您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
產(chǎn)品分類品牌分類
-
新能源電表 4G數(shù)據(jù)融合終端 多回路電表 遠(yuǎn)程抄表 電力監(jiān)測 無線傳輸電表 智能電力測控終端 無線計(jì)量電能表 4G智能電表 直流電表 環(huán)保用電 通信管理機(jī) 抄表采集設(shè)備 通信網(wǎng)關(guān)機(jī) 鐵塔基站 直流計(jì)量 能耗監(jiān)測 物聯(lián)網(wǎng)電表 組網(wǎng)模塊 APP電表 直流電能表 多用戶計(jì)量箱 無線計(jì)量儀表 環(huán)保電表 無線通信終端 宿舍電力儀表 多用戶多回路 導(dǎo)軌電能表 電能計(jì)量 電能表 網(wǎng)關(guān) 電能 多用戶電表 灌溉 預(yù)付費(fèi)
-
儲(chǔ)能柜系統(tǒng) 虛擬電廠平臺 光儲(chǔ)充監(jiān)控平臺 光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維 能量管理系統(tǒng) 校園能源管理平臺 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng) 電池監(jiān)測 安全用電 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)管理 綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 生物制藥 智慧水務(wù) 污水廠 綜合管廊 工廠 數(shù)據(jù)中心 高速公路 醫(yī)院 蓄電池 售電運(yùn)維 運(yùn)維云平臺 變電所運(yùn)維 銀行智慧用電 能源能耗管理 餐飲油煙監(jiān)測 能耗系統(tǒng) 電室安裝輔助監(jiān)控方案
淺談大數(shù)據(jù)時(shí)代智能工廠能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
閱讀：620 發(fā)布時(shí)間：2022-11-9
摘要：如今，傳統(tǒng)制造業(yè)正在發(fā)生著巨大變革與創(chuàng)新，智能工廠概念應(yīng)運(yùn)而生，其中，能源管理系統(tǒng)是工廠生產(chǎn)資源管控的重要平臺，是現(xiàn)代信息技術(shù)在企業(yè)能源管理中的綜合應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)約成本、降低能耗的重要舉措。簡述能源管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則，詳細(xì)介紹智能工廠能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式—準(zhǔn)確計(jì)量的監(jiān)測電氣儀表設(shè)計(jì)、穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、滿足用戶多要求功能的平臺設(shè)計(jì)，即智能工廠能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備的內(nèi)容和功能，以期為大數(shù)據(jù)時(shí)代智能工廠能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)參考與借鑒。
關(guān)鍵詞：智能工廠;能源管理系統(tǒng);能源管控中心系統(tǒng)(EMS);監(jiān)測電氣儀表設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì);能源管理平臺設(shè)計(jì);節(jié)能降耗
0引言
如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)正在發(fā)生著巨大變革與創(chuàng)新。特別是近幾年來，在全球智能制造熱潮工業(yè)4.0的影響下，我國也出臺了“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，意味著新一輪工業(yè)革命即將拉開序幕。我國作為制造業(yè)大國，應(yīng)抓住此次機(jī)遇，將我國由制造大國變成制造強(qiáng)國，在國際市場占據(jù)更大的份額，獲得更多的話語權(quán)，而以“互聯(lián)網(wǎng)+”和“智能制造”為內(nèi)核制定的“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，為我國制造業(yè)下一步的發(fā)展指明了方向和具體實(shí)施內(nèi)容。
智能工廠的概念是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，把生產(chǎn)企業(yè)管理技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)過程的控制管理之中，借助各種軟件進(jìn)行信息控制，確保生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)均處于較優(yōu)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)智能管控、智能決策、智能生產(chǎn)。智能工廠的建設(shè)，需要從計(jì)劃排產(chǎn)智能、生產(chǎn)過程協(xié)同智能、設(shè)備互聯(lián)互通智能、生產(chǎn)資源管控智能、質(zhì)量過程控制智能、決策支持智能幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。能源管理屬于生產(chǎn)資源管控的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)約成本、降低能耗的重要舉措，智能化能源管理通常通過能源管控中心系統(tǒng)對工廠用能單位及供應(yīng)源頭實(shí)施數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工廠能源的管控。
《關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》(國發(fā)〔2016〕74號)(簡稱《通知》)指出，要加強(qiáng)工業(yè)節(jié)能。鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施能效趕超，加強(qiáng)能源管理，特別是重點(diǎn)耗能行業(yè)的企業(yè)更應(yīng)當(dāng)開展能效對標(biāo)行動(dòng)，完成能源管控中心的建設(shè)，并積極采用工業(yè)領(lǐng)域智能化用能監(jiān)測、診斷、統(tǒng)計(jì)等技術(shù)來完善自身的能源管理體系?！锻ㄖ愤€提出，力爭到2020年，工業(yè)能源利用效率和清潔化水平均應(yīng)得到顯著的提高，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)單位增加值能耗比2015年時(shí)降幅要達(dá)到18%以上，如石油化工、電力、鋼鐵、有色金屬、建材等高耗能行業(yè)的能源利用效率應(yīng)達(dá)到或接近水平。在這一背景下，工業(yè)企業(yè)需不斷采用新技術(shù)與制造技術(shù)相融合的方式來提升自身的生產(chǎn)效率和能耗水平，增強(qiáng)企業(yè)在行業(yè)中的核心競爭力。另外，2021年11月1日起即將實(shí)施的《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》(GB/T40063—2021)對各工業(yè)企業(yè)的節(jié)能減排和能源管理提出了更高的要求。
