1、前言
　　鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶，節(jié)能一直是困擾我國冶金行業(yè)的重大問題，除了依靠節(jié)能技術降低能耗外，向能耗管理要效益是我們努力的方向。傳統(tǒng)的能源調(diào)度為電力、動力、水道各自獨立，采用傳統(tǒng)的能源管理模式，已不適應現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的能源管理需要。
　　建立集中監(jiān)控管理功能于一身的能耗管理系統(tǒng)（EMS，Energy Management System），實現(xiàn)了能源系統(tǒng)電力、動力、水道等各單元的數(shù)據(jù)采集和控制和管理、環(huán)保監(jiān)測和控制、能源介質(zhì)需求的分析與預測，為提供經(jīng)濟、高質(zhì)的能源和優(yōu)質(zhì)、高效的服務創(chuàng)造了良好條件，同時也為公司能源管理打下良好基礎。 
　　監(jiān)控管理的能源介質(zhì)主要有：電力、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬氣、蒸汽、生產(chǎn)水、生活水等。
　　“電管家”能耗管理系統(tǒng)（簡稱：EMS）是以專業(yè)的平臺軟件為基礎，并融合了現(xiàn)場總線技術、電力電子技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、自動化測量技術等的一體化數(shù)據(jù)采集監(jiān)控優(yōu)化系統(tǒng)方案，用于監(jiān)視、分析和控制能源的使用，從而降低能耗成本。能源中心實現(xiàn)對電、蒸汽、壓縮空氣、風、燃氣和水等有關能源介質(zhì)的檢測及控制，進而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和管理，將能耗信息集成，提供有效的分析手段，指導能源的合理配置和利用，實現(xiàn)安全、優(yōu)良供能、提高工作效率、降低能耗。能源中心設計工作圍繞電力、水、動力等三項展開。
　　建立能耗管理系統(tǒng)是《“十一五”中國鋼鐵企業(yè)信息化發(fā)展建議》重要內(nèi)容之一。

2、設計總則

2.1設計原則

　　1 安全性

　　采用安全可靠的隔離技術，在EMS實時網(wǎng)絡與ERP網(wǎng)絡之間建立數(shù)據(jù)傳輸通道。同時，EMS系統(tǒng)應具有完備的策略以保證EMS及下層控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證EMS系統(tǒng)的應用軟件對PLC、DCS等系統(tǒng)的正常運行不會構成影響。

　　2 可靠性

　　在EMS的設計過程中，可靠穩(wěn)定性是第一要素。能源供給過程屬于連續(xù)的過程，一旦出現(xiàn)故障將會給企業(yè)帶來無法估量的損失。在系統(tǒng)設計時要從結構設計、產(chǎn)品選擇以及網(wǎng)絡管理上對穩(wěn)定性做出保證。系統(tǒng)還要具有強的容錯能力，在系統(tǒng)局部失敗的情況下，仍能正常繼續(xù)工作。

　　3 開放性

　　開放性設計包括開放性網(wǎng)絡、支持多協(xié)議、具有良好的設備兼容性和互通互連能力等幾個方面。目前所用到的底層控制系統(tǒng)種類較多，EMS系統(tǒng)的軟件平臺要能提供多種數(shù)據(jù)訪問方式（如OPC、DDE、ODBC、TCP、串口等），保證系統(tǒng)的開放性，并能與第三方軟硬件兼容，實現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫連接。
　　采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產(chǎn)品和開發(fā)技術，保證經(jīng)過EMS系統(tǒng)分析處理的數(shù)據(jù)能夠被上層管理系統(tǒng)所用。允許用戶或第三方依據(jù)現(xiàn)有的應用平臺靈活地進行二次定制開發(fā)。

　　4 實用性

　　在系統(tǒng)功能設計上，首先必須能夠滿足企業(yè)的當前需求，同時兼顧企業(yè)的長遠發(fā)展。系統(tǒng)設計完成后，也應該能夠讓企業(yè)以較低的維護投入而獲得較大的效益回報。

