一種能源自動管理調度系統的製作方法
2023-10-20 13:55:37 2
本發明涉及一種自動化控制系統，特別是一種能源自動管理調度系統。
背景技術：
隨著現階段我國工業化程度的不斷加深，我國的各種能源的供需矛盾問題也日見突出。一個能源生產企業將面臨多種能源的調度使用問題，能否有效地協調管理企業生產中的各項能源物質的流動，這對於現在能源企業能否適應新形式下的行業競爭，提高企業中和生產效益具有至關重要的意義。
因此建立能源管理中心系統，可以更好地促進管理工作上臺階，使控制系統更加完善，提高重點用能設備效率，大大減少設備故障率，減少或避免停機現象，使生產系統更加安全穩定地運行。能源管理中心的建立，還可以提高產品轉換率，降低了單位產品單耗，可以加強能源溯源工作，從源頭抓起，加強各環節質量工作，嚴格按生產工藝方法要求，提高產量。
設置現代化能源管理中心，配備計算機和各種監控儀表等相應設備的能源數據自動採集系統，實現主要耗能介質的數據採集自動化、傳輸網絡化、結算電子化、計量現代化和管理精細化的目標，從而實時監測生產環節和管理環節的能源消耗動態和變化趨勢，及時為企業提供正確的節能減排工作的決策思路，但目前的能源管理中心及系統結構複雜，管理效率低，並存在以下為：
（1）能源系統運行管理分散，各類監控系統信息不共享，計量點的設置不完善，難於滿足集中管理和優化調度平衡要求。
（2）能源調度為傳統電話調度模式，信息不全導致日常平衡和在異常情況下的指揮和調度的即時性受到限制問題。
（3）控制系統不完善，重點用能設備效率低，設備故障率高，停機現象常發生，使生產系統安全穩定差。
（4）各系統的數據信息量偏少，功能設計相對簡單問題，提高系統性能。
（5）能源管理調度中心接口複雜，不統一問題，因此需要改進。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供的一種能源自動管理調度系統。
為了實現上述目的，本發明所設計的一種能源自動管理調度系統，所述能源管理調度系統自上向下包括四個層次：應用管理系統層、應用支撐平臺層、數據服務平臺和基礎設施層；
其中：應用管理系統層：由企業生產調度系統組成，包括實時數據採集、實時監控、基礎信息維護、調度管理、能源管理、質量管理、生產統計，各部門通過對應的業務應用系統完成日常工作；
應用支撐平臺層：用於提供統一的系統管理：用戶管理、權限管理工作流引擎，來支撐業務應用系統，同時通過數據交換服務實現與外部系統的接口；
數據服務平臺：採用soa架構，提供靈活的數據服務，包括實時數據、管理數據和綜合數據的管理；
基礎設施層：用於負責各層共性的基礎服務，包括軟硬體和主機系統。
作為優先，所述企業生產調度系統的網絡控制部分分成三個網絡層次，即數據採集層、調度監控層和厂部管理層：
其中：數據採集層主要是指各網關機與控制系統進行實時數據採集並發送到調度室實時資料庫伺服器；中層為調度監控層，利用伺服器相關組態及配置，對生產進行實時監控調度；上層為厂部管理層：利用區域網的形式將各採集數據發送至廠領導和授權用戶，實現實時瀏覽和歷史查詢。
作為優先，所述企業生產調度系統的調度內容主要包括：
1）生產監控系統；通過智能儀表採集系統實時採集各個監控數據；
2）能源管理系統，用於對水、電、蒸汽、氫氣、壓縮空氣、煤、煤氣的能源介質的計量，此類能源介質，則通過專用儀表，進行採集，由dcs系統集成，匯集至能源管理系統平臺；用於對各公司質檢循環物流情況：包括焦化入爐煤、鍋爐蒸汽輸配量、煤氣輸配量這幾個分公司互用原材料物流輸配量，各介質消耗的使用量；煤主要通過對地磅計量器具進行實時數據監測，完成數據採集，並對供應商和銷售客戶建立用戶臺帳，實現對入廠物資和出廠產品的計量實時記錄；自動統計計量的相應報表；
