【摘要】在现代化的生产企业中，能源系统担负着为生产部门提供满足工艺要求的长期稳定的生产环境。 电力能源系统的持久稳定和高效，直接关系到生产质量和企业的经济效益。 本文对能源系统的监控、数据采集、能源管理流程优化等方面进行了研究，开发了能源管理功能模块。 实际应用结果证明，可以提高企业的能源管理水平。
【关键词】能源管理与控制； 制造执行系统； 企业资源计划； 能耗管理； 数据采集
1 简介
目前楼宇空调自控系统架构设计，国内能源管理研究主要集中在冶金、钢铁、炼油等能源消耗大的行业。 由于能源消耗在生产成本中所占比例较高，上述行业一直致力于降低能源消耗的研究，努力降低能源消耗。 成本。 在能源占成本比重较小的其他行业，能源管理的应用相对较少[1]。
MES已在烟草行业得到普及，但能源管理模块在烟草行业的应用水平普遍低于上述行业，主要包括数据采集、数据显示等功能模块。 国内已投入使用的基于MES的EMS()系统主要包括数据采集、数据校验、统计平衡、数据展示、数据分析等功能模块[2]。
2 能源管理模块概述
能源管理模块的作用主要是控制工厂的能源使用，从上层ERP系统接收能源计划，从下层能源设备监控系统获取能源使用数据，制定能源使用计划和能源设备激活计划，管理各班能源管理部工作计划。 具体可分为能源基础信息管理、能源消耗信息获取、能源消耗计划制定、能源设备使用计划制定、多级能源使用信息展示、能源消耗综合分析、能源消耗预测等七大功能模块[ 3].
3 烟草MES能源管理模块设计
烟草企业MES系统的能源管理模块与能源管理模块基本相同。 能源管理模块基础信息管理包括部门信息维护、能源设备信息、能源信息管理、能源计量信息管理、仪表信息管理、能耗公式维护、仪表数据维护。 能源基础信息是能源管理模块的基础，需要定期维护[4]。
能源管理部门的信息维护和管理，可以管理运行所需的信息，包括工作班次、人员等信息。 能耗部门维护主要维护各能耗部门的信息，如丝绸车间、包装车间等。 能源信息维护主要维护能源种类、能源计量单位、能源储量、能源计量单位等信息。
仪器信息维护主要管理现有的所有仪器及其相关信息，包括仪器制造商、仪器有效使用日期、仪器维护信息等信息。 电表使用维护管理电表使用目的，包括电表与电能的关系。 仪表与部门关系管理 仪表与部门的对应关系，每个部门可以包含多个仪表，每个仪表也可以属于多个部门。 能耗计算公式维护生产和能源使用之间的计算公式。 这里的维护是基础信息维护。 在能耗计划中，MES会根据这里的能耗计算公式和已有的能耗生产数据和能源使用计算得出新的产量。
3.1 能耗计划
能源消耗计划的主体是能源消耗量，其主要作用是制定能源使用计划。 能耗计划具有多个粒度，可以看作是从上到下的倒树形式。 产品制定能源使用计划。 上层ERP将能源计划发送给MES能源管理模块。 ERP下发的能源计划包括年度、月度和季度能源计划，ERP下发给MES的计划区分了能源类型。 针对接收到的ERP计划，通过计算处理，将计划划分为部门和车间，形成详细的能耗管理计划。
3.2 设备使用计划
设备使用计划对各部门各能源设备的使用计划进行管理，即能源设备调度计划，包括设备何时、何时启动。 对于一个批量生产计划，有多种设备启动方案。 当设备长时间运行时，会对设备的生命周期产生影响。 不同设备的能耗和供电也不同。 需要在各种因素之间进行选择以实现优化。 目的。 MES能源管理模块根据生产计划、设备自身因素、设备运行情况，动态制定设备使用计划。 能源管理部门的工作人员可以对MES系统制定的设备启动计划进行人工修正，最终制定出可执行的设备启动计划。
3.3 多级用能信息展示
能源信息显示功能，根据不同需求和等级显示能源使用情况。 按时间划分，可按年、季、月、十日、日显示。 按部门显示，可按丝绸车间、裹布车间等能耗部门显示。 显示方面，根据能源种类，可按煤、天然气、水、电等能源显示，并可比较各阶段的能源使用情况。
能源信息显示首先根据要求显示在页面上。 对于统计数据，数据以报表的形式展示。 该报告包括打印功能。 对于比较数据，采用图形化数据显示方式进行数据显示。 图形显示包括统计数据。 条形图、饼图、趋势图等。
