一、企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

    1.計(jì)量器具的管理
    從加強(qiáng)計(jì)量狀態(tài)管理的角度提高計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。針對每一個(gè)計(jì)量器具進(jìn)行狀態(tài)管理，設(shè)定“信息管理、故障記錄”等管理模塊，明確計(jì)量器具配備、使用、檢定/校準(zhǔn)等各項(xiàng)管理要求，對計(jì)量器具實(shí)行按周期檢定/校準(zhǔn)，確保計(jì)量器具正常運(yùn)行和量值準(zhǔn)確。
    2.計(jì)量器具運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控
    通過對儀表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對計(jì)量儀表的狀態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)計(jì)量儀表問題進(jìn)行異常報(bào)警，從加強(qiáng)計(jì)量狀態(tài)管理的角度來提高計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對計(jì)量儀表運(yùn)行狀態(tài)的判斷和監(jiān)測。通過實(shí)時(shí)的計(jì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對計(jì)量的全過程進(jìn)行監(jiān)控，包括計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否存在故障；計(jì)量信息的采集不僅記錄瞬時(shí)量和累計(jì)量，同時(shí)還記錄溫度、密度。形成的實(shí)時(shí)曲線清楚地反映正在作業(yè)的情況。
    3.計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測分析
    通過計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控分析能源消耗情況。系統(tǒng)形成的歷史曲線可追溯已往的計(jì)量過程，為公司管理部門實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程能源消耗統(tǒng)計(jì)提供全面的支持。
    系統(tǒng)自動生成的小時(shí)、班報(bào)、日報(bào)和月報(bào)為能源消耗分析提供全面支持。通過計(jì)量儀表數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測以及計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)能源供用的及時(shí)平衡，通過比較分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備耗能的變化，從而合理指導(dǎo)用能。
    4.信息發(fā)布
    系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能不僅可以定期發(fā)布能源數(shù)據(jù)報(bào)表，還可以隨時(shí)發(fā)布計(jì)量信息。網(wǎng)頁設(shè)計(jì)的窗口功能為企業(yè)內(nèi)部各單位提供技術(shù)交流的平臺，所有的計(jì)量問題通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，管理部門及時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)落實(shí)解決。
    

二、企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范圍

    企業(yè)水系統(tǒng)包括生產(chǎn)水、循環(huán)水、冷凍水、污水等供用數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    企業(yè)蒸汽、壓空、氮?dú)獾裙┯脭?shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    企業(yè)電能供用數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    企業(yè)入廠煤炭計(jì)量數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    企業(yè)原油(作為能源)入廠及內(nèi)部供用數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    企業(yè)天然氣入廠及內(nèi)部供用數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。
    

三、企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

    系統(tǒng)采用全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)分為兩層:儀表計(jì)量層(包括人工錄入)與信息管理層。所有現(xiàn)場儀表信號進(jìn)入采集卡通過企業(yè)內(nèi)部光纖網(wǎng)絡(luò)上傳至系統(tǒng)主服務(wù)器。所有監(jiān)控界面和數(shù)據(jù)通過Web實(shí)時(shí)發(fā)布。整個(gè)系統(tǒng)以調(diào)度室為核心，調(diào)度控制中心用于集中數(shù)據(jù)、遙測遙信各種介質(zhì)的計(jì)量、管網(wǎng)數(shù)據(jù)的平衡和各遠(yuǎn)程站點(diǎn)(以下簡稱“場站”)的運(yùn)行。調(diào)度控制中心通過適當(dāng)?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，利用安裝在各場站的遠(yuǎn)程終端單元(Remote Terminal Unit，RTU)采集各類不同的能源計(jì)量數(shù)據(jù)，及時(shí)分析、處理，并對管網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，保證各類介質(zhì)安全、穩(wěn)定、連續(xù)地輸送。同時(shí)向管網(wǎng)與運(yùn)行相關(guān)的管理部門傳遞和交換信息。
    系統(tǒng)主要由三部分組成，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的實(shí)時(shí)中央監(jiān)控和管理操作的功能:
    第一部分:調(diào)度控制中心，集中對實(shí)時(shí)采集的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和管理。
    第二部分:通信系統(tǒng)，采用光纖或五類線有線通信方式。
    第三部分:采集場站或計(jì)量集中采集柜，主要包括對傳感器、變送器、就地顯示儀表、智能儀表、積算儀、DCS、現(xiàn)有服務(wù)器等計(jì)量數(shù)據(jù)的采集等。
    