1能源管理系統(tǒng)概述
1.1能源管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)
智能化能源管理通常通過能源管控中心系統(tǒng)(EnergyManagementSystem，簡稱EMS)對工廠用能單位及供應(yīng)源頭實(shí)施全面數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控。EMS是現(xiàn)代信息技術(shù)在企業(yè)能源管理中的綜合應(yīng)用，是工業(yè)化和信息化相結(jié)合實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段，通過自動(dòng)化、信息化和集約化管理模式，對能源的生產(chǎn)、輸送、分配和使用環(huán)節(jié)實(shí)施集中監(jiān)控管理和優(yōu)化配置;EMS是推動(dòng)企業(yè)節(jié)能降耗、改造提升的重要舉措，是建立有效節(jié)能機(jī)制的基礎(chǔ)。在工業(yè)領(lǐng)域，EMS旨在對企業(yè)的水、電、氣、汽、可再生能源等的輸配和使用環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源供需衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的節(jié)能降耗，使能源高效管理與生產(chǎn)裝備自動(dòng)化、生產(chǎn)過程管控成為一體的工廠級管控體系。
1.2能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)
能源管控中心系統(tǒng)(EMS)設(shè)計(jì)所遵守的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范:《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》(GB/T40063—2021)、《工業(yè)企業(yè)能源管理導(dǎo)則》(GB/T15587—2008)、《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》(GB17167—2006)、《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T2589—2020)、《石化企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法》(GB/T32040—2015)、《制造資源計(jì)劃MRPⅡ系統(tǒng)原型法軟件開發(fā)規(guī)范》(JB/T6987—2013)、《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50217—2018)、《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174—2017)、《自動(dòng)化儀表工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50093—2013)、《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50311—2016)、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50116—2013)、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343—2012)、《安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50348—2018);國家、行業(yè)其他有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。
1.3能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
(1)先進(jìn)性、成熟性和實(shí)用性原則。根據(jù)不同能源系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，選用目前成熟且具有良好發(fā)展前景的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在較長時(shí)間內(nèi)保持技術(shù)的先進(jìn)性和運(yùn)行的安全穩(wěn)定性;同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要求系統(tǒng)能夠滿足企業(yè)目前的需要，而且需適應(yīng)企業(yè)未來發(fā)展的需要。
(2)可靠性原則。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可實(shí)現(xiàn)全年、全天24h的連續(xù)運(yùn)行。
(3)可操作性原則。具有先進(jìn)且友好的人機(jī)操作界面，可實(shí)現(xiàn)信息共享，有便于查詢使用的數(shù)據(jù)庫等。
(4)高效率性原則。能與相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，提升工廠能源管理系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。
(5)實(shí)時(shí)性原則。設(shè)備與終端信息交互快，可實(shí)現(xiàn)多終端實(shí)時(shí)監(jiān)控。
(6)完整性原則。依靠設(shè)計(jì)過程中的良好集成和完善配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行信息和功能的完整、全面，充分滿足能源的生產(chǎn)、供需平衡、調(diào)度、計(jì)量、能效分析等管理需求。
(7)安全性原則。通過在系統(tǒng)部署相關(guān)的安全措施，有效確保系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用與工藝配套等層面的安全。
