代晓鹏，段国光

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

全厂能源统一调度管理系统主要内容是针对企业生产装置进行数据采集、数据实时监控、存储以及数据分析，提供与ERP系统的应用集成接口(计量数据)。能源管理中心系统具有能源综合监控(实时数据库)、生产调度管理、能源规划、能源计划、能源预测、能源计量、能源质量管理、能源实绩、设备管理、报表管理、监督检查、安全管理、环保管理、能效对标管理、企业节能管理以及能源审计等16个功能模块的应用和能源消耗分析、不正常能耗的提示。

2015年1月，安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能化工)委托安徽省能源利用监测中心进行了系统节能量审核。该全厂能源统一调度管理系统建成后，实现年节能48 233.82 t(标煤)，比预期节能超过16 233.82 t(标煤)，节能效益显著。

1 项目实施

1.1 系统功能架构

全厂能源统一调度管理系统主要由SOA架构、应用服务器、应用支撑平台、应用集成、应用子系统、信息整合部分和人员整合部分构成。

全厂能源统一调度管理系统通过环网连接厂区各处的数据采集点，由光纤传输数据至能源管理中心实时库服务器，再由WEB服务器对生产和能耗信息进行发布，用户通过客户端可在任何能够连接网络的地方进行系统访问，或者通过能源管理中心大屏获取能源和生产等信息。

1.2 网络及技术架构

针对全厂能源统一调度管理系统的网络建设的特点，结合安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能化工)的实际情况，搭建控制系统及仪表数据集成的能源管理信息网。

1.2.1 安全重要性及措施

对于全厂能源统一调度管理系统来说，由于要收集生产过程的相关信息，不可避免地要读取控制系统的数据，而控制系统的安全、稳定运行是企业首先要保证的，因此，控制系统的安全问题是整个系统设计中必须考虑的重点。中能化工能源管理中心项目中，确定采用技术加管理的模式，对整个信息系统安全进行综合设计。技术方面主要包括防病毒技术、网关技术、防火墙技术、实时数据库双机冗余、关系数据库双机热备、GPS同步时钟；管理方面包括用户权限的管理、规章制度的管理等，以确保生产控制系统的安全。

1.2.2 技术上安全保证

网络的安全性是信息系统设计的重要内容。由于生产管理信息系统网络在物理上将与生产过程的控制系统连接，因此必须有严格的措施来保证网络安全，避免信息系统对控制系统的影响。

本项目中选用的网络安全措施包括但不限于设计安全的网络拓扑结构，有效利用目前成熟的软硬件资源和技术构建可靠的安全体系，设计安全可靠的生产管理信息系统，以确保各控制系统安全稳定运行和公司信息的安全。

1.2.3 防病毒技术

网络病毒对信息网络的危害极大，轻则影响业务的正常进行，造成数据丢失；重则造成系统瘫痪和危害生产过程的控制。网络病毒的防治需要综合性的措施和手段，除了提高安全防范意识、修补操作系统，完善管理规章制度外，还需要采取一定的技术手段来提高系统的安全性。本项目中提供防病毒体系来完善和增强系统的安全性。

在管理网设置1台专门的防病毒服务器，该服务器直接连接后接入交换机，并安装防病毒服务器软件及系统管理中心。网络管理员通过管理中心获得所有的防病毒结点的防病毒状况，并为它们进行统一配置和升级。服务器需要每日或每周定时升级，并同时对客户端进行升级。EMS网络内其他机器作为防病毒软件的客户端。防病毒服务器可使用本项目配备的1台WEB服务器，防病毒服务器具备外网访问条件，杀毒软件服务器可自动升级，安装杀毒软件客户端PC再进行设置后可自动升级。

1.2.4 网关技术

本方案采集HPC- BOX型嵌入式工业控制网关机，该网关机能完全满足中能化工对数据采集设备的要求。它具有坚固耐用、小体积、低功耗、无风扇、零噪音、工业级品质和丰富的接口，可作为系统终端和控制主机、网关机等专用设备，能够满足在环境和体积要求严格的场合做网关、监控和数据采集等应用。网关技术示意见图1。

图1 网关技术示意

由图1可见：嵌入式网关机利用双网卡，充当网关；一边与控制系统相连，另一边通过防火墙与信息系统相连。由于采用不同的网段，能保证信息系统与控制系统不会在同一网段内，可保证信息系统内的机器与控制系统内的机器不会形成直通。

嵌入式网关机负责从各个DCS、PLC、电力综保系统通过相应的接口采集数据，送到实时数据库中，智能电表通过串口服务器连接后接入，网关机则通过DLT645- 1997、DLT645- 2007、MODBUS RTU标准的以及非标协议规约采集数据到实时数据库；同时充当管理网络与控制网络之间的网关。当采集器与实时数据库之间的网络出现问题时，数据会先保存在网关机上；当故障网络恢复正常时，保存在网关机上的数据会自动上传到实时数据库服务器上，以保证采集数据的完整性。

