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1、智能用電及能效管理系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)在線監(jiān)測整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)能耗動(dòng)態(tài)過程，收集生產(chǎn)過程中大量分散的用電、用水、用氣等能耗數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)分析、對(duì)比功能，以發(fā)現(xiàn)能源消耗過程和結(jié)構(gòu)中存在的問題，通過優(yōu)化運(yùn)行方式和用能結(jié)構(gòu)以及建立企業(yè)能耗評(píng)估、管理體系，提高企業(yè)現(xiàn)有供能設(shè)備的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效、高效生產(chǎn)。
系統(tǒng)為用戶提供以下能耗數(shù)據(jù)和節(jié)能信息：
1）掌握企業(yè)耗能狀況：能源消耗的數(shù)量與構(gòu)成、分布與流向；
2）了解企業(yè)用能水平：能量利用損失情況、設(shè)備效率、能源利用率、綜合能耗；
3）找出企業(yè)能耗問題：管理、設(shè)備、工藝操作中的能源浪費(fèi)問題；
4）查清企業(yè)節(jié)能潛力：余能回收的數(shù)量、品種、參數(shù)、性質(zhì)；
5）核算企業(yè)節(jié)能效果：技術(shù)改進(jìn)、設(shè)備更新、工藝改革等的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能量；
6）明確企業(yè)節(jié)能方向：工藝節(jié)能改造、產(chǎn)品節(jié)能改造、制定技改方案、措施等。
2、系統(tǒng)功能
1)、能源消耗過程的信息化、可視化
目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)是靠人工定時(shí)抄表的方式統(tǒng)計(jì)用電及能源消耗狀況，這種方式存在數(shù)據(jù)滯后、時(shí)效性差、數(shù)據(jù)單一等問題，不能及時(shí)掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點(diǎn)能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)。能效管理信息系統(tǒng)在線監(jiān)測整個(gè)企業(yè)（集團(tuán)）的生產(chǎn)能耗動(dòng)態(tài)信息，并將這些能耗數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)的設(shè)備、車間、班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，現(xiàn)場運(yùn)行管理人員可了解和掌握生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗狀況、單位能耗數(shù)據(jù)、能耗變化趨勢和實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)等信息。
如圖：某工廠的工藝流程
圖1 水泥磨子系統(tǒng)生產(chǎn)流程單耗監(jiān)測
2)、能耗/能效信息統(tǒng)計(jì)、管理
系統(tǒng)自動(dòng)生成的多種能耗信息統(tǒng)計(jì)圖形、曲線和報(bào)表，如以日、周、月、年為周期的電、水、氣、煤等能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，報(bào)表類型分為全礦、車間、重要耗能設(shè)備三個(gè)層次，為用戶提供能源消耗結(jié)構(gòu)和能源消耗成本分析依據(jù)，評(píng)估節(jié)能措施的效果和關(guān)聯(lián)影響。
系統(tǒng)提供綜合能耗/能效統(tǒng)計(jì)報(bào)表，采用菜單或光按鈕直接引導(dǎo)界面模式，圖形界面包括企業(yè)宏觀的能耗數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，快捷、直觀反映企業(yè)、生產(chǎn)車間、班組和重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)和歷史能耗/能效信息。
圖2 企業(yè)綜合能耗統(tǒng)計(jì)
3)、歷史能耗數(shù)據(jù)對(duì)比、分析
系統(tǒng)具有強(qiáng)大的歷史能耗數(shù)據(jù)追溯和分析功能，企業(yè)能效管理及生產(chǎn)工藝分析人員可按不同需要靈活設(shè)置工作點(diǎn)參數(shù)，在不同時(shí)段下生成各種能耗數(shù)據(jù)報(bào)表與能耗曲線：如設(shè)備單耗、生產(chǎn)線和班組單耗等，用多種方法對(duì)主要能耗設(shè)備和生產(chǎn)線的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和追溯，并可對(duì)多種參量的變化趨勢進(jìn)行對(duì)比、分析，從而發(fā)現(xiàn)能源消耗結(jié)構(gòu)和過程中存在的深層次問題，對(duì)企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)和方式的改進(jìn)、優(yōu)化提出方案和建議。
通過動(dòng)態(tài)的單位產(chǎn)量能耗曲線和數(shù)據(jù)，可以直觀地比較企業(yè)生產(chǎn)能耗與國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的差距，從而對(duì)生產(chǎn)、管理、工藝及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)和調(diào)整，使企業(yè)生產(chǎn)過程的單位能耗和能源效率保持在科學(xué)、合理水平。
圖3 能耗參數(shù)對(duì)比、分析
4）電能質(zhì)量及諧波監(jiān)測、分析
電力電子技術(shù)在電氣化鐵路、電解工廠、電弧爐冶煉和電機(jī)變頻調(diào)速等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的諧波污染電網(wǎng)，導(dǎo)致諧波和電能質(zhì)量問題的發(fā)生。
用電及能效管理信息系統(tǒng)在線監(jiān)測電能質(zhì)量和諧波分量，通過諧波分量圖和趨勢圖，使用戶及時(shí)了解真實(shí)用電環(huán)境，避免諧波危害和電能質(zhì)量問題的發(fā)生，同時(shí)降低供電系統(tǒng)諧波和無功損耗。通常購置諧波監(jiān)測設(shè)備需要較大的投資，本系統(tǒng)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電能消耗狀況以及諧波監(jiān)測、分析的雙重功能。
圖4 供電網(wǎng)絡(luò)中諧波分量圖
3、系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理