3)能源優化調度系統，其優化調度分為兩個方面，一方面，對於管道輸送能源介質，比如蒸汽、燃氣等能源介質，通過預測數據和管網模型實現對於蒸汽等管道輸送能源的預測、優化和調度，確定預測數據之後，在能源管網模型的基礎上，以調度周期內能源損失最少和能源管網操作最穩定為目標，建立不同能源介質的優化調度模型，給出優化調度建議，從而減少能源損失，維持管網操作穩定；另一方面，對於電能、燃氣、水等能源，則需要進行錯峰運行的優化調度；首先，通過對大型設備連續運行趨勢記錄、運行狀態記錄、開機啟動記錄、事故記錄，絕緣監視記錄，掌握企業整體用能規律，並根據基礎數據建立預測模型，預測短期的用能能負荷，做出公司用能總負荷預測、公司最大用能負荷預測、關鍵設備用能負荷預測等預測數據；
4）生產調度管理系統，根據公司生產目標以及生產過程中的原料、產品、質量、設備、公用工程等多方面的信息，下達生產調度指令、安全指令的執行情況並進行監督、檢查，結合現場工藝狀況形成新的生產指揮調度信息，記錄生產情況，糾正執行中的偏差，就具體問題召開部門內部及跨部門和單位的生產協調會議，發出通知通報，實現組織，協調，平衡，指揮，督辦的作用，使生產製造活動穩定持續進行；
5）生產統計系統，包括生產班報、生產日報以及統計分析，涉及原料的收、耗、存，能源的使用量，設備的運行狀況統計；生產統計不僅是對當前當日生產情況的統計，更重要的是對生產統計數據的綜合分析，實現多角度的、綜合性的對比分析，為生產調度管理和決策提供更有效的指導和幫助；
6）設備管理系統，包括設備臺帳、設備狀態監控、設備運行管理、設備預防性維護管理、設備巡檢、故障分析；設備維護管理系統的建立，對關鍵設備的運行狀態進行監控，保證設備運行在正常狀態；使得企業可以不斷完善設備維護保養項目和周期，逐步建立起良好的設備預防維修機制，提高設備的保障能力；通過規範設備故障維修管理，建立設備維修支持系統，提高設備維修水平；同時充分利用各種設備數據，加強對設備的分析研究，進一步提高企業設備管理水平；
7）安全管理系統，通過對生產現場的實時監控：包括生產數據、危險源監控、火災報警、視頻監控、安全巡防、簡訊平臺，實時了解各生產單位的生產情況，避免違規作業，確保安全生產，並通過安全生產數據報警在調度中心和相關領導的計算機中顯示、報警，結合簡訊平臺及電話調度平臺指揮相關人員採取相應的措施，從而保證設備、人身的安全；
8）erp接口，erp數據接口負責mes平臺數據與erp管理軟體的數據交互，包括：生產訂單、生產計劃、生產數據數據交互，原材料、成品檢驗計劃及結果、人事信息等的交互；
9）應用支撐平臺,基於構件化技術、工作流引擎技術、快速定製技術而形成的一種可自動適應客戶管理需求的易操作、易擴充的智能化、集成化的管理軟體平臺。
作為優先，所述生產監控系統主要包括對以下內容監控：
1）實時數據採集系統，實時數據通過網關接口以udp數據包的形式發送到管理網絡，管理網中的前端工作站直接對實時數據包進行解析來反映給各級管理者；實時數據伺服器接收到數據包後，對其進行分析、計算，並定期存儲至資料庫中；
2）模擬流程圖監視系統，系統提供web服務，使用戶在intranet/internet上以web方式瀏覽，查看實時數據以及歷史數據信息，為遠程瀏覽工廠生產過程，遠程生產報警，遠程故障診斷提供可能；且系統提供的主要監控畫面可包括：生產流程畫面、生產裝置工藝流程畫面、生產單元工藝運行畫面、重要設備運行狀態監控畫面，畫面數據刷新率可以自定義；