(8)可拓展性和開放性原則?？紤]到能源管理系統(tǒng)需隨主工藝系統(tǒng)不斷拓展的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮好能源管理系統(tǒng)拓展的便利性和技術(shù)的可行性，同時(shí)還要考慮拓展后的能源管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的兼容性、交互性。
(9)可維護(hù)性原則。從應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)、硬件選型和軟件系統(tǒng)開發(fā)等方面通盤考慮通用性、兼容性、開放性;出現(xiàn)局部故障時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理，避免影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行。
2能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式
能源管控中心系統(tǒng)(EMS)主要針對企業(yè)使用的水、電、蒸汽、壓縮空氣、燃?xì)狻⒖稍偕茉吹饶茉唇橘|(zhì)進(jìn)行集中監(jiān)管。為實(shí)現(xiàn)以上功能，需要進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括電氣儀表的設(shè)計(jì)、傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、監(jiān)管平臺應(yīng)用的設(shè)計(jì)。
在工業(yè)領(lǐng)域，EMS實(shí)質(zhì)就是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)的集成，其構(gòu)成主要包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主站、通信通道和現(xiàn)場各種遠(yuǎn)程終端單元，其能夠?qū)崿F(xiàn)對工廠各單元的設(shè)備等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制及保護(hù)，并能與工廠管理信息系統(tǒng)(ManagementInformat*tem，簡稱MIS)連接，以提高工廠管理的自動(dòng)化水平。
一個(gè)優(yōu)秀的能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要從三個(gè)方面進(jìn)行考慮，即計(jì)量的監(jiān)測電氣儀表設(shè)計(jì)、穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、滿足用戶多要求功能的平臺設(shè)計(jì)。
2.1監(jiān)測電氣儀表設(shè)計(jì)
能源管控中心系統(tǒng)(EMS)所需的數(shù)據(jù)大多是通過安裝在設(shè)備上的監(jiān)測儀表采集并由傳感器傳輸來的硬件數(shù)據(jù)，為使系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地獲取各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，EMS設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)使現(xiàn)場監(jiān)測單元具備監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠、滿足使用條件并能及時(shí)反映控制參數(shù)狀態(tài)的特點(diǎn)。儀表的選型，滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)應(yīng)盡可能提高監(jiān)測的精確度，保證工藝控制參數(shù)能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)反饋，并滿足所在環(huán)境的安全防爆等要求。
為實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)控要求，設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先選用新型儀表，特別是新技術(shù)條件下出現(xiàn)的智能型儀表———智能電表、智能水表、智能氣表等。智能儀表是以微型計(jì)算機(jī)(又稱單片機(jī))為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)有機(jī)結(jié)合而成的新一代智能化儀表，是未來建設(shè)智能工廠的硬件條件之一。隨著各種智能儀表的涌現(xiàn)，不同儀表的數(shù)據(jù)傳輸接口應(yīng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以兼容大多數(shù)廠家的設(shè)備，采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)具有統(tǒng)一的格式，能夠靈活地根據(jù)不同用戶的需求設(shè)定采集頻率，并可把硬件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多平臺、多終端共享與使用;同時(shí)，監(jiān)測電氣儀表設(shè)計(jì)還需考慮今后技術(shù)升級所要求的擴(kuò)展性。
2.2數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
在工業(yè)領(lǐng)域，能源管控中心系統(tǒng)(EMS)需完成最初的終端設(shè)備(傳感器)數(shù)據(jù)采集，以及通過網(wǎng)絡(luò)控制器和設(shè)備控制箱等實(shí)現(xiàn)串口協(xié)議信號向TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制器、服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析等。在智能工廠模式下，能源管理系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)作為工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一部分，是與工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)的，工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將各種服務(wù)器、自動(dòng)生產(chǎn)控制設(shè)備、辦公計(jì)算機(jī)、智能終端設(shè)備聯(lián)系在一起，形成一套完整的應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐構(gòu)架。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為智能工廠信息化的基礎(chǔ)承載體，其設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。
