刘单单
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：以鞍钢矿业公司大孤山选矿厂生产工艺过程为对象，基于面向对象编程技术、数据库技术、故诊断技术、智能控制技术进行了能源信息管理系统的研究，开发能源信息管理系统应用软件，实现对大孤山选矿厂的电能消耗的总体监测，为企业生产考核、管理决策提供技术支持，大大提高企业计量工作的现代化水平。
关键词：能源计量；预测分析；检测管理系统
0 引言
随着能源资源的日趋紧张和能源需求量的日益增加，能源成本在企业操作成本中的比例逐步加大，这也使得企业管理者和生产操作者不得不从降低企业经济成本、提高企业综合竞争力的角度出发，努力加强企业能源管理工作的力度。 鞍钢矿业公司年产值达150多亿元，同时也是耗能大户，具有明显节能潜力。根据对下属的大孤山选矿厂调查，其生产现场存在着计量仪表不全、计量不准、型号不统一、不能网络传输和自动记录、对整个用电情况不能实时考核、不能监控用电设备的运行情况等问题，由此产生了较大的能源浪费。针对以上问题对能耗信息进行统计、预测、分析、优化设计硬件实施方案，研制能源计量管理信息系统以提高整个企业的管理信息化水平以及实现企业节能增效的总体目标奠定了良好的基础。
1 系统的技术分析
系统主要由三部分构成：能源计量管理系统、能源预测分析系统、辅助系统。三个系统功能相对独立又互相结合。
1.1 能源计量管理系统
能源计量管理系统为能源的供需统计、消耗预测、指标管理等提供依据和工具，为节能降耗工作的开展提供指导，并为进一步的数据挖掘及成本管理和能源管理的有机结合奠定了坚实基础。能源计量管理部分主要包括数据采集、系统组态、计量管理和系统维护四大部分。整个能源数据采集系统采用星型结构，通过对厂内的高压室、电磁站以及高低压用电设备等大中容量负载为主要监控对象合理设置采集点，以电流/电压传感器和数字式电能仪表为主要检测元件,采用485通讯的方式实时获取电量数据。采用数据处理整合技术实现了企业高压端和主要用电设备的电量信息综合、保存、输出一体化以及上下层管理的网络化。
1.2 能源预测分析系统
能源预测分析是基于数据库的数据信息进行的预测分析,由供电质量分析系统、供电趋势分析系统、能量平衡分析系统、同类设备对比系统、设备故障预测分析系统和自动排产系统构成。能源预测分析系统可根据要求将分析预测的结果生成一系列的表格和图形、曲线显示，以满足生产管理的需求。
图1 能源预测分析总体框图
下面以同类设备对比为例做主要介绍：本模块对大选厂破碎车间的4台细破碎机、2台中破碎机、球磨车间的5台再磨球磨机、6台一次球磨机、4台二次球磨机、7台环水泵站清水泵、4台环水泵站水泵、3组渣浆泵、三选车间4台一次球磨机、4台二次球磨机和2台再磨球磨机分别进行比较，比较参数分别为能耗、单产能耗(时间能耗)、作业率、作业时间和利用率。
本模块已知条件：电耗、起始时间、截止时间，并规定电流小于 112倍额定电流视为设备正常运行，记录正常运行次数、电机容量、日历时间(即为所查询时间范围), 所有参数均为所选择时间段范围之内的值。通过一定的数据处理和算法计算出所需参数显示以供管理者做出合理安排。 通过本模块可以比较出同一类设备的自身效率及运行工况，为管理者合理排班、安排生产进度提供科学的有效的依据，从而也能够更合理地使用生产设备，节能达0.2%。此模块可以按设备类别在时间段内进行查询,查询结果以表格的形式显示,可预览和打印查询报表。
1.3 辅助系统
（1）数据浏览及报表打印
包括查询浏览数据、预定义报表、自定义报表、手动打印和自动打印相结合。可以以表格、图形等方式显示，以各种方式查询浏览，预定义、自定义报表格式如班组报表、日报、月报、季报、年报等。实现各种报表的在线修改，各种报表的生成、打印可定时或人工进行。
（2）网页浏览
系统以网页的形式显示, 将所有车间的用量情况细化和透明化, 让任何浏览此网页的人都能掌握用电量等信息。
（3）异常情况报警
系统对异常情况，例如电表数据异常、采集多次失败、电表电流不平衡、电表有失压记录等，能够给出报警提示，以引起运行人员注意，及时发现问题。报警的方式，有图形显示、播放声音等。
2 系统的软件实现方案
采用JAVA、JSP、Javabean和Servlet技术结合功能强大的Oracle数据库，实现网络化。由于JA2VA的面向对象、跨平台和高安全性，Oracle数据库强大的功能和优势，使得软件的功能和实用性得到了很好的保证。采用由顶向底逐步求精的设计方法。系统软件包括能源计量、能源管理、系统管理、预测分析等四大模块，具体包括电能查询、能源管理、能耗查询、能耗统计、能耗报表、预测分析、设备管理、系统维护和帮助等功能。各模块间既可单独使用，数据库又可互相调用，实现数据共享。
图2 能源管理系统软件功能总体框图