3）能源監控系統，以系統流程圖的方式遠程監控蒸汽管網壓力、溫度、流量情況，連續監視電能波動，故障發生瞬間啟動錄波記錄、開關狀態變位記錄、故障後長時間包絡線記錄、繼電保護動作時間和順序記錄，為科學指揮、調度管網設備起停、保障管網壓力平衡、流量穩定，掌握用電負荷規律，及時發現和預測故障等提供實時監控數據依據；
4）電力監控系統，對各分公司的高壓供配電系統進行實時監控，對6千伏以上大型用電設備的運行工況、開關狀態、保護信息、實時運行數據進行監控；
5）安全保衛監控方法，對重大危險源及關鍵工段的視頻監控集成至能源管理平臺，以便故障發生時及時調用視頻監控信息，了解現場情況，做出準確決策；
6）實時歷史趨勢監控系統，觀察某項指標或多項指標在指定時間段內的點值變化曲線及其報警線的顯示；採用在同一畫面、同一坐標軸上通過同時顯示多條指標曲線，進行對比顯示。
本發明得到的一種能源自動管理調度系統，通過生產控制系統數據及各種重要監控儀器進行統一採集、集成管理，做到現場數據的實時採集，通過網絡傳輸，把收集到的數據存儲到實時資料庫中進行處理，以流程圖監控、報警、實時報表、趨勢查詢等方式，使調度、生產管理部門和相關領導可以在辦公室或遠程也能夠確切掌握實際生產狀況。並通過生產監控、安全管理、生產調度、質量管理、生產統計、設備管理、能源管理（能源統計分析）等mes模塊結合簡訊平臺為全公司的生產管理及調度指揮提供一個方便快捷的信息化管理平臺。
附圖說明
圖1是本實施例提供的一種能源自動管理調度系統的層次結構示意圖；
圖2是本實施例提供的一種能源自動管理調度系統中企業生產調度系統網絡控制部分的結構示意圖。
附圖標記中：1.應用管理系統層；2.應用支撐平臺層；3.數據服務平臺；4.基礎設施層；5.企業生產調度系統；6.數據採集層；7.調度監控層；8.厂部管理層。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
實施例：
如圖1所示，本實施例中所提供的一種能源自動管理調度系統，所述能源管理調度系統自上向下包括四個層次：應用管理系統層1、應用支撐平臺層2、數據服務平臺3和基礎設施層4；
其中：應用管理系統層1：由企業生產調度系統5組成，包括實時數據採集、實時監控、基礎信息維護、調度管理、能源管理、質量管理、生產統計，各部門通過對應的業務應用系統完成日常工作；
應用支撐平臺層2：用於提供統一的系統管理：用戶管理、權限管理工作流引擎，來支撐業務應用系統，同時通過數據交換服務實現與外部系統的接口；
數據服務平臺3：採用soa架構，提供靈活的數據服務，包括實時數據、管理數據和綜合數據的管理；
基礎設施層4：用於負責各層共性的基礎服務，包括軟硬體和主機系統。
如圖2所示，作為優先，所述企業生產調度系統5的網絡控制部分分成三個網絡層次，即數據採集層6、調度監控層7和厂部管理層8：
其中：數據採集層6主要是指各網關機與控制系統進行實時數據採集並發送到調度室實時資料庫伺服器；中層為調度監控層7，利用伺服器相關組態及配置，對生產進行實時監控調度；上層為厂部管理層8：利用區域網的形式將各採集數據發送至廠領導和授權用戶，實現實時瀏覽和歷史查詢。
作為優先，所述企業生產調度系統5的調度內容主要包括：
1）生產監控系統；通過智能儀表採集系統實時採集各個監控數據；
2）能源管理系統，用於對水、電、蒸汽、氫氣、壓縮空氣、煤、煤氣的能源介質的計量，此類能源介質，則通過專用儀表，進行採集，由dcs系統集成，匯集至能源管理系統平臺；用於對各公司質檢循環物流情況：包括焦化入爐煤、鍋爐蒸汽輸配量、煤氣輸配量這幾個分公司互用原材料物流輸配量，各介質消耗的使用量；煤主要通過對地磅計量器具進行實時數據監測，完成數據採集，並對供應商和銷售客戶建立用戶臺帳，實現對入廠物資和出廠產品的計量實時記錄；自動統計計量的相應報表；
