吳光軍*，吳夢竹，仇興興，檀晨

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皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

吳光軍1,2*，吳夢竹1，仇興興1，檀晨1

（1.安徽中控儀表有限公司，安徽池州，247210；2.北京中控訊智能技術(shù)研究院有限公司，北京，102249）

針對皮革工業(yè)園污水處理、蒸汽供給現(xiàn)場工況特點，本文建設(shè)了一套能源優(yōu)化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成傳感、計量、通信、網(wǎng)絡(luò)、控制、計算機等技術(shù)，以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以業(yè)務(wù)應(yīng)用為目標(biāo)，集能源過程監(jiān)控、能源統(tǒng)計、能源評價、能源分析為一體的，具有監(jiān)控、預(yù)警、分析、預(yù)測、優(yōu)化、決策等功能的智能化系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)的具體行業(yè)應(yīng)用效果分析表明，解決了現(xiàn)場抄表困難、費用收取困難、管路通斷控制困難、園區(qū)巡檢困難等問題，同時，通過能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立，提升了園區(qū)的信息化管理水平，達(dá)到減員增效和自身服務(wù)品質(zhì)的目的。

能源優(yōu)化管理；污水處理；蒸汽供給；物聯(lián)網(wǎng)

前言

隨著工業(yè)4.0時代的到來，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，智能化管理系統(tǒng)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于各個行業(yè)。如今，不管是小企業(yè)，小公司，甚至是很多大公司、工業(yè)園的能源優(yōu)化管理基本上是靠人工進(jìn)行管理，但隨著時間的變化，公司、園區(qū)規(guī)模的擴大，有關(guān)管理工作和所涉及到的數(shù)據(jù)量越來越大越來越多，不得不靠增加人力，物力，財力來進(jìn)行信息管理。但是人工成本越來越昂貴，同時，管理具有效率低，查找麻煩，可靠性不高，保密性低等因素的存在。從而使園區(qū)信息化的建設(shè)成為一種必然的趨勢[1]。皮革工業(yè)園是一個重能耗、重污染的化工園區(qū)，在日常的管理中存在現(xiàn)場抄表困難、費用收取困難、管路通斷控制困難、園區(qū)巡檢困難、日常管理困難等問題，為此，通過建設(shè)皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程控制管道的關(guān)停，預(yù)交費的方式解決費用收取問題，同時實現(xiàn)園區(qū)能源的信息化管理是十分必要的[2-3]。

1 皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

皮革工業(yè)園是一種工業(yè)商用物業(yè)，存在多個租用廠房用戶及工業(yè)園管理者，因此，皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，租用用戶及工業(yè)園管理者根據(jù)權(quán)限查看對應(yīng)信息內(nèi)容。皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)集能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計、能源分析[4-6]、報警信息管理、收費信息管理、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理、任務(wù)管理、運維管理、指標(biāo)評價（KQI）、安全管理[3]等功能于一體，實現(xiàn)皮革工業(yè)園生產(chǎn)的安全、高效、節(jié)能、環(huán)保。該系統(tǒng)分為三層架構(gòu)，即感知執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層和智能應(yīng)用層[7-9]，皮革工業(yè)園能源管理系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 皮革工業(yè)園能源管理系統(tǒng)系統(tǒng)

感知執(zhí)行層即通過流量計等儀表進(jìn)行前端的數(shù)據(jù)采集和電動執(zhí)行器控制管道的通斷；

數(shù)據(jù)傳輸層即將前端采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS/4G等傳輸方式傳輸至后端平臺；

智能應(yīng)用層是將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶或處理用戶輸入的應(yīng)用程序或系統(tǒng)一部分。它通過輸入向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，然后以一定的格式顯示結(jié)果。

1.2 系統(tǒng)功能模塊

皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)主要包括能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計、能源分析、報警信息管理、收費信息管理、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理、任務(wù)管理、運維管理、指標(biāo)評價（KQI）、安全管理等主要功能模塊。目前該系統(tǒng)在安徽億博皮革工業(yè)園得到運用，下面億博皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)為例。

億博皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)系統(tǒng)由組態(tài)+Web構(gòu)成，組態(tài)主要是與采集設(shè)備鏈接，達(dá)到數(shù)據(jù)上傳、下達(dá)、解析和轉(zhuǎn)存，所有采集的數(shù)據(jù)和控制進(jìn)行實時可視化展示，Web端采用瀏覽器模式開發(fā)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、存儲、管理等功能。系統(tǒng)組態(tài)可以直觀的反映出現(xiàn)場各個數(shù)據(jù)采集點的廢水及蒸汽計量的數(shù)據(jù)信息，并可嵌入在Web端對生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，用戶可以通過登錄瀏覽器的方式直接進(jìn)行查看。

系統(tǒng)實時監(jiān)控管道流量運行狀態(tài)，每個廠房廠商運行狀態(tài)通過表格以及圖形方式展示，且可以提供整個工業(yè)園區(qū)廢水及蒸汽數(shù)據(jù)匯總的功能，并實現(xiàn)各種能耗報表，如日報、月報、年報的統(tǒng)計，并有報表打印功能。該系統(tǒng)可建立如污水處理廠每噸廢水處理的成本價格、計算對應(yīng)廠房每噸費用處理的價格等模型，做成本分析；并包含收費管理體系，系統(tǒng)根據(jù)繳費金額自動判斷對應(yīng)用戶是否提供相應(yīng)服務(wù)或切斷。

1.2.1 能源監(jiān)控

根據(jù)管道能源的不同種類，將數(shù)據(jù)監(jiān)控分為含鉻、含硫、綜合、蒸汽監(jiān)控計量類型，監(jiān)控其累計流量和瞬時流量并對相應(yīng)的費用計算展示，通過組態(tài)實時監(jiān)控設(shè)備信息。