　　5 先進性

　　在滿足當前系統(tǒng)功能需要的前提下，本著高定位、高起點的指導思想，采用先進的軟件設計方法、軟件實現(xiàn)技術，包括系統(tǒng)應用平臺、數(shù)據(jù)庫技術、開發(fā)管理工具等。

　　6 可維護性

　　系統(tǒng)應具有完備的網(wǎng)絡控制、診斷、測試功能和在線故障恢復能力，最終要使用戶維護起來方便，維護成本低。

2.2引用規(guī)范及標準

　　能耗監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)滿足以下規(guī)范及標準，但不限于此：

r    GB2589 綜合能耗計算通則

r    GB6422 企業(yè)能耗計量與測試導則

r    GB15316─94 節(jié)能監(jiān)測技術通則

r    GB12723 產(chǎn)品單位產(chǎn)量能源消耗定額編制通則

r    GB3485評價企業(yè)合理用電技術導則

r    CJ/T188—2004 戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術條件

r    GB/T 19582-2008 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范

r    GB 9254-1998 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法

r    GB/T 17168-1998 信息技術設備抗擾度限值和測量方法

r   GB/T 17626-1998電磁兼容  試驗和測量技術

3、電管家鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

3.1系統(tǒng)組成

　　整個能源管理系統(tǒng)是以計算機為核心并采用流行的、可靠的計算機網(wǎng)絡構成的分布式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)。全廠設置一個集中能源動力管理監(jiān)控中心。全廠能源動力管理監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡從各信息采集點中獲取能源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全廠的能源數(shù)據(jù)集中監(jiān)控和管理，并統(tǒng)一發(fā)布調(diào)度指令。全廠能源動力管理監(jiān)控中心和各信息采集點間通過能源專用網(wǎng)絡有機的結合在一起構成一個完整的系統(tǒng)。
　　能源管理系統(tǒng)采用國外成熟的大型實時歷史數(shù)據(jù)庫為基礎數(shù)據(jù)應用平臺，并以與之相配套的數(shù)據(jù)可視化軟件為WEB實時信息組裝平臺，通過基于該實時數(shù)據(jù)庫平臺的二次軟件應用開發(fā)，基于模型庫的數(shù)據(jù)優(yōu)化分析VC++開發(fā)來建立企業(yè)統(tǒng)一的能源系統(tǒng)信息集成及管理平臺。 
     

3.2 分層分布式系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構按功能的不同分成三個層次(如圖所示)。底層為信號采集層，中層為實時數(shù)據(jù)處理層，上層為應用管理層。信號采集層由子站和遠程站組成，主要實現(xiàn)分布數(shù)據(jù)的集中采集、實時控制。采集站間采用環(huán)型拓撲結構，由光纖組成工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡傳輸速率1000Mb/s。中層的主要設備是I/0服務器，作為底層和上層之間的橋梁，主要完成實時數(shù)據(jù)的處理、短時歸檔；還包括工程師站、HMI操作員站、大屏幕控制器和網(wǎng)絡打印機等，主要完成人機交互和管理等功能。上層包括應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、WEB服務器、防火墻，上層中央以太網(wǎng)采用雙絞線連接、TCP/IP協(xié)議、總線結構，網(wǎng)絡傳輸速率1000 Mb/s。

3.3系統(tǒng)功能描述

3.3.1、管理范圍

　　1、能源管理系統(tǒng)的監(jiān)控管理的能源介質(zhì)有：電力、焦爐煤氣、高爐煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬、蒸汽以及各種水等。
　　a.電力設施：輸電設施、發(fā)電設施；
　　b.給排水系統(tǒng)：水源、用水量、給排水系統(tǒng)設置；
　　c.燃氣、氣系統(tǒng)：高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、氧氣站，廠區(qū)及車間燃氣管道及氧氣、氮氣、氬氣球罐；
　　d.熱力系統(tǒng)概況：高爐冷風、蒸汽、壓縮空氣及脫鹽水等介質(zhì)的生產(chǎn)及供應。
　　2、能源管理系統(tǒng)管理的工藝能耗參數(shù)有：