3.4 能耗综合分析
根据生产过程中的生产数据、物料数据、设备数据，利用采集到的能耗信息，根据国家、行业、生产厂的分析系统进行综合能耗分析，得到实际能耗分析工厂报告，查明能耗。 能源消耗的关键点为提高能源效率提供支持[5]。
4 能源消耗数据的获取
能源管理的基础是能源数据的收集。 只有完整的数据采集才能保证系统管理的准确性。 能源管理模块的外部数据来源主要来自四个渠道，ERP系统、MES系统、PCS等底层数据采集系统采集的数据，以及能源管理部门人员录入的数据。
4.1 ERP传入数据
能源管理模块接收ERP制定的能源使用计划、耗能设备使用计划等信息，制定耗能设备使用计划，并对耗能设备能耗进行处理分析，反馈给上层ERP系统。
4.2 MES系统传入数据
能源管理模块需要从人员和部门管理模块中获取人员和部门信息，需要从计划模块中读取生产计划，以进行能耗预测，制定耗能设备启动计划，需要读入从物料模块中获取剩余能量 为制定耗能设备的使用计划，需要从生产模块中读取成品的实际数量。
4.3 手动数据输入
能源管理模块中有很多数据需要人工录入，包括确认信息和录入信息。 系统初始化时，还需要手工录入部门人员编制、人员职责、用能设备、用能设备所属部门、用能信息、用能设备。 与能源使用的关系等信息。 由于PCS等底层数据采集系统无法记录所有的能耗信息，部分能耗信息还需要人工录入，包括PCS等底层数据采集系统采集到的异常数据。 此外，MES系统制定的能源管理计划和能源设备启动计划也需要人工确认或调整。
4.4 PCS等底层数据采集系统
PCS等数据采集系统采集的能源设备能源消耗和使用情况的执行数据，通过数据库存储，传输至MES能源管理模块。 MES能源管理模块对PCS传输的数据进行统计分析，通过统计得到能源使用情况，通过分析得到能源与生产关系模型、能源使用计划和能源设备启动计划[6] .
5 能量管理模块的实现
5.1 能源管理的具体要求
烟草企业能源管理需要获取能源管理模块的日能源统计表，形成全厂、各车间等区域的日、月、年能耗统计表。 统计表按能源类型分类，提供按时间段能源消耗统计查询接口，接口数据可导出。 各区域能耗统计表按日、月、年形成，按各区域机器所在位置分类统计。 统计表按能源类型分类，提供按时间段能耗统计查询接口，接口数据可导出。 具体内容包括：开始日期、结束日期、用途、单位。 每年形成能源消费统计台账。 包括当月各种能源消耗总量、生产性能源消耗量、非生产性能源消耗量，以及上述量的折算量。 形成月度和年度能源单耗统计台账、单耗消耗趋势图和同期单耗对比图。 根据查询时间段，形成能耗统计分布图和各类能耗分布图。 能源消耗分布图是指各种能源折算成标准煤后占全厂的比例。 能源消耗分布图包括蒸汽、电力、柴油、水和压缩空气。 对各类能源单耗设置警戒线，当实际生产消耗达到警戒线时发出警报。
5.2 能源管控实施方法
MES能源模块与能源管理模块之间的接口数据通过工业以太网异步通信。 应用软件发布满足其特定业务需求的在线应用服务，其他应用软件可以通过网络访问和使用该在线服务。 通过开放数据库访问权限，共享MES能源管理模型慢动作中的视图、数据表、存储过程等数据库资源。
系统开发需要考虑企业的实际情况，采用XML和代码托管技术进行开发，使能源管理模块具有低耦合、可复用、独立开发等特点。 开发时采用视图模型分离的架构，使系统架构中的组件模块具有热插拔的特点。 开发平台的选择应优先考虑稳定性和安全性。 我们选择微软的.NET平台和C#语言开发，既满足需求，又具有一定的可移植性。 数据库的选择要与MES系统同步，不能再增加一个数据库系统，这样会增加使用和管理的复杂性，降低安全性。
六，结论
能源管理与控制模块已开发并在企业应用。 经过一段时间的使用，企业能耗明显降低。
通过能源管理模块的应用，集中监控分散在各部门、车间的重要生产参数和能耗数据，准确、及时、全面地了解和掌握现场情况。 同时，及时干预生产过程中的异常情况，提高能源质量，实现能源消耗信息即时统计，实现精细化生产，符合企业的实际需求。
参考：
[1] 朱敏． 卷烟企业能源与环境信息系统的建立与应用[D]． 青岛, 青岛大学, 2012.
