中的特点 , 建立能源管理系统可以满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理 , 使企业的能源管理水平适应企业的战略发展需要。
　　2.减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系能源管理系统的建设，可实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，实现能源设备管理、运行管理，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，计效考核，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。
　　3.减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率。大型企业的能源系统规模较大，结构复杂。传统的现场管理、运行值班和检修及其管理的工作量大，成本高。能源中心的建设，将为企业的管理体制改革中发挥重要示范作用。中小企业虽然测量点稍少一些，能源管理将更加直观有效。系统的最终目标可以实现远程抄表统一监控，简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率
　　4.加快能源系统的故障和异常处理，提高对企业性能源事故的反应能力。 能源调度可以通过系统迅速从全局的角度了解系统的运行状况，发现故障点，以便及时采取措施，降低损失。这在能源管理系统非常情况下特别有效。通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境。 能源管系统的建成，将通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解企业的能源需求和消耗的状况，使能源的合理利用达到一个新的水平。为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件。数据是财富，数据可以成为信息，它将为企业的高端能源管理提供现实的可能性。 从上面可以看到，建设能源管理系统对提高能源系统运行和管理的水平，减少能源消耗，提高供能质量，强化和完善能源考核和评价体系， 提高劳动生产率，改善环境质量，从而提高企业产品的市场竞争力，都具有良好的作用和效果。

八.总结

目前，企业能源管理中心技术的发展已从单纯设备监控转向过程和系统综合监控，并继续向管控一体化方向发展；部分钢铁企业着手开展优化节能调度和综合平衡方法的研究，在应用功能上，成功引入预测模型和平衡模型等技术。由于能源利用与环境保护的高度关联性，企业能源管理中心系统将逐步与环境监测系统融合，以实现相互促进、协同管理，这将是未来钢铁企业能源管理中心系统的发展方向。

随着高耗能企业规模的扩大、技术不断进步、信息产业的高速发展，EMS面向生产运行的能源介质(包括水、电力、重油、各种煤气、天然气、蒸汽、压缩空气、氧、氮、氩等)实现能源预测、降低能耗，实时监控的综合能源信息管理平台。此系统平台适用于钢铁、有色冶金、石化、电力、建材、纺织印染、轻工、机械等高耗能生产制造业。

基于紫金桥实时历史数据库平台构建的能源管理信息系统，完善能源信息的采集与存储管理；实现企业级全局能源管理；减少管理漏洞，优化管理流程；降低能源系统运行成本；能源故障快速响应；优化调度节能降耗。

通过紫金桥实时历史数据库平台，建立高质量的、可扩展的能源管理系统，为企业应对发展挑战、环保挑战、建立数字化管理奠定良好基础；从而在竞争激烈的市场利于不败之地！