關鍵詞： 實時數據庫 pSpace RTBD SCADA軟件 能源管理系統(tǒng)EMS 力控監(jiān)控組態(tài)軟件 力控eForceCon SD
1. 引言
1.1. 概述
在我國的能源消耗中，工業(yè)是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業(yè)企業(yè)的工藝流程，裝置情況、產品類型、能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。建設一個全廠級的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)可以實現對能源數據進行在線采集、計算、分析及處理，從而對能源物料平衡、調度與優(yōu)化、能源設備運行與管理等方面發(fā)揮著重要的作用。
能源管理系統(tǒng)（簡稱EMS）是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分，因此在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構中，把能源管理作為MES系統(tǒng)中的一個基本應用構件，作為大型企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分。
1.2 整體需求分析
企業(yè)希望能夠采用先進的自動化、信息化技術建立能源管理調度中心，實現從能源數據采集——過程監(jiān)控——能源介質消耗分析——能耗管理等全過程的自動化、高效化、科學化管理。從而使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，使之能夠運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理。其中包括能源生產管理統(tǒng)計報表、平衡分析、實績管理、預測分析等。實現全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度。優(yōu)化能源介質平衡、最大限度地高效利用能源，提高環(huán)保質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
2. 設計內容與原則
2.1設計內容
★自動化系統(tǒng)
能源管控中心網絡系統(tǒng)及設備系統(tǒng)；
能源管控中心軟硬件平臺系統(tǒng)；
能源系統(tǒng)各站點的數據采集系統(tǒng)；
調度及操作人員所需的人機界面系統(tǒng)；
設備冗余，安全監(jiān)測系統(tǒng)；
歷史數據海量存儲及分析系統(tǒng)等。
★輔助系統(tǒng)
能源系統(tǒng)視頻安全監(jiān)控；
能源系統(tǒng)配套報警系統(tǒng)；
能源系統(tǒng)大屏幕顯示系統(tǒng)等。
2.2設計原則
★完善能源信息的采集、存儲、管理和利用
★規(guī)范能源系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)設計
★實現對能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理
★減少能源管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化能源管理流程，建立客觀能源消耗評價體系
★減少能源系統(tǒng)運行成本，提高勞動生產率
★加快能源系統(tǒng)的故障和異常處理，提高對全廠性能源事故的反應能力
★通過優(yōu)化能源調度和平衡指揮系統(tǒng)，節(jié)約能源和改善環(huán)境
★為進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理提供條件
3. 系統(tǒng)架構
典型能源系統(tǒng)架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構（如下圖示）。
4.力控企業(yè)能源管理系統(tǒng)綜合解決方案
力控科技為企業(yè)EMS管理系統(tǒng)提供了綜合解決方案，典型能源系統(tǒng)架構包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等三級物理結構，其中信息采集與防護特點如下：
能源“死角”信息采集：力控數據采集管理器可現場安裝，并且遵循低功耗設計原則，具備遠程管理功能，方便部署與升級。
信息安全防護：力控可以充分保證企業(yè)生產信息的安全，不但能完成工業(yè)標準協(xié)議透傳，還能防止非法入侵等網絡攻擊。
能源信息管理：力控能源管理系統(tǒng)可以充分、有效的管理能源信息，建立好合理的能源策略。
力控能源SCADA綜合管理平臺軟件通過對耗能設備的特性進行分析，加裝合適的改造設備,可以提高設備的性能，提高用電設備的效率，降低原料損耗。根據設備運行歷史記錄合理安排檢修，能夠有效的提高設備安全運行時間，降低維護成本。設置報警參數，設備運行不穩(wěn)定及時報警，保障安全運行。對企業(yè)能源進行集中監(jiān)視、測量、控制和管理，實現能源實時及歷史數據存儲、查詢、分析、統(tǒng)計、分析功能，實現了能源管理的自動化。充分利用真實數據，作為節(jié)能運轉分析的依據，避免了人為判斷的疏失，幫助企業(yè)強化能源消耗、能源核算管理，使企業(yè)管理更加科學化。
