ss

科技经济前沿

科技经济导刊杂志社:基于Web的能源介质消耗监测系统

点击次数:   更新时间:2015-9-8 14:05:52

基于Web的能源介质消耗监测系统

    李富年

 

(武汉科技大学信息科学与工程学院   湖北 武汉   430081

 

摘要:结合目前炼钢厂能源消耗和浪费无从计量的实际情况,从节约能源的角度对钢铁企业炼钢时所消耗的能源进行全面、精确的监测,并且实现一个直观的数据呈现。首先用分布在能源介质传输网的传感器采集数据,利用ZigBee无线通讯技术将数据进行传输,再基于Web技术将数据和其他信息网络进行无缝链接,最终形成一个拥有数据采集、传输、存储以及管理一体化的信息网络监测系统。

关键字:能源介质;监测系统;Web技术;钢铁企业


 

 

中图分类号:TP274  文献标识码:A   文章编号:


 

 

1 引言

钢铁行业对于能源的需求和消耗量都非常大,对于钢铁企业而言,加强节能降耗也是提高企业市场竞争力的一个重要方式。由于一些原因使得钢铁在生产过程中会消耗比预计更多的能源比如生产中有伴生的多种能源介质在传输网络中不能直观地体现出来,无从合理分配、炼钢过程中某处出现故障使得消耗能源超正常增长等。 而在系统中,站在全局的角度出发,合理调度每处能源,通过能源计划、能源监控、能源统计、能源消费分析、重点耗能设备管理和能源计量设备管理的多种手段会大幅度降低炼钢的能源消耗。从而减少成本,增加企业的市场竞争力。

 

2 钢铁企业目前存在的问题及解决思路

当今世界,能源已经成为了人类最为关注的一个焦点问题。目前,我国钢铁企业能源消耗已占全国能源消耗的10%以上,CO2 排放量占全国排放总量的14%以上。虽然近年来我国钢铁企业在能源的利用率上取得了很大的进展和实现,但是相对于发达国家还是较为落后。2009 年7 月,国家工业和信息化部下发了《钢铁企业能源管理中心建设实施方案》,强调了以信息化手段为支撑,通过信息化与工业化的有机结合,改进能源管理方式并且提高能源利用效率,促进社会可持续发展。对于钢铁企业而言,节能降耗势在必行

由于在钢铁生产过程中消耗以及伴生多种能源介质如:电力、水、蒸汽、氧、氮、氩、副产煤气等,这些介质输配管网遍布各分厂,利用系统的观点,站在全局的角度,经以更加合理的能源调配,从整体上能够有效地节能降耗。能源管理系统在帮助企业保持正常生产的同时,使资源的利用能够按照计划进行合理的分配与输送,从而达到降低单位产品能源消耗的目的。整个系统是为了提高经济效益为最终目标的信息化管控系统。通过能源计划、能源监控、能源统计、能源消费分析、重点能耗设备管理和能源计量设备管理等多种手段,使企业管理者对企业的能源成本比重,发展趋势有准确的掌握,并将企业的能源消费计划任务分解到各个生产部门车间,使节能工作责任明确,促进企业健康稳定发展。因此,对能源的分配进行系统性优化以提高生产工艺中的能源利用效率,不仅对降低钢铁生产的吨钢消耗,节约生产成本举足轻重,同时也对我国国民经济的可持续发展具有十分重要的现实意义。

 

3系统总体设计方案

能源中心项目通过对用能设备实现在线集中监控,在实时能源信息的基础上,做到能源科学管理与调配,充分回收利用二次能源。在全厂能源介质平衡基础上,搞好各种能源介质的综合利用,进而优化企业的能源结构

系统从逻辑结构上分为现场仪表数据层、实时数据采集及处理层和能源介质消耗监测应用管理系统层三个层次。

3.1现场仪表数据层

现场仪表数据层主要通过测量生产过程的中各种能源介质的实时流量或累计量等,并通过各种接口提供给控制系统或监测系统。

3.2实时数据采集及处理层

实时数据采集及处理层主要是由现场控制系统构成的,如电气控制系统PLC、仪表PLC等。现场仪表通过IO远程IO、现场总线等方式将测量的能源介质消耗量上传到PLC系统中,然后由PLC按要求将数据上传到信息管理系统。

但有些仪表,比如电表以及部分能源介质仪表分布较为分散,如果通过有线的方式接入总线不仅会导致成本昂贵,还会由于人员走动无意间破坏线路导致数据流失,因此,这类数据传输并未接入系统现场总线,而是采用ZigBee无线数据采集器采集并经过无线网络传输至无线数据协调器后存入无线数据服务器。