1.2.5 防火墙系统

防火墙置于EMS系统与公司办公网络之间，形成对信息系统及底层控制系统的保护。通过防火墙日志审计系统加强对网络活动的审计和监督，防止内部信息泄露和阻止外部入侵，可有效保护网络资源，以提高网络的整体安全性。

1.2.6 管理上安全保证

除了在技术上保证安全外，管理上安全保证也是非常重要的。管理上的安全保证主要是防止人为的破坏或误操作。在EMS系统中，系统通过用户授权的方式进行权限管理，所有要访问信息系统的用户经审核批准后由系统管理建立并进行相应的权限分配。只有授权的用户才能访问相应的信息，才可以进行相应的操作。此外，企业信息网络内部的各个路由器需进行严格的设置，通过路由器设置屏蔽无用端口，防止外部黑客攻击和企业内部员工的错误操作。

本方案中采用C/S(工程组态时和简单访问时用到)和B/S(一般客户访问时用到)相结合的架构。

1.2.7 实时数据库服务器

负责采集各个子系统的数据，并对数据进行初步处理，负责保存配置数据和生产管理系统的历史数据。

为保证EMS系统实时数据的正常运行，本方案对EMS中的实时数据库服务器采用双机冗余。即2台服务器都安装实时数据库软件，1主1备同时运行；当主服务器无法正常工作，则切换到备用服务器，确保实时数据库数据不会丢失，实现无缝连接。

1.2.8 应用WEB关系数据库服务器

负责EMS系统功能模块的安装部署、WEB平台发布及各功能模块数据交互存储，客户端通过浏览器的方式使用能源管理中心系统。

1.2.9 客户端

通过浏览器的方式访问EMS系统。客户端既包含生产一线客户端，也包括公司局域网客户端，还包括能通过与WEB服务器连接的其他客户端，它们都以统一的方式访问EMS系统，可实时了解生产情况。在EMS系统硬件及网络条件许可情况下，不限制访问能源管理中心系统的用户数量。

2 项目实施前、后能耗比较

项目实施前(2012年)、后(2014年下半年)主要产品能耗指标见表1。

该项目实施前(2012年)合成氨单耗要低于GB 21344—2008《合成氨单位产品能源消耗限额》中限额值，尿素单耗和双氧水单耗均低于《安徽省主要工业产品能耗限额(2011年修订版)》中的限额值。该项目实施后(2014年下半年)合成氨单耗低于GB 21344—2008《合成氨单位产品能源消耗限额》中限额值，尿素单耗和双氧水单耗均低于《安徽省主要工业产品能耗限额(2011年修订版)》中的限额值。

表1 项目实施前、后主要产品能耗指标

3 实施效果

(1) 实现公司能源管理由粗放管理向精益化管理转变：能源供需平衡功能实现在线统一监控和调整调度；工序能源消耗实绩、主要能源管理指标每日跟踪，能源消耗实绩结算报表自动生成。

(2) 实现能源管理由事后管理向事前管理转变：编制能源供需计划，按计划组织能源生产。根据计划安排能源设备运转、检修计划。预测能源消耗指标，制定能源管理措施，实现能源计划精细管理。

(3) 实现能源管理由单体节能管理向系统节能管理转变：通过调度中心优化能源供需平衡，通过煤气、蒸汽、电力相互转换实现能源的最优化使用，通过系统功能将能源管理体系的各个环节有机联系起来。制定能源计划包括能源平衡、能源预测、计划与实绩跟踪，能源指标统计、用能管理等业务功能，并加强信息的准确性和信息共享的实时性。

(4) 实现能源管理的流程控制，提高能源管理的规范性，能源管理人员劳动生产率的大幅度提高。通过统一的能源管控系统平台的数据共享，加快了能源管理与技术人员沟通的效率和准确性，强化了流程规范性，实时数据采集避免了人为抄表的误差和时间延迟，部分厂站可实现能源管控中心统一调度下的无人值守，使能源管理人员的劳动效率得以大幅度提高和改善。

(5) 建成后的能源管理中心与公司现有的ERP系统和生产监控DCS控制系统整合在一起，在系统中设定能耗目标值，并根据产量和各种能源消耗量，可以计算出每天每班的能耗情况和节能量，同时通过管控系统、ERP和DCS共同作用，通过优化工艺，使产量、消耗做到同步优化。

(6) 能源设备管理整体受控管理，对设备的点检、维护、检修体现计划性并真正落到实处，可减少故障和隐患的发生，对备件管理规范化，降低设备运行成本的同时保证备件供应，从而更好地发挥设备的整体效能。