能量系統綜合優化調度系統的製作方法

2023-09-16 06:15:10

專利名稱：能量系統綜合優化調度系統的製作方法
技術領域：
'本實用新型涉及一種優化調度系統，特別涉及一種製漿造紙企業的能量 系統綜合優化調度系統。
背景技術：
造紙產業是與國民經濟和社會事業發展關係密切的重要基礎原材料產業。
據2004年統計，我國一般大中型造紙企業能源利用率只有30%， 2005年每 噸漿紙的綜合能耗高達1.38噸標準煤(世界先進水平僅為0.5噸標煤)，造紙工 業萬元產值綜合能耗高達2.5~3.0噸標準煤。我國造紙工業水重複利用率平均 只有46 %,平均噸紙水耗高達100m3以上(世界先進水平僅為10~20m3)， 工業萬元產值新鮮用水量高達188立方米。造紙行業的高能耗不僅導致了生 產過程的低效益，而且造成了嚴重的環境汙染，由此可見，用先進的能量系統 綜合優化技術和集成技術對傳統造紙產業進行優化和改造，是提高造紙企業經 濟效益、環境質量和降低單位能耗的重要途徑，也是國際上造紙行業節能降耗 技術進步的主流方向和熱點領域。
能量綜合優化技術己成為國家發改委推廣應用的重點關鍵技術，並已經列 入國家十大節能工程實施方案之中。但目前我國在造紙行業能量優化技術和節 能技術集成(包括單元設備節能技術和系統節能技術集成)的研究、開發和應 用方面亟待加強，這主要是由於掌握信息技術的人員往往不了解製漿造紙工業 生產的能量調度方法，使得製漿造紙生產能量調度自動程度嚴重落後。另外， 由於無法得到全面的生產數據，製漿造紙工業現有能量調度人員只能基於少量 的信息和自身的經驗進行調度，這樣的做法既不科學也不準確，造成的工業生 產能耗浪費嚴重，增加了企業汙染物的排放。不少科研機構已開始著眼於這方 面的研究，2006年第六期、2007年02期的《造紙科學與技術》分別公開了 名稱為"過程能量綜合技術及其在造紙工業能量系統優化中的應用(I )—— 過程能量綜合模型的理論基礎"、"過程能量綜合技術及其在造紙工業能量系統 優化中的應用研究(II)——過程能量綜合方法與模型在造紙能量系統中的應
3用"的文章，提出了將"三環節"能流模型庫應用於造紙企業的能量優化，取得 了初步的成績，但還未能適應生產中的廣泛應用。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種密切結合制槳造紙生產過程實際需求，提 高製漿造紙生產能量調度綜合優化和自動化程度，降低生產能耗的能量系統綜 合優化調度系統。
為達上述目的，本實用新型採用如下技術方案 一種能量系統綜合優化 調度系統，與管理信息系統、生產過程控制系統分別相連，它包括操作界面、 信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規 劃功能模塊、事件管理功能模塊、功能模型庫、關係資料庫、實時資料庫、 接口模塊和人工輸入界面；其中，信息監測與調度功能模塊、數據分析功能 模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模塊分別連接 操作界面和功能模型庫；關係資料庫分別與操作界面、功能模型庫、實時數 據庫和人工輸入界面相連；關係資料庫通過接口模塊與管理信息系統相連； 實時資料庫與生產過程控制系統相連。
更具體的，所述功能模型庫包括制槳造紙過程能耗標準資料庫、"三環節" 能量系統模型庫、造紙過程物料流模擬模型庫、造紙過程能量流模擬模型庫。
所述"三環節"能量系統模型庫包括"能量轉換環節"、"能量利用環節" 和"能量回收環節"的能量平衡計算模型庫和煙平衡計算模型庫。
為了更好地實現本實用新型，所述接口模塊是指B2MML模塊。
所述關係資料庫基於乙太網通過OLE、 ODBC或COM方式與管理信息 系統進行數據傳輸。
'所述能量系統綜合優化調度系統與生產過程控制系統通過通訊標準接口 OPC、 DDE、 Modbus或Prof舊us連接。
本實用新型相對於現有技術的優點和效果是
1、本實用新型能量系統綜合優化調度系統能將關鍵工序中的關鍵數據實 時採集並顯示在操作界面上，便於調度人員進行集中監測，不僅可以避免關鍵 數據局限某"信息孤島"中，而且通過對能源系統集中監測，可大幅度提高能源 系統勞動生產率。在能源系統異常和事故時，集中監測實時數據也利於調度人員及時調度、快速和準確的處理，把能源系統故障所造成的影響控制在最低限 度，確保能源系統穩定運行。關鍵數據還可以通過乙太網(企業內部區域網)
傳送到管理信息系統(ERP)中，並接收來自管理信息系統(ERP)的指令 數據，便於企業決策者對企業能源的調控與管理，保證企業能源生產、轉換和 消耗的平衡，可以減少能源浪費，確保生產經濟合理運行。
