吕媛媛 吕 领

(北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029)

1 前言

能源管理系统(EMS)是对冶金企业的电力系统、动力系统(燃气、热力、氧氮氩等)、水道系统和质量环保数据实行集中监控和管理，它是企业信息化系统的一个重要组成部分。本文所述的EMS 系统是基于WinCC/B. Data 的综合能源管理系统，采用B.Data 软件并结合冶金工艺进行平台搭建，建立了集管理、生产、预测为一体的能源管理平台，其采用成熟高效的综合能源分析方式，覆盖能源采购、能源调度，以确保能源的高效使用和良好的成本控制。

2 B.Data 能源管理系统的架构

2.1 硬件结构

B.Data 能源管理系统的硬件结构包括应用服务器、数据采集服务器、发布服务器。应用服务器是功能服务器，用于报表实现(数据从数据库到Excel 中)，及任务管理。

采集服务器存放B.Data 的结构、配置及采集数据点。

发布服务器用于报表等相关数据的发布，便于数据共享及分级管理。

2.2 软件结构

B.Data 能源管理系统的软件结构包括数据应用(B.Data Applicationserver)、客户端(B. Data Client)、数据采集(B.Data Acquisition)、网络发布(B.Data Webserver)、驱动(B.Data Mobile)。

3 B.Data 能源管理系统的功能

3.1 工厂能源模型搭建模式多样化功能

采用B.Data 软件进行工厂能源模型的搭建时，可以依据ISA95/88，进行企业级、工厂级、车间级、生产线级、设备级的结构进行搭建;也可以根据冶金企业所消耗能源的介质属性进行结构搭建;还可以基于消费花费中心进行结构搭建。B.Data 能源管理系统便于多角度、全面掌握钢厂能源消耗情况。

3.2 方便用户管理功能

随着市场竞争的日益激烈，用户对系统运行、生产数据的安全性，保密性要求日趋增加，用户权限管理与文档管理已成为能源管理系统不可或缺的功能。B.Data 能源管理系统具有C/S、B/S 两种客户端方式，以此为依托在系统中定义不同登录用户在组态、访问、操作、查询等方面的权限，以实现报表、视图、采集通道等多方面的访问管理。同时，系统自行开发的文档管理功能，可以将重要的文档或图纸上传到后台数据库中，操作简洁、便于用户调取查阅，更为生产资料的安全保存提供了有力保障。

3.3 能源介质消耗量的实时监测

EMS 系统可以在B/S 模式下，采用Web 发布的方式展示能源消耗的报表、趋势图、视图，同时能进行文档管理及手工录入数据等工作。各权限级别用户可以通过IE 浏览器进行操作，方便快捷，便于查询共享数据资源。EMS强大的报表系统，对生产中水、电、气能源的消耗数据进行集中监控和管理，便于对生产能源数据进行加工、分析、处理，使得能源管理业务进行全方位监控和优化完善，达到企业节能增效的目的。本系统除了可以实现传统报表形式的数据采集、展示方式，还可以采用数据流的方式，将监测数据与工艺相结合，显示出每步工艺所消耗的介质数量，大大提高了用户的监测水平。

3.4 系统的报警功能

EMS 系统还具有视图功能，可以采用可视化模型、桑基图的形式形象直观的展示能源管理功能，既能实现能源介质消耗的实时监测，又具有报警作用。在对仪器仪表的管理中，仪表的损坏或进入待检状态，都可以通过系统进行报警。

3.5 数据分析功能

B.Data 能源管理系统在解决了传统的人工手抄报表浪费人力资源的弊端外，还可以实现数据的分析，如图形分析、对比分析、消耗分析、KPI 分析等数据分析模式。还具有趋势图查询功能，能直观具体的展示数据的变化形式。

3.6 系统后台数据管理功能

B.Data 能源管理系统能方便快捷的实现报表管理，根据业主需求自动产生报表，并直接发送到用户邮箱中。按照需求自动打印下载。在实际生产中，会产生大量的能源消耗数据，系统可以进行冷备份处理，为项目的安全运行提供可靠的保障。同时在实时监测的情况下，当遇到突发的通讯故障时极易造成数据丢失，B.Data 能源管理系统弥补了这一不足，能实现数据补录。在实际生产中，能源管理数据进入到Wincc 归档数据库中，如果B. Data 与WinCC 之间通讯有问题，导致B.Data 的数据库中缺少数据，可以通过修改配置文件补充数据。