四、企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

    1.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則
    (1)實(shí)用性
    網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不僅能夠滿足集團(tuán)目前使用的要求，還能適應(yīng)未來若干年以后的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要。網(wǎng)絡(luò)平臺具備多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持能力，以避免原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資的浪費(fèi)。
    (2)安全性
    網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)安全系統(tǒng)，并具備各種安全保衛(wèi)手段和措施，如通過VLAN的劃分和交換機(jī)過濾技術(shù)來保證網(wǎng)絡(luò)安全性。
    (3)先進(jìn)性
    為保證網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)未來若干年的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中的硬件與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都采用與國際標(biāo)準(zhǔn)兼容的開放協(xié)議。
    (4)適用性
    由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展、新技術(shù)不斷產(chǎn)生，同時(shí)為保證對新技術(shù)的支持，設(shè)備的投資和資源在不斷地增加。為避免設(shè)備投資的膨脹，方案要求網(wǎng)絡(luò)硬件具有較高的性價(jià)比及最佳的適用性。
    (5)可靠性
    網(wǎng)絡(luò)要求具有較高的容錯(cuò)性能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求具有高性能的容錯(cuò)技術(shù)，以確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。
    2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(見圖1)
    

<CTSM>    圖1  企業(yè)能源計(jì)量信息集成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖</CTSM>
    

五、企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)的實(shí)施

    企業(yè)能源計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，它是集測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)于一體的綜合性的集成控制系統(tǒng)工程，并且是融合了先進(jìn)的RTU技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、SCADA/HMI技術(shù)及客戶/服務(wù)器(Client/Server，C/S)技術(shù)等的一體化工程，其主要目標(biāo)是對企業(yè)能源計(jì)量系統(tǒng)的供出、使用、輸配、損耗的全過程進(jìn)行監(jiān)控和管理調(diào)度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息、管網(wǎng)狀況的自動化收集、分類、傳送、整理、分析、存儲以及企業(yè)內(nèi)部能源管理、財(cái)務(wù)結(jié)算、生產(chǎn)節(jié)能、市場信息、對外協(xié)調(diào)交流信息的自動傳遞和共享。數(shù)據(jù)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，再將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)服務(wù)器同時(shí)提供Web服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)器與企業(yè)MIS之間進(jìn)行有效的病毒隔離，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。局域網(wǎng)中的其他瀏覽終端通過訪問服務(wù)器的Web服務(wù)就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理。
    1.現(xiàn)場能源計(jì)量表計(jì)的信號采集
    將現(xiàn)場能源計(jì)量表計(jì)，全部用智能控制器與采集卡組成網(wǎng)絡(luò)或全部用帶RS485通信的智能積算儀進(jìn)行積算部分功能的改造，其作用如下:
    (1)解決了現(xiàn)場表計(jì)自動清零問題。
    (2)解決了原始數(shù)據(jù)設(shè)定問題和人為修改問題。
    (3)解決了DCS累計(jì)可以人為修改造成的問題。
    (4)解決了表計(jì)需要補(bǔ)償?shù)膯栴}，同時(shí)還可將計(jì)算好的數(shù)據(jù)傳給DCS。
    2.虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
    所謂虛擬專用網(wǎng)(VPN:Virtual Private Network，)就是在一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺上，構(gòu)建一個(gè)專門給用戶使用的虛擬網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)虛擬的用戶專用的網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將地理上分布的用戶的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)連接起來。從網(wǎng)絡(luò)空間看，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)在中間，用戶的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)在邊緣。通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的連接，用戶可以根據(jù)自己的意愿分配各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的地址空間，可以自己安排各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的路由關(guān)系。公司信息中心為計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)立了VPN的專用IP地址:10.98.62.1～10.98.62.255。本方案使用了17個(gè)地址:10.98.61.4～10.98.61.17(串口服務(wù)器)、10.98.61.1～10.98.61.3(操作員工作站)。
    站控層利用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將各中心在地理位置上不在一起的采集站連接成為一個(gè)總體網(wǎng)絡(luò)。這對于企業(yè)來說是以最低的成本來獲得最高的收益的一個(gè)很好的途徑，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、文件傳遞等，可節(jié)省在采集站之間架設(shè)專線所帶來的高額費(fèi)用。
    利用采集控制器設(shè)備轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式通過公司內(nèi)部網(wǎng)進(jìn)行發(fā)送，在調(diào)度中心設(shè)置計(jì)量服務(wù)器、計(jì)量網(wǎng)絡(luò)操作站和Web發(fā)布站，這樣在調(diào)度中心可看到整個(gè)能源數(shù)據(jù)情況以及實(shí)時(shí)平衡狀況，同時(shí)服務(wù)器可時(shí)刻形成所需的各種生產(chǎn)報(bào)表和財(cái)務(wù)結(jié)算所需的報(bào)表，可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)和權(quán)限發(fā)送和調(diào)閱。
    3.與現(xiàn)有數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換
    (1)供出蒸汽計(jì)量數(shù)據(jù)在熱電中心，可利用其現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，與計(jì)量信息集成管理系統(tǒng)服務(wù)器直接交換數(shù)據(jù)。
    (2)天然氣總門站的數(shù)據(jù)采集采用與西門子PLC通信的方式解決。
    (3)動力中心液化崗位氮?dú)獾扔?jì)量數(shù)據(jù)采用與三菱PLC通信的方式解決。
    (4)現(xiàn)有水系統(tǒng)數(shù)據(jù)以O(shè)PC方式從水務(wù)中心監(jiān)控系統(tǒng)獲取。
    4.系統(tǒng)軟件
    (1)操作系統(tǒng)軟件
    操作系統(tǒng)包括SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及工作站操作系統(tǒng)，均采用Windows平臺操作系統(tǒng)，工作站選用Windows XP操作系統(tǒng)，服務(wù)器選用Windows Server 2003操作系統(tǒng)。
    (2)SCADA監(jiān)控軟件
    SCADA系統(tǒng)上位監(jiān)控軟件建議選用較流行的工業(yè)組態(tài)軟件，通過優(yōu)化現(xiàn)場的操作降低了用戶的成本?；谡嬲蛻?服務(wù)器的結(jié)構(gòu)體系，提供了最大的靈活性，業(yè)界已證明的穩(wěn)定可靠性，以及方便快捷的安裝和管理功能，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的Web服務(wù)。
    (3)服務(wù)器軟件
    系統(tǒng)由Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器組成信息管理服務(wù)器。系統(tǒng)以數(shù)據(jù)校正與數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)為主，該系統(tǒng)具有最新數(shù)據(jù)平衡顯示、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成、報(bào)警查詢、系統(tǒng)管理和設(shè)置等功能。
    操作系統(tǒng)可使用Window Sever 2003及以上操作系統(tǒng)(需安裝.Net框架，通過IIS發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù))，數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)軟件由微軟可視化開發(fā)平臺Visual C#.Net制作，數(shù)據(jù)庫可采用MS Server2005等。
    