2、企業通過本實用新型能量系統綜合優化調度系統，可以發現生產中用 能效率的薄弱中環節，可以系統、科學、準確、實時地調度生產能量配給，減 少人為調度的主觀性和局限性，使企業能量調度達到全局優化，減少能源浪費 和減少汙染物的排放。實踐證明可節約能源消耗5%~15%;降低原材料消耗 2%~5%。
3、本實用新型能量系統綜合優化調度系統擁有多個操作界面，便於生產 管理人員與系統交互，可進行在線查詢、在線分析、下達調度指令和列印報告等。


圖1是本實用新型能量系統綜合優化調度系統的結構框圖； 圖2是本實用新型能量系統綜合優化調度系統的工作流程圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型 的實施方式不限於此。 實施例
如圖1所示，本實用新型能量系統綜合優化調度系統，與管理信息系統、 生產過程控制系統分別相連，包括操作界面、信息監測與調度功能模塊、數 據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模 塊、功能模型庫、關係資料庫、實時資料庫、接口模塊和人工輸入界面；其 中，信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能 量規劃功能模塊和事件管理功能模塊均分別連接操作界面和功能模型庫；關 係數據庫分別與操作界面、功能模型庫、實時資料庫和人工輸入界面相連； 關係資料庫通過B2MML模塊與管理信息系統相連；實時資料庫通過通訊標準接口OPC、 DDE、 Modbus或Prof舊us與生產過程控制系統連接，對於老 式沒有通訊接口的現場儀表數據，可按需要通過人工輸入界面手動輸入到關係 資料庫中，操作人員還可根據需要通過人工輸入界面將相關生產報表數據手動 輸入到關係資料庫中。其中，功能模型庫包括製漿造紙過程能耗標準資料庫、 "三環節"能量系統模型庫、造紙過程物料流模擬模型庫、造紙過程能量流模 擬模型庫；"三環節"能量系統模型庫包括"能量轉換環節"、"能量利用環 節"和"能量回收環節"的能量平衡計算模型庫和JW衡計算模型庫；造紙
過程物料流模擬模型庫包括典型製漿造紙單元過程的物料平衡模塊，造紙過 程能量流模擬模型庫包括典型製漿造紙單元過程的能量平衡模塊。
如圖2所示，本實用新型能量系統綜合優化調度系統是這樣工作的實
時資料庫通過通訊標準接口 OPC、 DDE、 Modbus或Prof舊us採集並過濾生 產過程控制系統中(DCS)、 SCADA、現場能流測量數據(PLC) /傳感器發 送的發電廠、製漿車間、抄紙車間、汙水處理車間、空壓站及其他相關車間的 能量流數據(根據ISA和MESA的相關標準，本平臺不直接與現場傳感器或 變送器通訊，所有現場數據均來自於控制器以上的設備或系統)，並將這些數 據分類為"轉換環節數據集"、"利用環節數據集"和"回收環節數據集"，存 儲到關係資料庫中，以備功能模型庫調用。操作人員還可根據需要通過人工輸 入界面手工輸入現場生產數據，存儲到關係資料庫中，以備功能模型庫調用。 調度人員通過操作界面操作信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、或 由內部事件觸發事件管理功能模塊實現對關係資料庫的讀寫操作1、對於可 以直接顯示的變量，讀取的數據經過數據格式的轉換，由信息監測與調度功能 模塊根據關係資料庫中存儲的各種生產參數的相互關係組織畫面，發送到操作 界面顯示或列印，或通過B2MML模塊傳送給管理信息系統(ERP); 2、對於 用於計算的間接變量，讀取的數據被功能模型庫調用，由包括典型製漿造紙單 元過程的物料平衡模塊和能量平衡模塊的造紙過程物料流模擬模型庫和造紙 過程能量流模擬模型庫進行物料平衡和能量平衡的模型運算、數據格式轉換 後，由信息監測與調度功能模塊根據關係資料庫中存儲的各種生產參數的相互 關係組織畫面，再發送到操作界面顯示或列印，或通過B2MML模塊傳送給管 理信息系統(ERP); 3、對於現場生產數據偏離標準數據的狀態，由數據分 析功能模塊將關係資料庫中存儲的現場生產數據與製漿造紙過程能耗標準資料庫中存儲的典型製漿造紙過程的標準能耗數據比較，來進行判斷。調度人員 依據操作界面顯示或列印的數據、信息或提示意見採取相應的優化調度動作 通過操作界面操作能量優化功能模塊調用"三環節"能量系統模型庫中存儲 的"能量轉換環節"、"能量利用環節"和"能量回收環節"的能量平衡計算模 型庫和煙平衡計算模型庫，進行煙分析，診斷生產過程能量系統中的薄弱環節， 揭示現場生產數據偏離的原因，並進行優化；能源規劃功能模塊基於關係數據 庫中的現場生產數據，運用線性規劃的基本方法，預測能源產、供趨勢，調度 各種能源生產、分配，監視各種異常情況，及時給出調整措施，給出統計分析 和平衡分析報表，為能源優化提供數據支持。
