廣東綠巨人科技能源管理中心
監控及配電智慧型工程實施.技
術方案2016.3
在我國的能源消耗中，工業是我國能源消耗的大戶，能源消耗量佔全國能源消耗總量的
70%左右。《中共**關於制定國民經濟和社會發展第十乙個五年規劃的建議》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，也是我國「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， 也是我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資料獲取系統，對能源**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扎下堅實的資料基礎，同時方便企業的計量和成本核算工作。
能源資料具有標準化、專業化、科學化、時效性強的特點，採集難度較高。同時，考慮到能源資料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資料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、可進行遠端資料交換、可用性強的需求。
企業認識到資料資料對於企業管理的重要性，並採用各種儀器、儀表對能源資料進行採集，並派專人對儀器、儀表、與採集的資料進行現場維護、抄取，並逐級統計、上報，建立資料庫對資料進行管理。這樣的缺點是手工操作效率低，不能滿足大範圍的資料採集需要。 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乙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）資料採集，供水水壓，水溫等實時資料採集，各個分廠供水用量資料採集， 其他相關獨立核算部門資料採集等。各個分廠產品產量採集等。動力分廠實時供給資料採集， 動力分廠生產各種能源產品實時資料採集或登記等。
其他各種能源的總廠供給資料和各個獨立核算單位的供給資料採集或記錄。 由於企業能源管理是乙個複雜和龐大的計算機資訊化系統。這需要企業內部完善的企業區域網（intranet）系統的有力支援。
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，所採用的通訊協議不一致，各個企業所採用的計量裝置也千差萬別，各個企業和分廠車間的不同能源系統也不盡相同。因此，我們採用統一管理介面，分別採集的方法。在下面系統結構中我們會詳細介紹。
企業能源管理系統是依託計算機網路技術、通訊技術、計量控制技術等資訊化技術，實現能源管理、能源排程、能源計量的數位化、網路化和空間視覺化，完善能源基礎資料體系，為重點能耗企業建立一套科學完善的能源利用監督、管理、評價體系，創新能源管理模式，
系統的總目標是：採用智慧型技術組建資料庫、構建智慧型化的能源管理資訊系統，實現對重點能耗企業能源利用狀況進行實時、準確的動態監管，以現代技術手段加強節能管理，加大節能監管力度，提企業節能工作的管理水平。
通過該系統的實施，能夠達到以下幾個目的：
一是實現兩個層次的服務，即一方面為企業領導提供直觀、簡明、快捷的資料資訊查詢和決策支援服務；另一方面是為相關管理部門實現企業能源消耗情況的動態資料和資訊共享服務。
二是系統的執行能夠充分利用現代網路技術和資料庫，通過與企業生產網路平台的對接，實現資訊快速傳遞、共享、管理和應用。
三是利用數學模型、**和預警、資料倉儲和資料探勘等理論方法和技術對有關資料進行深入的加工處理及分析，以提高監控資料的應用水平。
3.2系統需求
企業能源管理系統包括能源資訊管理中心控制系統(ems系統)、供電排程自動化系統、供氣監控系統、供水(蒸汽)排程系統、網路建設、計量計費系統。
ems系統負責能源分析，它是基於電力排程、能源排程和計量實時資料的高階分析。
能源監控系統包括能源排程中心(scada)和汽水熱站現地監控。實現對企業能源動力資料的集中處理、影象化顯示及報表列印、越限報警及web發布等功能。
計量計費系統包括計量計費主站和電水氣熱等現地計量，能完成各種能源計量資料的採集，處理，歷史資料儲存，計量計費等功能。
各現地子系統根據實際情況，採用工業級冗餘環形乙太網方式，將資料上傳至電力排程、能源排程、計量主站。
3.3系統構架
3.3.1系統體系架構：
系統設計採用infusion的物件導向、面向服務（oo soa）的archestra架構進行整合，在能源管理資訊系統專用區域網路裡，位於plc /dcs層和erp層間的應用軟體將通過oo soa架構結合在一起。
基於oo soa架構的整合策略
infusion archestra架構的核心是「工廠資料模型」，該模型利用專用的應用軟體，對物理過程的控制和管理進行邏輯表述。
3.3.2 系統邏輯架構
