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摘要：笔者主要从水泥厂建设能源管理中心的重要作用、水泥厂建设能源管理中心的重要作用等方面概述了本文主题，旨在与同行共同学习。
关键词：水泥企业；能源管理系统；OPC 技术NET
一、水泥厂建设能源管理中心的重要作用
1.能源管理中心可为水泥厂提供安全保证
安全是水泥厂管理的第一目标，能源管理中心可根据水泥厂的实际需要，总结了水泥厂安全方面的专家经验，开发了多个功能模块，通过不同的方法、措施，通过多个途径，为保证水泥厂的安全生产服务。
由于大型水泥生产线系统庞大，设备众多，操作运行复杂，发生故障的潜在因素多，一旦出现故障，甚至会导致设备损坏，无论故障大小，都会间接或直接给水泥厂带来经济损失。因此，通过在线仿真系统的故障预测和诊断功能，及早发现系统和设备潜在的故障，预测将来可能出现的异常事件，并及时采取处理措施，可以提高设备和运行的可靠性，确保设备安全、经济地运行，实现节能降耗。
2.能源管理中心是水泥厂高效运行重要支撑
能源管理中心以先进支撑平台和实时历时数据库为计算和分析平台，通过仿真系统、控制系统和管理信息系统的数据贡献，以创新的在线仿真分析技术、历史数据挖掘分析技术、先进诊断优化算法为手段，实现水泥厂的经济运行、安全运行，并减少环境排放。
能源管理中心集管、控于一体，达到精细管理、精确控制的目的。精细管理是基于全面、定量、即时并经分析的信息，使管理者不仅通过信息系统及时掌握水泥厂生产、管理的各个方面的情况，更重要的是，经分析、计算、优化的数据为管理者提供了决策依据和支持。精确控制是在水泥厂已经实现基础自动化基础上，通过能源管理中心建设，为达到降低能耗、煤耗，保证安全，减少环节排放而进行的调整，技术功能包括生料制备、熟料烧成、水泥粉磨、用电分析、耗差分析与诊断、参数异常分析、设备故障诊断等要素。
3.能源管理中心可为水泥厂带来显著的直接、间接效益
（1）通过大量在线分析数据、实时 / 历史数据，实现科学管理、精细管理，使水泥厂物资、检修等过程管理合理、经济，使生产管理的决策及时、准确，实现最佳效益；
（2）于系统分析，优化运行控制，降低煤、电、油、水的消耗，实现直接的经济效益；
（3）在线仿真预警、异常甄别、故障诊断、危险点预控等功能，保障水泥厂安全运行，而安全是水泥厂最大的经济效益。
能源管理中心包括了在线能效分析系统，通过能效分析让用户直观掌握系统运行效率，也提供水泥厂节能运行效果的分析、验证手段。
二、统整体设计
1.系统需求和设计原则
能源管理系统是一种基于网络、计算机等先进信息技术的现代化能源管理平台，可对企业能耗数据进行采集、存储、处理、统计、查询和分析，提供企业用能计划、能耗核算及决策支持，实现企业节能绩效的科学管理和能源效率的持续改进。水泥企业能源管理系统由于能源使用方式、能源消耗种类、企业能源管理要求等方面与其他行业存在差异，因此，在进行系统的设计时，需要重点考虑以下方面：
（1）系统建设成本需求
在水泥企业建设能源管理系统，虽然不存在信息系统建设资金不足和技术不成熟的问题，但是，若对厂区原有的信息化系统进行重新设计开发，重复的系统建设费用和大量监测终端
购买支出无疑会极大的增加水泥企业能源管理系统的建设成本.从投入产出比的角度来看，这样的系统建设方式也是不利于水泥企业能源管理系统大范围的推广应用.因此，在进行方案设计时，应最大程度的挖掘原有信息化系统的效益点与价值点，选择成熟、可靠的系统集成技术，使得原有的信息化系统为新的能源管理系统所用。
（2）系统性能需求
由软件、硬件、多个基础通信网络构成的水泥企业能源管理系统，不仅需要完成企业能源数据的采集、存储、处理等功能，还需要完成企业的能效分析、诊断、评估等功能.因此，为保证系统具有较强的稳定性和可靠性，应尽可能采用成熟的硬件产品和优秀的软件技术。
2.系统总体结构
系统选用微软公司的Visual Studio.NET 作为开发平台.系统总体上划分为表现层、应用层和数据层，表现层主要负责企业用户业务请求的输入和最终业务结果的展现，不负责任何的业务解释和处理，是系统的窗口。
系统的应用层直接为表现层服务服务，其包含实际的业务逻辑，根据用户请求的内容与后台的数据层进行交互，并把最终的产生的结果返回给表现层.应用层是系统的核心层，包含应用服务器、Web 服务器等多类服务器。
数据层主要包含数据服务器和数据采集系统.数据采集系统负责现场能效数据的采集和上传，数据服务器将上传的能效数据进行处理，根据数据库的数据模型存储到特定的区域，并为应用层提供包括数据检索、访问等服务。
采用三层结构的优点是各逻辑层既相互独立又紧密联系，任何一层的改动都不会影响到其它逻辑层的工作，非常有利于系统的扩充。
图 1 水泥企业能源管理系统架构图
3.系统应用部署方式
水泥企业能源管理系统的应用部署方式因企业自身的基础条件、建设资金以及能源管理需求的不同而有差异.对于中小规模的水泥企业，采用集中部署方式有利于系统的快速建设、快速投入运行、能源事件的快速处理；对于生产规模较大，以集团化化运作的水泥企业，采用分散部署的方式，有利于实现各个子公司或各条生产线的能源统一管理。
图 2 集中部署模式
图 3 分散部署模式
三、系统硬软件设计
1.系统硬软件设计
（1）采集终端
系统的现场采集范围主要分为两部分：用电信息采集和用煤信息采集.对电的监测，主要采用三相电能表、电能质量分析仪、功率分析仪等仪器设备来实现.对企业用煤，则选用汽车电子衡和电子称等计量设备进行监测.