3 系统特点及前景
3.1 系统特点
（1）安全性。
本系统在各环节提供安全措施，防止用户非法进入，多层次确保系统安全。工作权限的 确定，系统参数及电量数据修改调整由专业人员负责并有流水登记和恢复手段。
（2）可靠性。
能源数据采集系统为星型结构，系统稳定性强。单个采集点的故障不会影响到其它数据采集点的工作，充分保证系统运行的可靠性，降低系统的故障率。数据传输网络采用光缆作为传输介质，保证数据传输的快速性及稳定性，抗干扰能力强。
（3）可扩展性。
本系统充分考虑到今后发展容量扩充及应用功能的扩充能力；充分考虑INTERNET数据共享，实现数据的远程共享。所有功能模块均为模块化设计，扩展功能可独立挂接在系统上，方便二次开发或以后系统升级无缝对接。
3.2 应用前景
我国单位产值能耗是世界平均水平的2倍多，工业企业能源消耗占到全国的70%以上，所以企业是节能的主体，节能降耗的空间很大。另外，从现代企业信息化角度看，不少企业已有先进的管理信息系统和ERP系统，而能源管理的信息化水平却相当落后，与企业的管理水平不相称，信息化能源管理是实现企业长效节能的手段。
4 安科瑞工业能耗管理平台介绍
4.1 平台架构介绍
安科瑞能源管控系统采用分层分布式网络结构，具有良好的可靠性与实时性，主要由现场设备层（能源计量终端）、通讯管理层（通讯管理终端）和主站层（能源监控平台）三个部分组成。以上三个部分分别贯穿整个系统的全部结构。能源管理系统总体设计结构按照能源管理的基本结构设计，满足以上三部分的同时，增加了部分分析、监控、决策和发布平台。
图3 工业能耗管理平台架构组成
4.2 平台功能介绍
图4 工业能耗管理功能示意图
4.2.1可视化展示
展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,以及当前天气情况、污染情况，并三维展示企业重要工艺或工段的能源消耗动态。
4.2.2实时监控
对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快速的掌握点位的报警4.2.3变压器监控。
4.2.3用能统计
从能源使用种类、监测区域、生产工艺/工段时间、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、折标对比，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。
4.2.4单耗统计
与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。
4.2.5绩效分析
对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、产线、工段等进行日、周、月、年、指定时段，结合能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。
4.2.6能耗预测
通过对企业生产工艺、生产设备等的能耗使用情况进行分析，建立能耗计算模型，根据人工智能算法对数据和模型进行修正，对未来企业能耗趋势进行预测分析，为节能提供有效的决策依据。
4.2.7运行监测
系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。
4.2.8分析报告
以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行统计分析，让用户了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。
4.2.9移动端支持
APP支持Android、IOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。
4.3工业能耗平台设备选型
表1 工业能耗管理设备选型表
5 结束语
能源信息管理系统在鞍钢集团大孤山选矿厂的成功应用，将对鞍钢集团矿业公司兄弟企业和我国大中型
企业的能源信息监测、管理以及降耗增效工作起到一定的推广和示范作用。
【参考文献】
[1] 周鲜成.能源实时数据采集与管理系统的开发与实现[J].湖南商学院学报，2005,12 (4):42.
[2] 李彪，尤文，李玉春，李俊峰.矿山企业能源计量管理信息系统的开发与应用.[J]信息化技术与控制，2008.06.
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介：
刘单单，女，主要研究方向为企业能源计量管理信息系统在矿山的应用。手机：18701998662；
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