系統在邏輯上分五個部分，即：電力監控、能源監控、計量計費、影象監控、能源分析。這五個部分既相互獨立各成系統，又緊密互聯溶為一體，五個部分協同工作，全面完成全廠的能源資訊管理任務。
3.3.3網路部署架構
3.4系統功能
ems系統是通過先進的網路化、數位化、資訊化技術建立乙個靈活、全面的生產管理平台，以實時資料庫系統為核心，全面、實時、有效地整合生產資料，為作業優化提供依據，實現從生產一線到管理決策，從計畫資訊到車間業務執行，從產品管理到現場操作的資訊無縫整合，使企業能源管理與能源生產使用的全過程有機結合，深度挖掘生產過程的根源性問題，達到生產能力和管理水平的同步提高。
◆ ems軟體架構設計採用網路分布式體系結構，以軟匯流排和元件為基礎共同組成系統底層的資料互動介面，為企業綜合的能源管理提供開放的應用平台。
◆ 系統將企業用能狀況作為監測和管理物件進行規劃設計，資料資訊的建模基於iec61970的cim參考模型定義，並在關係型資料庫上做持久化處理，實現諸多形式能源的統一描述和定義。
◆ 系統參照isa-95mes標準對系統的軟體功能，物理模型、業務流程和生產流程進行定義和部署，將各生產流程中的諸多能源統一歸納集中管理，為企業erp系統、mes系統和相關職能部門的pcs系統提供開放的能源資料介面。
◆ 系統採用創新的單匯流排多協議共享通訊技術，實現與生產現場的pcs系統包括dcs、plc、智慧型監測儀表和計量儀表等的介面設計能夠方便組態，並且可將處在同一地點的多個不同型別的裝置集中後經過單一通道上傳到能源中心系統，做到既節省了通訊設施的建設投資，也能達到可靠通訊的目的。
◆ 系統採用現場資料採集技術採集資料，不再依賴手工錄入，採集並儲存現場的實時資料、對實時及歷史能源資料處理進行系統分析和處理，剝離對人工輸入的依賴性，規避了人工輸入過程中資料出錯的風險，提高了資料的準確性，繪製能源消耗的實時曲線，實時反映能源消耗情況。
◆ 系統通過對能源資料的實時分析，動態跟蹤能源消耗，根據歷史資料，進行資料探勘，並以一定權重**下一生產時間單位生產一定數量的產品所需消耗能源總量，來完成能源**，實現能源購進及生產。
◆ 系統引入能源生產、**動態系統平衡排程的思想，將企業的能源系統自左至右劃分為購入貯存、加工轉換、輸送分配、最終使用四個環節，將能量劃分為供入能量、有性能量、**利用和損失能量四個部分，從統籌規劃的角度方便企業使用者隨時跟蹤能源消耗的流向和利用率。
◆ 系統通過現場能源資料的收集、整理，根據大量歷史資料設定裝置、工段、班組的能源額定值，設定能源額定上限，若實際生產過程中耗能值高於下限，則提示報警，及時提示能耗問題，降低能耗額外損失。
◆ 系統通過現場能源資料的收集、整理、核實；出具各類直觀簡潔的生產報表和圖表，同時按照任務書要求進行相關的計算分析與評審，為耗能企業按照國家規定標準廚具能源審計表。
建立全面的、統一的能源管理系統資料庫：全面、實時的資料是乙個企業能源分析和決策基礎。對於乙個企業來說，能源管理系統的資料採集物件應該包括：
● 總廠各種能源（蒸汽、水、電）用量；
● 生產裝置各種能源（蒸汽、水、電）用量資料及裝置本身的關鍵引數，例如：溫度、壓力等實時資料；
● 各個分廠、車間、工組各種能源（蒸汽、水、電）用量資料及相關產品的產量；
● 其他相關獨立核算部門各種能源（蒸汽、水、電）用量資料及相關產品的產量；
因此，企業能源管理需要建立乙個以工業現場網路和企業管理網路一體化的計算機資訊化系統，同時需要與企業其他應用系統（如企業內部辦公系統）緊密結合，協調完成企業能源的管理工作。
由於能源管理系統涉及範圍廣、數量和類別較多，所採用的通訊協議不一致，各個企業所採用的計量裝置也千差萬別，各個企業和分廠車間的不同能源系統也不盡相同。建立的計算機系統需要統一各種現場協議，建立統一的資料採集平台，為企業能源管理系統的基礎。
系統典型的拓撲結構如上圖所示，各部分功能如下：
1) ems資料層：
● 通過dcs/plc獲取現場裝置的資料，這部分資料分為兩部分：基礎資料和一次資料：基礎資料是直接從dcs/plc的讀取的資料；一次資料是經過簡單處理的資料，例如：
求和、求平均值等。這兩部分資料取出後直接存入ems的資料庫中。
● ems的資料庫分為兩部分：實時資料庫和關係型資料庫，實時資料庫主要儲存變化頻率比較高的現場裝置的歷史資料，關係型資料庫主要儲存變化頻率比較低的現場裝置的歷史資料。
2) 資料訪問層：
● 主要是對原始資料(ems資料庫)的操作層，而不是指原始資料，也就是說，是對資料的操作，而不是資料庫，具體為業務邏輯層或表示層提供資料服務，但是和具體業務完全無關。
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能源管理中心平台建設專案專項資金申請報告
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