以下內部事件都能使事件管理功能模塊觸發對關係資料庫的讀寫操作
1、 控制設備的動作；
2、 操作人員的操作；
3、 來自其他應用程式的信號，如列印周期性報告或生產報告的請求等等。 本實用新型能量系統綜合優化調度系統擁有多個操作界面，便於調度人員
與本調度系統交互，可進行在線査詢、在線分析、下達調度指令和列印報告等。 調度人員可以通過管理信息系統和操作界面直接實現對關係資料庫的讀寫，關 係數據庫中存儲的關鍵數據可以通過乙太網(企業內部區域網)通過OLE、
ODBC或COM方式直接顯示在管理信息系統上，或直接顯示在操作界面上， 實現調度人員對整個生產過程能量系統的實時監控。同時關係資料庫可接收來 自操作界面和ERP的指令數據，便於企業決策者對企業能源的調控與管理。
通過本實用新型能量系統綜合優化調度系統，不僅減少了人為調度的主 觀性和局限性，使企業能量調度達到全局優化，還能減少能源浪費和減少汙染 物的排放，保證企業能源生產、轉換和消耗的平衡。而且在能源系統異常和事 故時，調度人員通過集中監測實時數據，利於調度及時、快速和準確的處理， 把能源系統故障所造成的影響控制在最低限度，確保能源系統穩定運行。
上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不 受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作 的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用 新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種能量系統綜合優化調度系統，與管理信息系統、生產過程控制系統分別相連，其特徵是，包括操作界面、信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模塊、功能模型庫、關係資料庫、實時資料庫、接口模塊和人工輸入界面；其中，信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模塊分別連接操作界面和功能模型庫；關係資料庫分別與操作界面、功能模型庫、實時資料庫和人工輸入界面相連；關係資料庫通過接口模塊與管理信息系統相連；實時資料庫與生產過程控制系統相連。
2、 根據權利要求1所述能量系統綜合優化調度系統，其特徵是，所述功 能模型庫包括製漿造紙過程能耗標準資料庫、"三環節"能量系統模型庫、造紙 過程物料流模擬模型庫、造紙過程能量流模擬模型庫。
3、 根據權利要求2所述能量系統綜合優化調度系統，其特徵是，所述 "三環節"能量系統模型庫包括"能量轉換環節"、"能量利用環節"和"能量回 收環節"的能量平衡計算模型庫和煙平衡計算模型庫。
4、 根據權利要求1所述能量系統綜合優化調度系統，其特徵是，所述接 口模塊是指B2MML模塊。
5、 根據權利要求1所述能量系統綜合優化調度系統，其特徵是，所述關係 資料庫基於乙太網通過OLE、 ODBC或COM方式與管理信息系統進行數據傳 輸。
6、 根據權利要求1所述能量系統綜合優化調度系統，其特徵是，所述能量 系統綜合優化調度系統與生產過程控制系統通過通訊標準接口 OPC、 DDE、 Modbus或Prof舊us連接。
專利摘要本實用新型為一種能量系統綜合優化調度系統，與管理信息系統、生產過程控制系統分別相連，包括操作界面、信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模塊、功能模型庫、關係資料庫、實時資料庫、接口模塊和人工輸入界面；其中，信息監測與調度功能模塊、數據分析功能模塊、能量優化功能模塊、能量規劃功能模塊、事件管理功能模塊分別連接操作界面和功能模型庫；關係資料庫分別與操作界面、功能模型庫、實時資料庫和人工輸入界面相連；關係資料庫通過接口模塊與管理信息系統相連；實時資料庫與生產過程控制系統相連。通過本調度系統可以科學、準確地調度能量配給，減少能源浪費和汙染物的排放。
文檔編號G05B19/418GK201255834SQ20082020047
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者劉煥彬, 朱小林, 李繼庚, 解新安, 陶勁松 申請人:華南理工大學