3.3.2、主要功能

Ø　能源計劃管理

　　能源政策、能源技術標準的發(fā)布，節(jié)能計劃以及月度供需平衡計劃的制定與下發(fā)，各種能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析用能水平，為節(jié)能方案的查找提供數(shù)據(jù)支持。

Ø　能源計量管理

　　對各類儀器、儀表等的流量、壓力、溫度等計量設備數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)計量抄表和計量結果的統(tǒng)計分析，及時體現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程中各類技術指標消耗和信息共享。以上數(shù)據(jù)需要由各個子系統(tǒng)通過標準接口（或提供標準協(xié)議）提供。

Ø　能源數(shù)據(jù)采集

　　對能源數(shù)據(jù)的實時采集：實時采集電的能源工藝讀數(shù)，計算消耗；對生產(chǎn)過程能源生產(chǎn)、能源供應、能源消耗進行實時監(jiān)控與管理，通過自動采集或人工錄入能源數(shù)據(jù)。對全礦的用電等能源進行監(jiān)測與計量，對有關重大設備或重要工藝設備的用電等能源與質(zhì)量指標進行計量與監(jiān)測。

Ø　能源統(tǒng)計分析

　　對生產(chǎn)過程的能源消耗量和單耗量進行統(tǒng)計和分析，編制各種能源報表分析曲線等直觀圖形，參照生產(chǎn)計劃和消耗定額進行對比和分析，為生產(chǎn)管理、調(diào)度指揮、崗位操作提供及時準確的能源數(shù)據(jù)信息，實時監(jiān)控生產(chǎn)過程的能源狀況，有效控制能源消耗，便于及時發(fā)現(xiàn)耗能癥結，及時采取節(jié)能措施，及時調(diào)度指揮，及時操作。主要功能有：

　　1)　實時監(jiān)控各工序及重大設備的能源消耗；

　　2)　能源消耗統(tǒng)計分析：以直觀的圖形化的方式查看和分析能源消耗；

　　3)　能源消耗動態(tài)分析，根據(jù)能耗數(shù)據(jù)實時動態(tài)分析生產(chǎn)能耗情況，尋找生產(chǎn)能耗癥結，實現(xiàn)輔助決策；

　　4)　實現(xiàn)能源信息半自動化處理、能源信息表格和圖形化分析、能源信息動態(tài)查詢、能耗計劃網(wǎng)上發(fā)布、能源消耗輔助考核；

　　5)　能源消耗輔助平衡，根據(jù)能耗數(shù)據(jù)實現(xiàn)能耗預平衡，根據(jù)平衡結果找出能耗不平衡因素。

Ø　單耗、總耗：計算工序活動中的所有物質(zhì)的單耗、總耗。產(chǎn)量、消耗、單耗和計劃、定額比較的超標、達標、欠標情況。

Ø　日查詢與分析：對每日工序活動中的所有物質(zhì)消耗列出表格進行查詢；對每日工序活動中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。

Ø　周查詢與分析：對每周工序活動中的所有物質(zhì)消耗列出表格進行查詢；對每周工序活動中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。

Ø　旬查詢與分析：對每旬工序活動中的所有物質(zhì)消耗列出表格進行查詢；對每旬工序活動中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。

Ø　月查詢與分析：對每月工序活動中的所有物質(zhì)消耗列出表格進行查詢；對每月工序活動中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。

Ø　年查詢與分析：對每年工序活動中的所有物質(zhì)消耗列出表格進行查詢；對每年工序活動中的所有物質(zhì)消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。

Ø　計劃完成情況分析：產(chǎn)業(yè)企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量計劃完成比率及對比。

　　科學的能源管理是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)優(yōu)化資源配置、合理利用能源、改善環(huán)境、實現(xiàn)從單一的裝備節(jié)能向系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能的戰(zhàn)略轉變的重要措施，也是創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)、實施清潔生產(chǎn)的必然要求。