系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件三部分組成。
1）數(shù)據(jù)采集層：通過安裝在能耗監(jiān)測儀表箱（柜）中的帶數(shù)字接口的智能電力儀表，實(shí)施對(duì)負(fù)荷用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功無功電能、諧波、環(huán)境與開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等用電參數(shù)。監(jiān)測對(duì)象包括：電力需求側(cè)中低壓饋線回路、主要耗能機(jī)電設(shè)備、廠房（生活區(qū)）其他耗能設(shè)施。同時(shí)也可以對(duì)用水量、用氣量、熱量、投料量、產(chǎn)量等，通過電子式流量表、電子式熱量表、電子皮帶秤、地秤等現(xiàn)場智能數(shù)據(jù)采集，根據(jù)現(xiàn)場條件和系統(tǒng)應(yīng)用的要求，采集的數(shù)據(jù)也可以取自用戶的其他智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。
2）數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：通過在能耗監(jiān)測儀表箱（柜）中安裝的能耗智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)時(shí)采集能耗計(jì)量儀表的數(shù)據(jù)，并且通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)控中心。無需遠(yuǎn)距離布線，施工簡單可靠。瑞申智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供多種接入方式，目前支持RS-485/RS-232總線、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、433M無線、GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N方式。
3）用電及能效管理系統(tǒng)軟件：完成數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、分析、處理、輸出、系統(tǒng)維護(hù)、授權(quán)使用權(quán)限分級(jí)控制等；并可將現(xiàn)場運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、故障信息等傳送到企業(yè)決策人員。
圖5 用電及能效管理信息系統(tǒng)架構(gòu)
4、技術(shù)特點(diǎn)
1）以設(shè)備為對(duì)象構(gòu)建的內(nèi)置實(shí)時(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫：這種結(jié)構(gòu)化、對(duì)象化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫相比較傳統(tǒng)的平面數(shù)據(jù)庫，大大提高了數(shù)據(jù)檢索和訪問的速度及效率；
2）靈活的進(jìn)程調(diào)度管理技術(shù)：進(jìn)程調(diào)度管理功能可以把大量的數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)分布到不同的服務(wù)器上運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。支持在線組態(tài)，在不影響操作的情況下，允許全部或部分應(yīng)用程序進(jìn)行修改；
3）系統(tǒng)的集中管理和維護(hù)：有權(quán)限的用戶，可以在EMIS系統(tǒng)中任意一臺(tái)服務(wù)器或工作站上修改系統(tǒng)配置，在提交以后系統(tǒng)自動(dòng)同步數(shù)據(jù)庫的配置；
4）網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)：基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換。增強(qiáng)的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，直接支持多文檔；
5）支持多種通信協(xié)議：I/O通信冗余，直接讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，同時(shí)具備良好的開放性和靈活性。支持RS-232/422/485、Ethernet、Can、LonWorks、MODBUS等多種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)通信采用標(biāo)準(zhǔn)的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議；
6）支持多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫：包括Oracle、SQL Server、dBASE等；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)置多種功能模塊，可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、統(tǒng)計(jì)、控制、線形化、PID控制、各種運(yùn)算等功能。通過高效的壓縮技術(shù)和海量的存儲(chǔ)技術(shù)，可以處理10萬點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)；
7）豐富的圖形開發(fā)工具以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的圖庫：新增更多的矢量子圖，使工程畫面制作更加豐富、靈活；提供面向?qū)ο缶幊谭绞剑瑑?nèi)置間接變量、對(duì)象變量、模板變量，方便構(gòu)造強(qiáng)大的企業(yè)級(jí)運(yùn)行系統(tǒng)；
8）開放性：全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX標(biāo)準(zhǔn)，提供OLE、COM、DCOM、動(dòng)態(tài)鏈接庫等多種接口，以便用戶利用各種常用開發(fā)工具（如：VC++、VB等）進(jìn)行深層的二次開發(fā)。
結(jié)語
節(jié)能工作不僅是對(duì)某個(gè)設(shè)備和工藝的改造，而是對(duì)企業(yè)全系統(tǒng)用能過程的優(yōu)化，采用能效管理信息系統(tǒng)可以對(duì)企業(yè)能源效率水平進(jìn)行全面監(jiān)測、分析和評(píng)估，找出生產(chǎn)過程中能耗問題根源所在，科學(xué)、合理地制定生產(chǎn)工藝流程、建設(shè)能耗考核標(biāo)準(zhǔn)和體系，有針對(duì)性地制定節(jié)能改造方案，是企業(yè)節(jié)能增效工作的基礎(chǔ)和技術(shù)方向。
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