在这之后将数据服务器的内容通过基于网络和Web技术与其他网络进行链接,使用户可以通过网站实时查询炼钢时的能源介质消耗情况。方便技术人员和管理人员随时随地地确保生产的正常和优化运行。

下图是系统无线数据采集方案框图。

   无线数据采集方案图

3.3能源介质消耗监测应用管理系统层

能源介质消耗监测应用管理系统层是本项目研究的重点。系统从数据采集系统中获得原始的能源介质消耗数据,将其存入存储器,并按照生产管理的要求,将这些数据准确实时地显示给管理部门和生产现场的相关人员,为他们提供所需要的信息。

根据需求分析,对系统要实现的功能进行分解,将应用管理系统细分为用户权限系统、能耗数据处理子系统、能耗管理子系统以及报表的生成和打印功能。

3.3.1 用户权限系统

用户权限和登录管理模块按照生产管理原则,将系统用户进行分组管理,给每个用户授予不同的操作权限,保证数据的安全。系统采用模块化设计方法,用户对每个功能模块都有自己的访问权限,只有对某个功能模块具有访问权限的用户才能访问该模块。这样一来,既能保证每个生产部分的负责人员能够看见其负责的部分的能源介质消耗情况,而且能够保证总负责人查看整个生产的能源介质消耗情况。

该系统针对不同的用户设定了不同的访问权限。用户登录系统后,系统会显示登录用户的访问权限,用户只能访问权限内的数据资料。

系统权限有:数据监视、加热炉区数据监视、粗轧区数据监视、精轧区数据监视、卷取区数据监视、精整区数据监视、数据查询、加热炉区数据查询、粗轧区数据查询、精轧区数据查询、卷取区数据查询、精整区数据查询、全厂数据查询、水系统数据查询、分厂日报查询、分厂月报查询、分成四班能耗查询、烧损率分析、历史曲线、能耗预测、故障查询、能耗分析、生产日报、作业统计、权限管理、数据维护。

3.3.2能耗数据处理子系统

能耗数据处理子系统是整个应用系统功能的基础,包括能耗数据采集、能耗数据基本处理和能耗数据归档处理三个部分。能耗数据采集部分负责数据接收;能耗数据基本处理部分对接收到的原始数据进行初步处理,得到能耗量数据;能耗数据归档处理部分对能耗数据按照规范分类处理,得出实时数据、历史数据、统计数据等,并存储到相应的数据库中,以供应用系统所用,并能够将这些数据归档处理,形成历史数据。

3.3.3能耗管理子系统

能耗管理子系统是按照用户管理的原则和相应权限,各用户可以在客户端上准确实时地得到自己所关心的能源消耗实时数据和历史数据,以供生产参考所用。通过对能耗数据的统计和分析,确定能耗状况和能耗效率,系统可以对比正常生产时能源介质消耗量,必要时给出提示和警告。

在用户登录到该监测系统中,可以得到实时能耗数据和历史能耗数据,同时还可以查看炼钢过程中每一部分的能源介质消耗情况,可以查询加热炉区、粗轧区、精轧区、卷取区、精整区每一个区域中的每种能源介质的消耗情况。


 


 

   数据监控查询界面


为了更进一步更直观地体现每个时段能源介质的消耗情况,系统中提供了更加直观具体的数据体现形式——曲线图。当进入各个监控点的监控页面,系统会自动以时间为横坐标,能源介质消耗量为纵坐标绘制出以消耗量/时间为纵/横轴的二维曲线图。

3.3.4报表的生成和打印

系统可以按照生产要求,给出多种报表,如月能耗报表、日能耗报表、生产班次能耗报表和钢种能耗报表等,这些报表可以作为生产辅助指导之用。

4结束语

能源介质消耗监测系统为钢铁企业的管理人员提供了一个实时的直观的能源消耗的数据以及图像体现,同时还覆盖了整条生产线各个点的能源介质使用情况,为管理人员调度能源和指挥生产提供及时和准确的信息,实现了能源粗放式管理到精细化管理的转变,也是实现了能源介质管理从依靠经验到依靠科学数据定量化管理的转变。保证了能源系统的安全稳定和经济的高效运行。

 

参考文献:

[1] 蒋育翔,黄全福,洪小和.基于钢铁企业能源特点及相互关系的能源管理信息系统的研究[J].冶金自动化,2011352):19-23.

[2] 蔡月忠.企业能源中心(能源管理系统(EMS))简论[A];江苏省计量测试学术论文集 [C](2011.

 


上一条:核电领域中国专利申请分析  下一条:科技经济导刊杂志社:一种水下高清晰光学成像方法