(1)鏈路冗余原則。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干連接應(yīng)采用負(fù)載均衡的冗余方式，設(shè)置的兩條連接均提供數(shù)據(jù)傳輸并互為備用，兩條線路可實(shí)時(shí)、自動(dòng)進(jìn)行切換且不影響系統(tǒng)的應(yīng)用。
(2)模塊冗余原則。核心層設(shè)備和匯聚層設(shè)備所有模塊和環(huán)境部件應(yīng)具備1+1熱備份功能，并具備熱插拔功能。
(3)設(shè)備冗余原則。核心交換機(jī)由2臺或2臺以上設(shè)備組成，當(dāng)其中一臺出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺自動(dòng)接替其工作，且不會(huì)引起其他節(jié)點(diǎn)的路由表重新計(jì)算，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
(4)擁塞控制與服務(wù)質(zhì)量控制原則。由于接入方式、接入速率、應(yīng)用方式和數(shù)據(jù)類型的多樣性，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量突增而致?lián)砣遣豢杀苊獾模瑸閼?yīng)對這一問題，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持區(qū)分服務(wù)模型機(jī)制，根據(jù)用戶所在網(wǎng)段、應(yīng)用類型、流量大小等自動(dòng)進(jìn)行業(yè)務(wù)分類，使接入的業(yè)務(wù)遵守先期設(shè)定的接入速率承諾，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞前能自動(dòng)采取措施進(jìn)行先期擁塞控制，以避免瞬間大量“丟包”現(xiàn)象的發(fā)生。
(5)可擴(kuò)展原則。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的交換容量應(yīng)具備在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴(kuò)充1~2倍容量的能力，以適應(yīng)IP類業(yè)務(wù)的急速膨脹;端口密度擴(kuò)展應(yīng)能滿足網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)設(shè)備間的互聯(lián)能力;主干帶寬應(yīng)具備2~4倍甚至更高的擴(kuò)展能力，網(wǎng)絡(luò)體系、路由協(xié)議規(guī)劃和設(shè)備CPU/NP(中央處理器/網(wǎng)絡(luò)處理器)的處理能力應(yīng)具備2倍以上規(guī)模的擴(kuò)展能力。
(6)多種接入模式原則。智能工廠網(wǎng)絡(luò)以有線為主、無線補(bǔ)充的方式使多終端無縫接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)訪問業(yè)務(wù)和共享數(shù)據(jù)。廠區(qū)中辦公區(qū)工位、生產(chǎn)車間等均需部署有線信息點(diǎn)，且接入點(diǎn)需要預(yù)留實(shí)際接入數(shù)量25%的點(diǎn)數(shù)。無線AP(無線接入點(diǎn))主要采用雙星型冗余組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將無線AP連接至接入交換機(jī)，無線控制器連接至核心交換機(jī)，用戶通過無線控制器和無線網(wǎng)絡(luò)管理軟件實(shí)現(xiàn)對所有無線AP設(shè)備的集中管理，而且選擇的無線接入需要支持無線轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線WiFi的廠區(qū)覆蓋?；ヂ?lián)網(wǎng)接入主要用于智能工廠的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、郵件服務(wù)、遠(yuǎn)程辦公及維護(hù)等，需特別注意針對互聯(lián)網(wǎng)的安全防護(hù)———設(shè)置DMZ隔離區(qū)，使外網(wǎng)無法直接訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，將面向互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)部署在DMZ隔離區(qū)域，外網(wǎng)需要通過防火墻、IPS訪問服務(wù)器;在DMZ隔離區(qū)域內(nèi)部署VPN網(wǎng)關(guān)，方便用戶遠(yuǎn)程辦公使用，同時(shí)不失安全性。在互聯(lián)網(wǎng)出口部署熱點(diǎn)緩存設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)資源內(nèi)網(wǎng)化;針對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)違規(guī)使用網(wǎng)絡(luò)的行為部署智能流控設(shè)備，合理分配寶貴的帶寬資源，優(yōu)先保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)。
2.3能源管理平臺設(shè)計(jì)
智能工廠能源管理平臺的主要功能是綜合監(jiān)控與基礎(chǔ)能源管理，通過將設(shè)置的各能源監(jiān)管設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)整合，形成工廠能源管理平臺，實(shí)現(xiàn)對能源供需的判斷處理與提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的調(diào)整，在客觀信息基礎(chǔ)上對能源實(shí)績進(jìn)行分析和評價(jià)。
綜合監(jiān)控功能包括能源數(shù)據(jù)采集與基本處理、系統(tǒng)集中監(jiān)控與重點(diǎn)用能設(shè)備狀態(tài)及能耗監(jiān)視、在線能效分析、能源信息歸檔和管理、能源系統(tǒng)時(shí)間及故障記錄、工藝與設(shè)備故障報(bào)警與分析等功能。