[2] 刘振奎． 烟厂能源管理与信息监控系统平台的开发与应用[J]． 现代工业经济与信息化，2017（10）.
[3] 孙学军． 基于烟草生产的能耗预测模型研究[J]． 安全与环境学报，2016（6）。
[4] 黄宝丽． 宝鸡卷烟厂节能降耗方案研究[D]． 西安：西北大学． 2015.
[5] 叶晓珍，林梦艳，曾静，蔡兰艳． 湿膜加湿及温湿度独立控制技术在卷烟厂空调系统中的应用[J]. 烟草科技，2017（2）．
[6] 陈玉涛． 基于现场总线的仪表自动化检测系统研究[J]． 工控计算机2016（7）．
5月25日，在福建省福州市海峡图书馆的分发室内，一个小巧可爱的机器人正在忙碌。 无论是温度正常还是配电站出现故障，都逃不过它的“眼睛”。 该机器人学名为履带式智能巡检机器人。 检查范围为全站，检查周期为12小时。 通过采集外部数据，再进行后台分析处理，将巡检报告实时传输至监控室。 一旦发现设备存在隐患，后台人员能够第一时间发现并及时排除故障。
近年来，国网福建省电力有限公司高度重视信息化建设。 将信息化、数字化技术广泛应用于电网生产、建设、运行全业务，供电、配置、用电全领域，构建智能电网。 提供更清洁、更高效、更便捷的电能。
清洁能源利用智能调度更高效
“这套智能电网清洁能源监测调度系统，可以实时采集全省水库水位、出水流量等数据，电网调度人员可以根据相关数据，科学安排水电站发电，最大限度地利用水资源。” 4 3月13日，在福建电力水库调度大厅，值班人员轻点鼠标，大屏幕上出现了全省44座水库的实时信息。
福建电网是为数不多的水、火、气、核、风、光伏等电源种类齐全的省级电网之一。 不同的电源对电网的稳定调度和运行提出了诸多挑战：全省有在线水电站5862座。 最复杂的省级电网之一； 目前风电和光伏并网装机容量占6.2%，其间歇性和波动性给电网运行带来巨大的调峰压力。
福建电力根据福建电力特点，开发了智能电网清洁能源监控调度系统，全面掌握全省六江两溪259个水位站和638个雨量站数据，介绍气象信息，开展水库群预报退水。 在水量预报方面，开展全流域和跨流域水库联合优化调度。 洪水来临前腾空水库发电，洪水过后蓄水尾。 水能利用率提高率居全国首位。
此外，智能电网清洁能源监控调度系统还实现了对82个风电、光伏发电的单机发电信息、风速计数据、太阳辐射、1万余个分布式光伏发电量的实时监控。省内车站。 国家率先开展未来7天风电、光伏发电装机容量预测，构建多电源联合优化调度模型。 通过调节能力强的抽水蓄能电站和LNG燃气电站，与风电、光伏发电相辅相成，实现能源效率最大化。 充分发挥清洁能源发电能力，实现清洁能源全消纳，使福建电网连续多年不弃水弃风弃光。 福建风电利用小时数连续五年居全国首位。
2017年，全省水、火、气、核、风、光伏等电源装机容量达到5597万千瓦，全年发电量达到2186亿千瓦时，其中清洁能源装机容量占54.5% ，清洁能源发电占比52%。 .