實時監(jiān)控和掌握皮革工業(yè)園內(nèi)各個廠房的生產(chǎn)運行狀態(tài)，采集管道累計流量、瞬時流量及控制管道的通斷功能。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)異常工況或某條管道欠費時，用戶可遠(yuǎn)程控制該條管道的關(guān)停，達(dá)到及時催繳費用的目的。根據(jù)現(xiàn)場管道能源類型的不同，主要分為含鉻污水、含硫污水、綜合污水、蒸汽供給四類，如圖2能源監(jiān)控示意圖所示：

圖2 能源監(jiān)控

1.2.2 能源統(tǒng)計

能源統(tǒng)計模塊通過對廠房、廠商性質(zhì)的不同劃分，分別統(tǒng)計出能源的具體消耗以及成本，并導(dǎo)出圖表及數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)能源的有效管理及數(shù)據(jù)分析。同一廠房內(nèi)可能存在多個廠商，多個污水管道及蒸汽供給類型，因此，通過分別對廠房、廠商的能源消耗及成本進(jìn)行統(tǒng)計分析，實現(xiàn)廠房內(nèi)管道能耗的整體規(guī)律分析，有效節(jié)能降耗。如圖3能源統(tǒng)計圖表。

圖3 能源統(tǒng)計圖表

1.2.3 能源分析

能源分析功能模塊通過對不同廠房、廠商同類型能源進(jìn)行對比分析，實現(xiàn)單位產(chǎn)量能耗成本分析，并預(yù)測未來能耗發(fā)展趨勢。皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)因廠房、廠商將系統(tǒng)功能分為廠商能源對比管理、廠房能源對比管理、廠商成本對比管理、廠房成本對比管理、廠房能源趨勢管理、廠房成本趨勢管理以及總管道誤差管理。如圖4能源分析圖表。

圖4 能源分析圖表

1.2.4 報警信息管理

皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)報警信息管理將報警信息分為三級，分別為紅色報警、橙色報警和藍(lán)色報警。彈出紅色報警，指現(xiàn)場出現(xiàn)較為嚴(yán)重的工況，如廠商欠費時，管道閥門打開廠商仍繼續(xù)使用、前端智能控制柜斷電廠商仍繼續(xù)使用等；橙色報警指相對需要處理的事項，如廠商預(yù)欠費時需提醒繳費；藍(lán)色報警指通知用戶對相關(guān)信息進(jìn)行提醒，如部分廠商提前預(yù)支費用，系統(tǒng)帶有自動提醒功能，提醒廠商及時進(jìn)行補繳費用。如圖5 報警信息管理界面。

圖5 報警信息管理界面

1.2.5 收費信息管理

收費信息管理針對廠商主要分為成本單價管理和收費管理。隨著物價的提高，污水處理成本、蒸汽供給成本也相對改動，為保證系統(tǒng)成本單價的正常投入使用，系統(tǒng)采用兩級審核制度。收費管理因需求將其分為含鉻污水、含硫污水、綜合污水和蒸汽供給分別進(jìn)行收費，并進(jìn)行審核通過運行。

2 結(jié)束語

皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅使傳統(tǒng)皮革工業(yè)園的信息化、科技化得到提升，也提高了企業(yè)的生產(chǎn)、管理效率，解決了人工操作難題，使數(shù)據(jù)更清晰準(zhǔn)確展現(xiàn)出來，幫助企業(yè)在擴大生產(chǎn)的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)管理者對企業(yè)的能源成本比重，發(fā)展趨勢有準(zhǔn)確的掌握，促進(jìn)企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。通過該系統(tǒng)對億博皮革工業(yè)園的實際應(yīng)用，解決了現(xiàn)場抄表困難、費用收取困難、管路通斷控制困難、園區(qū)巡檢困難等問題，同時，通過能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立，提升了園區(qū)的信息化管理水平，達(dá)到了減員增效和自身服務(wù)品質(zhì)的目的。

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Research and Application of Energy Optimization Management System in Leather Industry Park

WU Guangjun1,2*, WU Mengzhu1, QIU Xingxing1, TAN Chen1

(1. Anhui FirstCon Instrument Co., Ltd , Anhui247210, China;2. BeijingSmartCon Technology Research Institute Co., Ltd, Beijing 102249, China)

Aiming at the characteristics of sewage treatment and steam supply site in leather industrial park, this paper has constructed a set of energy optimization management system, which integrates sensing, measurement, communication, network, control and computer technology. Based on the Internet of Things system , With business applications as the goal, set the energy process monitoring, energy statistics, energy evaluation, energy analysis as one, with monitoring, early warning, analysis, forecasting, optimization, decision-making and other functions of the intelligent system. Through the analysis of the application effect of the specific industry in the system, it is found that the problems such as difficulty in collecting meter, difficulty in charging, difficulty in pipeline control and difficulty of inspection in the park are solved. At the same time, through the establishment of energy optimization management system, The level of information management, to achieve the effect of downsizing efficiency and self-service quality.Key words: energy optimization management; sewage treatment; steam supply; IOT

吳光軍，吳夢竹，仇興興, 等. 皮革工業(yè)園能源優(yōu)化管理系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2017, 6(5): 49-51.

WU Guangjun, WU Mengzhu, QIU Xingxing, et al. Research and Application of Energy Optimization Management System in Leather Industry Park[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 49-51.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.020

TP3

A

1672-9129(2017)05-0049-03

2017-02-13；

2017-03-05。

吳光軍（1985-），男，安徽池州，安徽理工大學(xué)自動化專業(yè)，研究方向：工業(yè)生產(chǎn)過程及自動化控制。E-mail:541403412@qq.com