基礎(chǔ)能源管理功能包括能源計(jì)劃管理、能源對標(biāo)管理、能源平衡管理、能源質(zhì)量管理、能源綜合分析、能源運(yùn)行支持管理等。該部分是能源管理過程信息化的應(yīng)用平臺，其功能是解決能源管理各核心業(yè)務(wù)的主要問題，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對能源生產(chǎn)、使用、過程、質(zhì)量、設(shè)備以及輔助生產(chǎn)安全等信息進(jìn)行管理，為能源調(diào)度、人員及用戶管理等提供信息查詢，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的全面、規(guī)范、精細(xì)化管理。基礎(chǔ)能源管理作為能源管理系統(tǒng)在線調(diào)度、管理的補(bǔ)充，以友好的界面為能源管理人員提供一體化的操作平臺，是能源管理中心的離線數(shù)據(jù)中心、報(bào)表與統(tǒng)計(jì)展示平臺、對比分析平臺、決策平臺、無紙化辦公平臺。具體而言，智能工廠能源管理平臺需實(shí)現(xiàn)的功能如下。
(1)能耗實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過能源流程圖(包括電力系統(tǒng)、水系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、熱力系統(tǒng)、冷風(fēng)系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等)的監(jiān)控畫面、歷史趨勢、報(bào)警等實(shí)時(shí)監(jiān)控能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
(2)能耗統(tǒng)計(jì)分析。報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析是衡量能源管理系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的主要依據(jù)，能夠通過系統(tǒng)生成的多種圖表(如曲線圖、折線圖、柱狀圖等)清晰地展現(xiàn)能耗設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)，全面呈現(xiàn)系統(tǒng)的能耗情況、設(shè)備情況、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等，為故障診斷、量化評比、生產(chǎn)決策提供科學(xué)依據(jù)，并可通過分析確定重點(diǎn)耗能設(shè)備，以加強(qiáng)重點(diǎn)耗能設(shè)備的管理力度。
(3)能源報(bào)警管理。能源管理系統(tǒng)出現(xiàn)異?；驁?bào)警時(shí)，企業(yè)能夠通過綜合監(jiān)控作出及時(shí)、快速、準(zhǔn)確的判斷及處理，把因能源系統(tǒng)故障引發(fā)的事故影響降到，確保能源供應(yīng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行;同時(shí)，可以對一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)記錄的報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取設(shè)備詳細(xì)報(bào)警信息，以便對設(shè)備作出預(yù)測性維護(hù)決策。
(4)能源計(jì)劃管理。企業(yè)可以建立能源網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)能源供需平衡，進(jìn)而編制能源供需計(jì)劃，作為生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中制定能源消耗計(jì)劃或外購計(jì)劃的依據(jù)。
(5)能源對標(biāo)管理。通過對年度、季度、月、周、日、班組等的綜合能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品單耗、廠級能耗、車間能耗、班組能耗的多角度分析，對標(biāo)行業(yè)能耗先進(jìn)水平，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)工藝或設(shè)備的優(yōu)化。
(6)能源質(zhì)量管理。據(jù)工廠對電能、蒸汽、水等的質(zhì)量、消耗要求，設(shè)定預(yù)警、報(bào)警值，對能夠反映能源、介質(zhì)質(zhì)量的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控、分析，提前針對能源質(zhì)量問題采取應(yīng)對措施，從而避免不必要事故的發(fā)生。
(7)基于能源優(yōu)化的調(diào)度決策管理。通過能源管理的調(diào)度決策功能，能源調(diào)度管理人員可以對系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行情況、各相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行工況、能源供需平衡的動(dòng)態(tài)趨勢、調(diào)度日志、運(yùn)行事故預(yù)案等進(jìn)行全面監(jiān)控，平臺可以根據(jù)系統(tǒng)記錄的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)建立起來的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行過濾、整理，自動(dòng)分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分類、顯示，預(yù)測能源在未來一段時(shí)間內(nèi)的自產(chǎn)、外購和消耗情況，以幫助調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)能源供需不平衡的趨勢及運(yùn)行趨向，確保能源供應(yīng)安全穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能增效的目的。
3 AcrelEMS-SEMI電子廠房能效管理平臺
3.1平臺概述
AcrelEMS-SEMI電子廠房能效管理平臺集變電站綜合自動(dòng)化、電力監(jiān)控、電能質(zhì)量分析及治理、電氣安全、能耗分析、照明控制、設(shè)備運(yùn)維于一體，為建立可靠、安全、高效的工廠能源管理體系提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)引入先進(jìn)技術(shù)，配合廠務(wù)系統(tǒng)優(yōu)化，簡化全廠管理，并利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，優(yōu)化能效并預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)，保障關(guān)鍵制造設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和良品率，降低綜合成本，最終達(dá)到高效運(yùn)營和制造的目的。
3.2平臺組成