大数据监控 海量数据提升管理质量和效率
“2017年，全省共发现异常，异常纠正率92.19%，异常复现率29.3%，均好于2016年同期；共发出风险提示57条。向专业部门下发，向监管审查部门下达风险提示10份，推动管理改进61项，挽回经济损失324万元。 这是福建省电力运行监察中心上交的一份监测成绩单。
福建省电力运行监察中心秉承“用数据监测、用监测管理数据”的理念，深化监测业务常态化运行，不断拓展监测分析的深度和广度，夯实数据管理基础，实现核心资源综合绩效、主营业务、主营业务指标的全面在线监测和变化的实时预警，提高企业管理质量和效率。
完整、真实的指标数据是在线监测的重要支撑。
福建电力集成了生产管理系统（GPMS）、调度自动化系统（SCADA）、用电信息采集、SG186等系统相关数据，通过对不同系统的数据进行匹配测试，构建了省内统一的海量数据中心. 运营监管中心以数据中心为依托，获取多套业务系统数据福建电力应急楼宇自控装置，接入明细数据32.5亿条，数据量达13.8TB，实现跨学科数据在线应用。
海量数据中心的建设，为运营监控中心的工作搭建了广阔的平台。 福建电力自主研发了8大主题、12个专题在线监测分析模型。 通过大数据挖掘分析技术，围绕企业核心业务进行监控，实现变更问题的闭环控制。
福建拥有广泛的经销网点。 每年的夏季用电高峰期，随着用户用电负荷的增加，沿海地区城乡结合部的配电变压器负荷加重，不仅影响设备的正常安全运行，也影响客户用电. 电能质量会受到一定程度的影响。
为解决这一问题，福建电力以单台配电变压器为基础，构建了适合福建沿海地区、气候和经济发展的配电网严重过载风险预警模型。 根据配电变压器重过载预警的周期和时效性，识别可能发生重过载的配电变压器。
目前，福建电力重负荷配变预测准确率可达80%～90%，为公司制定每周配变巡检检修计划和年度配电网技改项目安排提供了参考。 自2015年公司运行监测中心开展配变过载监测以来，福建配电网频繁停电次数同比下降52%，低压站区面积同比下降65% -年。
“互联网+”客户轻松搞定用电
3月2日10时58分，福州鸿腾房地产开发有限公司通过“掌上电源”App申请安装高压电源项目。 11时10分，福州供电公司指挥服务中心客服组工作人员通过福州供电公司“新装、增容、改用电”对客户申请表及相关材料进行初步审核后接受订单。 “营销服务管控平台”。
客户无需到营业厅申请用电，12分钟内受理。 而原本需要在营业厅提交的资料，到客户上门时，由指挥服务中心派出的测量员进行审核，确实方便了客户。
乘着互联网时代的风口，福建电力以客户为中心，积极推进电力微信、电e宝、“掌上电源”APP、95598互动网站、电动汽车充电设施等“互联网+”电力服务服务网络等。新的服务渠道实现了对所有业务的“线上线下一体化”服务； 供电服务指挥中心的建立，深化了营销、配电、调度业务信息系统的连接和数据共享，打造了前端触角锋利、后端高度协同的O2O线上线下闭环服务链全面提升供电服务智能化水平。
2017年，福建省实现14项常态化用电服务“一趟不跑”，客户电报装接电时间同比下降21%。 2018年，为方便市民办理各项用电业务，全新的“用电一码”系统即将诞生。 通过此项业务，客户可通过扫描二维码直接办理用电业务，实现19个用电项目。 常规业务“一次不用跑”，8个业务“最多跑一趟”。