3.7 能源分析预测

能源管理分析预测基于B. Data 软件的分析预测功能，对水、电、风、气消耗的相关历史数据进行分析，得到能源利用率及消耗率的综合指标，为生产提供指导。主要包括选定时段与第二年同一时段的吨钢消耗、能源消耗的分析;通过产量信息、能源消耗实绩来进行吨钢能耗预测、工序能耗预测。

4 EMS 系统功能的应用与实现

4.1 Web 发布

EMS 系统可以实现Web 发布，对生产中水、电、气等能源的消耗数据进行集中监控和管理，如图1 所示，用户可以根据自己的需要任意调用报表，如全厂消耗天报表、全厂消耗周报表、月报表等，以达到监测介质消耗量的目的。

图1 介质消耗量监测报表

4.2 数据分析及预测的实现

在EMS 系统具有图形分析、对比分析、消耗分析、KPI分析等数据分析模式。本系统在电量消耗KPI 报表系统中建立了前后时期电费对比，如图2 所示。方便用户做生产计划及生产预测。

图2 前后时期电费对比报表

4.3 多种报表查询形式，在冶金企业管理中的实现

4.3.1 消耗介质多时段多价位的消耗量查询

在冶金企业的实际生产中，某些生产介质具有多时段多价位的特点，如电。采用EMS 报表不但可以显示出总耗电量，还能直观地显示出任意时段的耗电量。如图3 所示。

图3 多时段多价位电费查询报表

4.3.2 按班次查询

在实际的生产生活中，钢厂是按照工人班次进行管理，单一的按照时刻查询不能满足管理需求，EMS 系统可以实现按照班次查询的功能，如图4 所示，可以清晰地显示出班次的在岗情况，每个班次当值时耗电量及总耗电量。

图4 按班次查询报表

4.3.3 趋势图查询

EMS 系统可以采用趋势图的形式展现介质消耗量的变化情况，真正地发挥系统资源管理作用。本文在全厂总消耗KPI 项目下建立了水、电、气消耗KPI 趋势图，如图5所示，可以直观的看出各消耗介质量的变化，并且在标注红框内可以显示出其消耗量的最小值、最大值和平均值。

图5 全厂介质消耗趋势图查询

4.3.4 时间分布图查询

EMS 系统可以将能源消耗量按照时间分布。在炼钢生产过程中，可以依据此数据实现用电量分配和调度，真正的体现能源管理的信息化。如图6 所示。

图6 电量消耗时间分布报表

4.3.5 仪表管理查询

在能源管理系统中，仪器仪表数量庞大，安装、维修、保质期的情况各不相同，管理难度较大。B.Data 能源管理系统能快捷地在报表中显示仪表的供应商、保修年限、管理员、安装时间、维修员等信息，并给与检修、更换的提示，加大了工厂设备管理力度。如图7 所示。

图7 仪表管理报表

4.4 视图与桑基图

EMS 系统具有视图功能，可以采用可视化模型、桑基图的形式展示能源管理功能。既能实现能源介质消耗的实时监测，又具有报警作用。在熔分炉能源管理系统燃气消耗KPI 中建立视图，如图8 所示。

图8 燃气消耗视图

4.5 能源管理预测优化功能的实现

B.Data 能源管理系统可以基于介质的消耗数据采取有效的数据算法分析预知生产消耗的能源趋势，使得调度人员及时发现问题，并及时采取相应措施。B. Data 软件具有仿真计算能力，通过建模对全厂的能介质系统进行动态仿真分析，体现出能介质的动态平衡，优化设施配置，使得介质系统的运行优良化，节约生产成本。

5 小结

我院开发的B.Data 能源管理系统通过对冶金企业运行数据进行采集、整理、分析结合管理经验，整合冶金工艺技术，依托B.Data 软件强大的报表管理系统与先进的公式计算建模，帮助冶金企业建立资源、能源、环境一体化的科学用能模式，实现能源系统安全、稳定、持续的运行，达到环保与企业节能的双赢形式。

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