3)能源優化調度系統，其優化調度分為兩個方面，一方面，對於管道輸送能源介質，比如蒸汽、燃氣等能源介質，通過預測數據和管網模型實現對於蒸汽等管道輸送能源的預測、優化和調度，確定預測數據之後，在能源管網模型的基礎上，以調度周期內能源損失最少和能源管網操作最穩定為目標，建立不同能源介質的優化調度模型，給出優化調度建議，從而減少能源損失，維持管網操作穩定；另一方面，對於電能、燃氣、水等能源，則需要進行錯峰運行的優化調度；首先，通過對大型設備連續運行趨勢記錄、運行狀態記錄、開機啟動記錄、事故記錄，絕緣監視記錄，掌握企業整體用能規律，並根據基礎數據建立預測模型，預測短期的用能能負荷，做出公司用能總負荷預測、公司最大用能負荷預測、關鍵設備用能負荷預測等預測數據；
4）生產調度管理系統，根據公司生產目標以及生產過程中的原料、產品、質量、設備、公用工程等多方面的信息，下達生產調度指令、安全指令的執行情況並進行監督、檢查，結合現場工藝狀況形成新的生產指揮調度信息，記錄生產情況，糾正執行中的偏差，就具體問題召開部門內部及跨部門和單位的生產協調會議，發出通知通報，實現組織，協調，平衡，指揮，督辦的作用，使生產製造活動穩定持續進行；
5）生產統計系統，包括生產班報、生產日報以及統計分析，涉及原料的收、耗、存，能源的使用量，設備的運行狀況統計；生產統計不僅是對當前當日生產情況的統計，更重要的是對生產統計數據的綜合分析，實現多角度的、綜合性的對比分析，為生產調度管理和決策提供更有效的指導和幫助；
6）設備管理系統，包括設備臺帳、設備狀態監控、設備運行管理、設備預防性維護管理、設備巡檢、故障分析；設備維護管理系統的建立，對關鍵設備的運行狀態進行監控，保證設備運行在正常狀態；使得企業可以不斷完善設備維護保養項目和周期，逐步建立起良好的設備預防維修機制，提高設備的保障能力；通過規範設備故障維修管理，建立設備維修支持系統，提高設備維修水平；同時充分利用各種設備數據，加強對設備的分析研究，進一步提高企業設備管理水平；
7）安全管理系統，通過對生產現場的實時監控：包括生產數據、危險源監控、火災報警、視頻監控、安全巡防、簡訊平臺，實時了解各生產單位的生產情況，避免違規作業，確保安全生產，並通過安全生產數據報警在調度中心和相關領導的計算機中顯示、報警，結合簡訊平臺及電話調度平臺指揮相關人員採取相應的措施，從而保證設備、人身的安全；
8）erp接口，erp數據接口負責mes平臺數據與erp管理軟體的數據交互，包括：生產訂單、生產計劃、生產數據數據交互，原材料、成品檢驗計劃及結果、人事信息等的交互；
9）應用支撐平臺,基於構件化技術、工作流引擎技術、快速定製技術而形成的一種可自動適應客戶管理需求的易操作、易擴充的智能化、集成化的管理軟體平臺。
作為優先，所述生產監控系統主要包括對以下內容監控：
1）實時數據採集系統，實時數據通過網關接口以udp數據包的形式發送到管理網絡，管理網中的前端工作站直接對實時數據包進行解析來反映給各級管理者；實時數據伺服器接收到數據包後，對其進行分析、計算，並定期存儲至資料庫中；
2）模擬流程圖監視系統，系統提供web服務，使用戶在intranet/internet上以web方式瀏覽，查看實時數據以及歷史數據信息，為遠程瀏覽工廠生產過程，遠程生產報警，遠程故障診斷提供可能；且系統提供的主要監控畫面可包括：生產流程畫面、生產裝置工藝流程畫面、生產單元工藝運行畫面、重要設備運行狀態監控畫面，畫面數據刷新率可以自定義；
3）能源監控系統，以系統流程圖的方式遠程監控蒸汽管網壓力、溫度、流量情況，連續監視電能波動，故障發生瞬間啟動錄波記錄、開關狀態變位記錄、故障後長時間包絡線記錄、繼電保護動作時間和順序記錄，為科學指揮、調度管網設備起停、保障管網壓力平衡、流量穩定，掌握用電負荷規律，及時發現和預測故障等提供實時監控數據依據；