4.1能源管理調度中心
能源管理調度中心由實時數據庫服務器、歷史數據庫服務器、Web發(fā)布服務器、操作站及數字大屏顯示系統(tǒng)等組成。
設計采用實時數據庫實現對現場能源數據和能源設備的采集和控制，并對采集的數據進行計算、分析、統(tǒng)計。系統(tǒng)共配置2臺互為冗余的實時數據/數據采集服務器，實現對整個能源系統(tǒng)的數據采集和控制，并兼作應用服務器。
實時數據庫采用基于Linux平臺的力控實時數據庫pSpace，pSpace是由北京三維力控科技有限公司開發(fā)的具有自主知識產權的大型實時數據庫軟件，已經廣泛應用于多個大型能源調度系統(tǒng)。其可靠性、穩(wěn)定性、數據壓縮比、響應速度等主要技術指標都與國際知名品牌產品相同或接近。
SCADA/HMI軟件采用北京三維力控科技有限公司開發(fā)的eForceCon SD 組態(tài)軟件，該產品與力控pSpace具有很好的兼容性，可實現無縫接入，其開放性和穩(wěn)定性也在長期的應用中得到了證實。
4.2能源理調度中心系統(tǒng)主要功能
1）數據采集功能
通過力控能源SCADA綜合管理平臺軟件獲取企業(yè)各項能源數據，并可實現對企業(yè)運行數據實時監(jiān)視、報警、分析、計算、統(tǒng)計等功能。
2）監(jiān)控功能
對各個子系統(tǒng)進行監(jiān)控和實時調整。實現能源生產潮流監(jiān)視、系統(tǒng)故障報警與分析及系統(tǒng)優(yōu)化調度。作為能源生產調度指揮控制中心支撐系統(tǒng)，將負責日常的能源生產調度，保證主作業(yè)線正常有序的生產，并在突發(fā)事件期間實施能源應急調度策略，確保能源供應的安全穩(wěn)定，達到節(jié)能增效。
3）基礎能源管理功能
將采集的數據進行歸納、分析和整理，結合生產計劃的數據，進行基礎能源管理工作，包括能源實績分析管理、能源質量管理、能源平衡管理、能源預測分析、能源系統(tǒng)運行支持管理（包括任務單管理和潮流分析）等。
4）大屏幕監(jiān)視功能
在能源管理調度中心設置能源系統(tǒng)信息顯示大屏，實現遠程監(jiān)視能源系統(tǒng)重點現場工況視頻信息，并綜合監(jiān)視各個子系統(tǒng)能源管理數據信息和狀態(tài)信息。
4.3能源管控中心管控內容
能源管控中心控制系統(tǒng)是一個集過程監(jiān)控、能源設施管理、能源調度平衡及分析優(yōu)化為一體的計算機系統(tǒng)。
能源管理調度中心的主要管控內容如下：
1）能源控制
能源數據（包括統(tǒng)計數據和預測數據）被周期性地集中和報告，實際能源消耗與根據實際生產參數計算出的預期能耗進行比較。提高能源數據測量和計算的可靠性，據此提供給企業(yè)領導或管理部門進行計劃、觀測和控制的依據，為節(jié)能項目做出規(guī)劃。
2）能源協(xié)調
對于連續(xù)的生產系統(tǒng)，必須具備一個強大的能源管理調度中心來協(xié)調各單一能源介質系統(tǒng)的動態(tài)平衡，并在所有介質之間進行綜合動態(tài)平衡。同時支持系統(tǒng)正常運行就必須有多樣而又靈活的調節(jié)技術手段，根據生產計劃和能源預測，協(xié)調能源供應和控制，即滿足生產過程的能量需求，又能合理避免負荷高峰。
3）能源質量
通過一定的檢化驗手段，例如：質量分析、質量跟蹤、趨勢評估、越線警告等，對外供的各種能源介質進行質量控制，平衡能源介質品質與產品成本的矛盾。
4）能源實績
各能源消耗數據通過服務器的處理后，以能源網絡圖的直觀形式，顯示能源量在各個工位的分布情況，并給出各種能源消耗的統(tǒng)計結果。
5）能源指標
根據系統(tǒng)統(tǒng)計的能源計量數據，結合產品的生產數據，計算出各生產能耗，在此基礎上給出能源控制指標，以便對能源績效進行考核管理。
6）能源預測
能源管理調度中心實時接收能量流和特征生產數據，并將數據進行處理，通過對比前一時刻的數據，并查詢數據庫中已有的歷史數據，對于各工序能源用戶，針對不同的生產和運行狀態(tài)，采用能源信息流模型或統(tǒng)計的方法，計算出能源預測結果，并給出能源消耗的發(fā)展趨勢。
7）生產管理及設備分析
通過系統(tǒng)模型及時調整能源設備的運行，并根據單臺設備運行數據積累設備運行規(guī)律曲線，一旦發(fā)現設備運行不正常及時發(fā)出報警信息，并在積累大量設備運行數據前提下，對設備的運行狀態(tài)及設備使用壽命等進行分析，為設備的計劃檢修提供依據。
5結語
力控能源管理系統(tǒng)平臺通過合理的節(jié)能策略，配以能耗監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地降低企業(yè)公用設施的能耗。對公用設施數據進行分析，建立能耗模型得出企業(yè)本身的能耗改進空間；通過對各項數據的綜合監(jiān)管，消除信息孤島和節(jié)能死角，從而幫助企業(yè)實現可持續(xù)發(fā)展。