（2）采集网络
图 3 企业采集网络
在整个系统中，采集网络下连现场采集终端、上接企业数据服务器，是能源数据的上传和控制信息的下达的通道.采集网络是系统一项关键组成部分。
由于水泥企业现场计量设备种类繁多、驱动程序各异.为获取现场实时的能源信息，针对每个硬件开发一套现场采集软件，无疑会加大系统的建设成本和增加系统的建设周期，这显然是不符合系统的建设原则和要求的。
OPC（OLE for Process Control）是为解决基于Windows 的应用程序和现场过程控制应用之间通讯而产生的一组技术规范和标准.OPC 为各类硬件设备和软件开发者提供了一套标准的接口，可以将底层硬件驱动程序和上层应用程序的开发有效地分隔开，使用统一的数据接口实现了不同设备协议间的数据互访，不仅易于系统维护和升级，而且可以缩短系统的开发时间，因此，利用 OPC 技术构建系统采集网络显然是一个很好的选择。
2.软件系统设计
（1）数据采集软件设计
采集软件主要负责现场采集终端与数据服务器的通讯、能耗数据的实时采集和能耗数据的远传.采集软件与采集网络一起构成数据采集系统.其主要功能包含：①参数配置：对设备编码、通信协议设定、数据采集频率、终端数据存储转发周期数据类型、报警阀值等相关参数进行设置；②能耗实时监测：对企业能源消耗（主要用电和用煤）进行实时监控，并将实时监测的信息上传到数据服务器的实时数据库中；③能源事件报警：根据用户设定的能源计划、能效指标、设备效率报警阀值，对企业的异常能源事件和状态及时发出报警，并将报警的时间和内容上传到数据库服务器的生产信息数据库中。
（2）能源管理软件设计
能源管理软件采用基于面向对象的 VisualStudio.NET 的系统开发环境，可以充分发挥开发平台的可视化设计开发工具箱、公共语言运行库和庞大的公用代码库，快速构建 Windows 应用程序、Web 应用程序、Web 服务和其它各种类型的应用程序，缩短系统的开发时间和难度.能源管理软件的核心功能包括：
①能耗统计：主要分为能源消费统计和产品能耗统计两个部分内容；②能效分析：以同比、环比、排名等方式，可实现对企业总体能耗、分项能耗、设备能耗进行分析，分析时段可提供日分析、周分析、月度分析、季度分析、年度分析以及任意指定时段内的数据分析。分析结果可以通过折线图、柱状图、饼图等多种表现方式予以展现.③用电负荷管理：主要分为企业用电负荷管理和负荷预测.主要根据大量用电负荷数据，对企业的负荷进行分类，通过用户电力负荷预测模型，预测短期或中长期负荷变化.④用能决策：根据耗能设备日、月、季、年用能的变化规律，结合能效指标和节能案例，系统诊断能源消耗、挖掘节能潜力并给出节能指导意见。
结语
基于 OPC 技术构建的采集网络，不仅可以满足系统对于企业电能数据实时采集的需求，还可以方便构建与企业 DCS 系统以及水泥企业余热发电系统进行数据交换和共享的接口，从而为企业实现全局性能耗分析、用能优化控制提供了可能.采用基于.Net 多层体系架构技术开发的水泥企业能源管理系统，为水泥企业提供了一个数字化的能源管理的信息化平台，可以实现对企业能耗数据管理、用能计划管理、多维度能效分析、能效对标管理、能效诊断和评估的功能.该设计方案，在满足水泥企业能源管理建设需求和建设目标的同时，可实现系统的快速建设，以及根据企业的能源管理需要，实现系统的良好扩展。
参考文献：
[1]蒋明麟.我国能源形势与水泥工业的节能任务.建材发展导向，2007.
[2]新疆天业搭建企业能源管理系统做好节能减排工作[J]．聚氯乙烯，2011.
[3]郭碧君.能源管理系统在水泥厂的应用[J]．水泥工程，2011.
[4]胡苏楠.山东省散装水泥管理系统设计与开发[D]．山东大学，2011．
论文作者:李纯
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/13
标签：能源论文; 系统论文; 企业论文; 水泥厂论文; 管理系统论文; 数据论文; 水泥论文; 《基层建设》2017年第23期论文;