4）電力監控系統，對各分公司的高壓供配電系統進行實時監控，對6千伏以上大型用電設備的運行工況、開關狀態、保護信息、實時運行數據進行監控；
5）安全保衛監控方法，對重大危險源及關鍵工段的視頻監控集成至能源管理平臺，以便故障發生時及時調用視頻監控信息，了解現場情況，做出準確決策；
6）實時歷史趨勢監控系統，觀察某項指標或多項指標在指定時間段內的點值變化曲線及其報警線的顯示；採用在同一畫面、同一坐標軸上通過同時顯示多條指標曲線，進行對比顯示。
在本實施例中智能儀表採集系統中：採用改造後的能源表或者二、三級電錶是具備通訊接口的智能儀表，根據所具備的通訊接口類型採用不同的採集方式：
如果所要採集的智能儀表所具備的通訊接口採用的是能夠進行遠距離傳輸的通訊協議（如乙太網的tcp/ip），則直接通過相應的通訊線路傳送到數據採集伺服器上，由數據採集伺服器實現數據採集。
如果所要採集的智能儀表所具備的通訊接口採用的是不適合遠距離傳輸的信號（如rs485、rs422、rs232等），則可以採用通訊轉換模塊設備進行協議轉換實現數據的採集，然後將轉換後得到的數據進行通訊轉換，轉換為tcp/ip等適合遠距離傳輸的通訊協議，再通過相應的通訊線路傳送到數據採集伺服器上，由數據採集伺服器上的數據協議轉換軟體進行數據協議的轉換，實現數據的採集。
具備通訊接口的儀表均通過rs485通訊方式進行數據通訊，因此可直接採用通訊轉換模塊設備進行協議轉換實現數據的採集，然後將轉換後得到的數據進行通訊轉換，轉換為tcp/ip等適合遠距離傳輸的通訊協議，再通過相應的通訊線路傳送到數據採集伺服器上，由數據採集伺服器上的數據協議轉換軟體進行數據協議的轉換，實現數據的採集。
同時其數據採集方式是使用一臺計算機作為數據採集網關，通過數據採集網關實現實時資料庫伺服器和電氣系統的連接，具體連接方式：
通過在電氣通訊櫃選擇一空餘通訊口，通過串口通訊線連接到數據網管機上用於傳輸過程數據。每個數據採集點配置一對光纖收發器，一個連接數據採集網關，一塊連接接入交換機。
這裡增加數據採集網關的目的在於減低操作站負荷，網關的存儲轉發功能，使得當網絡故障時，過程數據存儲在網關機。當網絡恢復後，網關自動將本地數據存儲到實時資料庫。這保證了數據不丟失。由於網關具有隔離控制網與管理網的作用，具有更高的安全性，保證控制系統的運行安全。
因此本實施例通過實時資料庫軟體對生產控制系統數據及各種重要監控儀器（如：設備報警、生產監測等）進行統一採集、集成管理，做到現場數據的實時採集，通過網絡傳輸，把收集到的數據存儲到實時資料庫中進行處理，以流程圖監控、報警、實時報表、趨勢查詢等方式，使調度、生產管理部門和相關領導可以在辦公室或遠程（需甲方提供外網ip地址）也能夠確切掌握實際生產狀況。並通過生產監控、安全管理、生產調度、質量管理、生產統計、設備管理、能源管理（能源統計分析）等mes模塊結合簡訊平臺為全公司的生產管理及調度指揮提供一個方便快捷的信息化管理平臺。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還能夠對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上述的具體實施方式，凡是本領域技術人員在本發明的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本發明的保護範圍。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。