摘要:在新时代发展背景下,钢铁行业依然存在结构产品单一与产能过剩等问题,对其生产所提出的环保要求也变得越来越严格,大部分企业都将降本增效当做核心任务。而通过构建能源管控系统是实现节能减排工作的有效措施。在钢铁企业智慧能源管控中心构建过程中,主要依靠的是大数据技术优势,将迅捷的计算方法和廉价传感器作为基础,为钢铁企业经营生产提供支持,形成了多元化的能源供给方式。对此本文针对钢铁企业智慧能源管控系统的基本架构与技术方案进行分析,并提出科学合理的开发与实践策略。
关键词:钢铁企业;智慧能源管控系统;专家系统;技术方案;节能降耗;智慧工厂
概述
在钢铁企业智慧能源管控系统建立过程中,其平台主要通过采集并整合煤气、氧氮氩气、水电、蒸气以及天然气等能源流数据,来实现能源流、物质流以及信息流相统一,为钢铁企业能源管控提供远程控制、规律分析以及决策优化等一站式能源管控服务。同时,平台充分利用了大数据技术的手段,提供了能源消耗评价、平衡预测以及多能源介质耦合优化等分析服务,使钢铁企业能够多方面了解到当前能源生命周期的管理与应用情况,诊断能源使用期间所出现的各种异常问题,从而提高能源介质的转化效率,降低钢铁企业生产成本,带来较大的能源价值。 钢铁企业能源管控系统的基本架构 通常情况下,钢铁企业能源管控系统主要是由现场控制层、数据采集层以及应用服务层所构成。底层与上层数据指令分别通过上行与下行通信来完成信息传递和远程控制。首先,现场控制层主要由PLC、RTU和DCS等信息采集设备组合而成。在经过监控点采集之后,数据参数可以经过PLC,利用网络传入到能源管控系统中,还可以经过现场子站采集之后通过网络传入到能源管控系统当中。随后远程终端设备可以将测得的各类状态转化为可发送的数据格式,利用以太网传输到能源管控中心,并将中央计算机所传输过来的数据转化为命令,从而对钢铁企业生产设备进行远程操控。其次,数据采集处理层主要是将实时数据库作为核心,利用相关工具来完成数据处理与归档。数据采集系统通常都包括数据采集与处理、人工录入以及数据储存等步骤,其中作为自动采集的补充手段,人工录入发挥着至关重要的作用。应用服务层主要包括监控系统和能源管理系统两大部分。综合监控系统的设置主要包括工艺单元与电力需求测系统等模块,可以对循环水系统、煤气柜以及能介管网等单元进行实时监控和故障处理。 钢铁企业智慧能源管控系统构建原则 能源单元与管控工艺是基本 将动态与精细化管理相结合的智慧能源管理系统,可以将各个能源单元核心层进行多方面分析,从而确保能源管控可以在能源专业方面实现精细化与实用性。同时,结合相关的之智能优化系统,可以完成能源动力系统操控、管理以及因素分析智能化发展。除此之外,动态精细化管控信息系统,能够将各个工序作为目标,在计量与信息化系统的支持下,利用全程能源跟踪实现更加完整且时效较短的成本分析,从而多方面支持钢铁企业与各工序能源结构的完善与调节,最终使智慧能源管控变得更加客观与科学。 完善能源基础管理,构建精益化能源运行管控模式 钢铁企业智慧能源经济运行目标应当按月设计,多方面实施能源经济运行日通报、月总结以及周点评。对能源管理专业考核方法进行完善并严格执行,贯彻落实责任制与激励制度,从而将能耗目标的完成情况整合到各个钢铁企业年度考核当中,加强企业能源动力监察的执行能力,较大限度地减少资源浪费。另外,整个平台都要建立于钢铁企业数据中心与私有云端上,以大数据技术为基础来出台解决方案,从而利用前台框架来支持钢铁企业实现多方位运作。 优化能源管控统计、对标与评价方式 在动态与精细化智慧能源管理信息系统应用期间,可以在智慧层面上,从普通行业标杆或纵向对标比较策略向互相结合的状态发生转变。其中目标与状态相结合就是将目标作为根本出发点,用当前的状态来调整目标动态模式。而且,几乎左右的管控标准与能效因子都是随着状态变化而改变的,这种分析模式将呈现出更加客观的特点,并且还可以完成在线运行,保证生命周期内的能源可以实现精细化管理,从而更好地支持钢铁企业能源生产与管理,提高智慧能源管控系统运行的整体效率。 钢铁企业能源管控系统开发与实践的具体策略 优化计量设施,整合数据平台 在此过程中,要打破EMS与ERP系统的信息通路,对深入工序的用能信息与设备动态信息进行科学整理,钢铁企业生产流程现场终端、静态管理者与现场操作人员需要同步向系统提供可靠数据,进而在信息交互的基础上建成相应的数据库。同时,还要发挥出大数据技术体量大于多维度的特点,减少系统当中的不确定性,将智能问题转变为数据问题,在分析因果关系与强相关关系数据的基础上开发出智能专家系统。使钢铁企业生产节奏与能源生产计划可以顺利衔接在一起,最终有效融合能源静态管理与动态调整。 不断开发单介质动态平衡的专家系统 单介质专家系统具备专注和专门化的特点,将单介质供应的安全性与稳定性作为基本目标,但是对人为操作的依赖性较强,只能起到辅助决策的作用。对此,不惜要整合企业采购系统、ERP、HER以及财务销售系统等信息化平台,构建完善的企业云数据平台,实现深度的数据共享,建立起多介质有效转换的智慧能源系统。在系统自学习与自训练的基础上,减少对人的依赖性,实现不同介质之间的有效转换与智能调控。 对构建智慧能源环境管控中心进行延伸思考 在GIS技术、时钟系统、VR技术与专家系统共同构建的思维虚拟智能工厂基础上,将其应用在钢铁企业全景教学、重要事件回顾以及事故智能预测方面。利用GIS、GPS与之图形识别的智能终端功能,对图像、表计和颜色识别、温湿度以及林格曼黑度进行远程实时监测,通常都应用在较为危险且重复性的工作当中。 升级软硬件设备改造 为了满足钢铁企业能源管控中心的实际建设需求,需要对各部分设备与仪表进行升级与改造,从而满足通信、监控以及控制具体要求。在此过程中,系统利用以太网接口采集PLC 系统数据,利用 RS485 串口采集计量仪表的信号,在此基础上通过RTU接入到钢铁企业能源管理中心。另外,在硬件方面,需要完成现场原有交换机、第三方应用等能源管控系统通讯柜内的RTU网络连接工作。在软件方面,需要提供钢铁企业生产现场各站PLC的IP地质,对PLC完成适应性配置与程序调整。而针对第三方上位机系统,还需要对通讯接口进行开放,配合过程自动化采集数据信息,来提高能源仪表配备率与精细化管理水平。 安科瑞智慧能源管控系统概述 安科瑞智慧能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。可适用于钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。 系统结构 现场通过厂区局域网和平台通讯,平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后,客户可以在任意能与局域网联通的地方,通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。 系统可分为三层:即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。 现场设备层:主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等,也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任,这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。 网络通讯层:包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器,智能网关可在网络故障时将数据存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。 平台管理层:包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器,一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。 平台采用分层分布式结构进行设计,详细拓扑结构如下: 系统功能 平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业加强能源管理,提高能源利用效率和节能潜力,为节能改造提供数据依据。 系统硬件配置