安科瑞顧強(qiáng)

1、引言

隨著國(guó)家環(huán)保力度的日益加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)水泥產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)始重視節(jié)能減排。同時(shí)，由于國(guó)家對(duì)于能耗評(píng)估指標(biāo)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，各水泥生產(chǎn)企業(yè)需降低 生產(chǎn)能耗才能夠滿足新的環(huán)境發(fā)展需求?，F(xiàn)階段，水泥企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)將轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，而在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中，壓縮生產(chǎn)成本成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。水泥企業(yè)只有在生產(chǎn)過(guò)程中有效控制能源消耗，盡可能地降低水泥產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能耗成本，才能夠使產(chǎn)品在價(jià)格上具有優(yōu)勢(shì)。

節(jié)能降耗工作首先就需要排查能源利用不合理的工序或者產(chǎn)線，根據(jù)對(duì)工序、產(chǎn)線的能耗數(shù)據(jù)客觀的分析，并且和對(duì)應(yīng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模相近的生產(chǎn)線以及設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)查找出自身的不足，從而調(diào)整生產(chǎn)線或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而達(dá)到降低能耗的目的為此，研究水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)具有重要意義。相關(guān)專家也針對(duì)該方面的內(nèi)容展開(kāi)了研究，例如吳曉雪等人主要通過(guò)組態(tài)技術(shù)完成對(duì)遠(yuǎn)程能耗數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)結(jié)合能效控制算法完成對(duì)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。楊亞勛首先組建基于ARM控制的能耗監(jiān)測(cè)對(duì)象，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)模式完成對(duì)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)系統(tǒng)雖然在一定程度上取得了較為滿意的應(yīng)用效果，但是由于未考慮水泥企業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)及績(jī)效指標(biāo)問(wèn)題，導(dǎo)致其存在資源利用率降低等不足。為此，本研究提出一種新的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)。

2、KPI能耗指標(biāo)計(jì)算

能耗體系指標(biāo)的建立是對(duì)標(biāo)工作的核心，組建一個(gè)科學(xué)、合理有效的對(duì)標(biāo)體系，能夠有效降低企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程能耗，提升資源利用率。為此，分析水泥企業(yè)的能耗現(xiàn)狀，探索符合其自身?xiàng)l件的能耗對(duì)比體系，從而進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)水泥能源的利用率。

水泥企業(yè)的生產(chǎn)能源消耗主要表現(xiàn)為電力以及煤的消耗。此外，水泥生產(chǎn)的各個(gè)工序需要根據(jù)電耗以及煤耗進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐譃槭炝虾退嗌a(chǎn)環(huán)節(jié)中的電耗以及煤耗。其中，電耗主要通過(guò)采集電表數(shù)據(jù)來(lái)獲取；煤耗數(shù)據(jù)主要通過(guò)DCS標(biāo)簽數(shù)據(jù)量獲取。

雖然各個(gè)水泥企業(yè)之間的生產(chǎn)情況存在差異，但是基本都包含以下程序：生料制備、廢氣處理、熟料燒成、熟料存儲(chǔ)以及運(yùn)輸以及水泥包裝等工序。在具有明確界定的范圍內(nèi)，不同工序的單位產(chǎn)品能耗是能夠進(jìn)行對(duì)比的，同時(shí)能夠直觀反映水泥產(chǎn)業(yè)各個(gè)工序的能源消耗情況。在綜合考察水泥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的基礎(chǔ)上，明確了水泥產(chǎn)業(yè)的能耗對(duì)標(biāo)框架，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

結(jié)合圖1，水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能耗主要包含熟料綜合能耗以及水泥綜合能耗。其中，熟料綜合能耗又可劃分為綜合電耗以及熟料綜合電耗；水泥綜合能耗能夠劃分為水泥綜合電耗以及水泥綜合煤耗；同時(shí)，水泥以及熟料綜合能耗又是經(jīng)過(guò)多個(gè)工序共同實(shí)現(xiàn)的。

在此基礎(chǔ)上，本研究引入關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(Key Per-formance Indicator，KPI)，主要是利用對(duì)組織內(nèi)部流程的輸入端、輸出端的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、取樣、計(jì)算和分析。KPI是衡量流程績(jī)效的一種目標(biāo)式量化指標(biāo)，是企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)分解為可操作工作目標(biāo)的工具，也是企業(yè)績(jī)效管理的基礎(chǔ)。由于系統(tǒng)將水泥產(chǎn)業(yè)作為研究對(duì)象，需要推廣到企業(yè)發(fā)展部署以及應(yīng)用，所以在指標(biāo)選擇的過(guò)程中，需要綜合考慮水泥企業(yè)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r。

KPI指標(biāo)的確定是對(duì)標(biāo)工作的前提。針對(duì)同一企業(yè)的內(nèi)部組織而言，組建具有可操作性的KPI指標(biāo)是十分重要的。水泥行業(yè)會(huì)定期對(duì)KPI指標(biāo)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，獲取各個(gè)企業(yè)之間的差距以及企業(yè)所在的具體位置，并利用“標(biāo)桿企業(yè)”的學(xué)習(xí)來(lái)提升整個(gè)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

3、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本研究將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)劃分為前臺(tái)界面以及后臺(tái)界面兩部分，主要由多個(gè)頁(yè)面有機(jī)組成。不同界面功能以及任務(wù)不同，兩者共同實(shí)現(xiàn)能耗對(duì)標(biāo)工作。系統(tǒng)主要以角色為對(duì)象，角色不同權(quán)限不同。由于各個(gè)用戶都有對(duì)應(yīng)的角色，也就是對(duì)用戶登錄進(jìn)行了限制。系統(tǒng)共設(shè)定三個(gè)角色，分別為政府、企業(yè)和管理員。擁有不同角色的用戶能夠使用的功能以及權(quán)限也存在一定的差異，利用圖2-圖4分別給出不同角色的對(duì)標(biāo)系統(tǒng)程圖。

4、安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)概述

安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

5、應(yīng)用場(chǎng)所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫(xiě)字樓以及汽車制造、機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

6、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測(cè)量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

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7、總結(jié)

由于傳統(tǒng)系統(tǒng)未能考慮水泥企業(yè)的能耗標(biāo)準(zhǔn)及績(jī)效指標(biāo)問(wèn)題，導(dǎo)致水泥企業(yè)資源利用率降低、能量消耗大。為此，安科瑞結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了新的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)體系框架，將水泥生產(chǎn)過(guò)程中的主要能耗指標(biāo)設(shè)定為系統(tǒng)的KPI指標(biāo)，分別計(jì)算不同的指標(biāo)，并制定對(duì)應(yīng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)水泥企業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)分析用戶需求以及非功能性需求，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖及模塊流程圖，明確系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠有效提升水泥企業(yè)的資源利用率，減少生產(chǎn)過(guò)程的能量消耗。

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