安科瑞AcrelEMS-SEMI電子廠房管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺，它集成了電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所綜合自動(dòng)化、電能質(zhì)量監(jiān)測與治理、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、新能源充電樁、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個(gè)平臺即可全局、整體的對電子廠房的用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足廠房用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。
3.3平臺拓?fù)鋱D
4平臺子系統(tǒng)
4.1電力監(jiān)控
電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。
4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
監(jiān)測各進(jìn)線回路電能質(zhì)量，包括電壓暫降、諧波畸變、閃變等數(shù)據(jù)波形記錄，進(jìn)而判斷配電系統(tǒng)擾動(dòng)方向。
配置有源濾波裝置和無功補(bǔ)償裝置對0.4kV側(cè)電能質(zhì)量進(jìn)行補(bǔ)償和治理，并監(jiān)測有源濾波裝置和無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行情況，確保電能質(zhì)量符合生產(chǎn)要求。
4.3變電站綜合自動(dòng)化
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要針對110kV變電站、10kV變電所和10kV柴油發(fā)電機(jī)部分，在變電站設(shè)置Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)子站，實(shí)現(xiàn)本地遙測、遙信、遙控、報(bào)警、報(bào)表等功能，并把數(shù)據(jù)上傳至AcrelEMS-SEMI能效管理平臺，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測和報(bào)警。
4.4電氣安全
AcrelEMS電子廠房能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。
4.5智能照明控制
單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式。
4.6能耗分析
AcrelEMS電子廠房能效管理系統(tǒng)為工廠搭建計(jì)量體系，顯示能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助企業(yè)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時(shí)間、設(shè)備、班組、分項(xiàng)等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對工廠用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費(fèi)。
4.7充電樁管理
電動(dòng)汽車和電瓶車充電樁管理，包括收費(fèi)管理、資產(chǎn)管理。
4.8職工公寓管理
對廠區(qū)內(nèi)職工宿舍進(jìn)行負(fù)載管理，包括惡性負(fù)載識別管理、負(fù)載閾值管理，避免因?yàn)閻盒载?fù)載引起火災(zāi)。對員工宿舍進(jìn)行水電收費(fèi)管理，支持微信、支付寶等繳費(fèi)方式，采集職工宿舍能耗數(shù)據(jù)。
5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
5.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
5.2能耗管理系統(tǒng)硬件配置方案
5.3智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案
5.4電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.6防火門監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.7消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)硬件配置方案
5.8電能質(zhì)量治理解決方案硬件配置方案
5.9充電樁系統(tǒng)硬件配置方案
5.10預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)硬件配置方案
6結(jié)束語
伴隨知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來臨，驅(qū)動(dòng)當(dāng)前社會(huì)變革的不僅僅有互聯(lián)網(wǎng)，還有無處不在的計(jì)算、數(shù)據(jù)和新知識等。智能工廠的構(gòu)建實(shí)際上是信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G等新技術(shù)的推進(jìn)下，智能工廠的發(fā)展必定呈現(xiàn)全新的、多樣化的模式。在這樣的環(huán)境下，能源管理體系也需不斷創(chuàng)新、與時(shí)俱進(jìn)，以推動(dòng)智能管控、智能決策、智能生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。
[參考文獻(xiàn)]
[1]馮晶，田小果．EMS系統(tǒng)在鋼鐵廠能源中心的應(yīng)用[J]．自動(dòng)化與儀器儀表，2005(3):35－37，44．
[2]胡炳麗，張珅．?dāng)?shù)據(jù)中心能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用背景及功能概述[J]．科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020(7):70－71．
[3]陳衛(wèi)新．面向中國制造2025的智能工廠[M]．北京:中國電力出版社，2017．
[4]國務(wù)院．中國制造2025(國發(fā)〔2015〕28號)[Z]．2015．[5]國務(wù)院．關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知(國發(fā)〔2016〕74號)[Z]．2016．
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.
[6]王榮陳.淺談大數(shù)據(jù)時(shí)代智能工廠能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式.