六、企業(yè)能源計(jì)量信息集成系統(tǒng)的應(yīng)用

    1.通過電能消耗，及時(shí)進(jìn)行電力調(diào)度和負(fù)荷調(diào)整
    系統(tǒng)對現(xiàn)場500多個(gè)電能表的信息進(jìn)行RS485傳輸采集，各用電單位隨時(shí)監(jiān)控裝置和主要用能設(shè)備的電能消耗情況。對每個(gè)生產(chǎn)裝置的高配、低配和主要用能設(shè)備用電情況進(jìn)行監(jiān)控。生產(chǎn)單位根據(jù)每天分時(shí)用電情況和每月分天用電情況，每月進(jìn)行耗能分析。系統(tǒng)為優(yōu)化裝置運(yùn)行、節(jié)能降耗提供有效的支撐。
    2.通過蒸汽管線溫度、壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)進(jìn)行蒸汽管線損耗分析，為蒸汽管線優(yōu)化運(yùn)行提供保證
    公司現(xiàn)有9.0MPa、3.5MPa、1.3MPa三個(gè)等級蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)，蒸汽全部由熱電中心供出。9.0MPa高壓蒸汽由熱電中心分兩路分別供PTA一、二裝置，流量為80t/h，管線長度約為150m、200m。3.5MPa中壓蒸汽由熱電中心分三路分別供短纖一、二、中空/開發(fā)裝置，流量約為45t/h，管線長度約為600m、900m、1500m。低壓蒸汽管網(wǎng)相對比較龐大、復(fù)雜，蒸汽用戶較多，分布于公司生產(chǎn)、行政及生活區(qū)，共有10條主管線，管線長度約為20km，流量隨季節(jié)變化較大，最小流量約為130t/h，最大流量約為250t/h。
    公司依據(jù)能源計(jì)量信息系統(tǒng)，建設(shè)蒸汽管網(wǎng)熱損分析與智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能準(zhǔn)確分析蒸汽主系統(tǒng)管線內(nèi)部蒸汽溫度、壓力、流速及凝結(jié)水等情況，及時(shí)改變蒸汽運(yùn)行方式，減少蒸汽溫降和管線散熱損失。
    系統(tǒng)能評估保溫狀況，通過改善保溫，減少管線散熱損失。
    通過測算，可節(jié)省蒸汽3t/h，蒸汽價(jià)格按100元/t計(jì)算，年直接效益為237萬元。
    3.通過原油消耗監(jiān)測，及時(shí)分析熱煤爐效率，為熱煤爐優(yōu)化運(yùn)行、清灰檢查甚至大修提供依據(jù)
    公司有熱煤爐20臺，每年燒原油(重油)約12萬噸，熱煤爐的節(jié)能降耗是公司的重要舉措。
    公司在每臺熱煤爐的入口安裝質(zhì)量流量計(jì)，并將質(zhì)量流量計(jì)信號采集進(jìn)計(jì)量系統(tǒng)。生產(chǎn)中心每天監(jiān)控燃油計(jì)量情況，每班統(tǒng)計(jì)燃油消耗數(shù)據(jù)，每月進(jìn)行爐效分析，以便及時(shí)組織安排熱煤爐保溫檢查或爐膛清灰工作。必要時(shí)，為熱煤爐設(shè)備更新提供決策數(shù)據(jù)。公司加強(qiáng)熱煤爐管理，統(tǒng)一、規(guī)范作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定熱煤爐清灰作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)排煙溫度上升趨勢和熱效率下降趨勢，及時(shí)安排清灰作業(yè)。通過優(yōu)化管理，公司熱煤爐平均熱效率由不到86%提高至89%。