專利名稱：一種能源管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
:本實用新型涉及鋼鐵冶金能源管理技術領域，特別是涉及一種能源管理系統(tǒng)。
技術背景:在現(xiàn)有技術中，冶金彳丁業(yè)能源管理系統(tǒng)大多由龐大的米集系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成。采集系統(tǒng)為龐大SCADA系統(tǒng)。通過貫穿全公司(集團)的光纖環(huán)網(wǎng)采集全公司的能源信息。以500萬噸年產(chǎn)量的鋼鐵公司為例，其采集點的規(guī)模在5-10萬點左右。通過PLC、RTU等設備將水、電、風、氣等能源介質信號采集，通過交換機網(wǎng)管等將信號傳遞到公司能源中心環(huán)網(wǎng)上。通過工業(yè)SCADA軟件將所采集到的信號存儲到實時數(shù)據(jù)庫上，便于顯示和分析。由于信息量大，并且處理相對集中，所以系統(tǒng)規(guī)模龐大，需配有較大規(guī)模服務器群。SCADA系統(tǒng)主要包括采集和顯示兩大功能。管理系統(tǒng)采用Oracle關系數(shù)據(jù)庫，將大部分信息存儲，備有服務器機群(工作及冗余服務器)，SAN磁盤陣列、防火墻、主交換機等設備，大量的設備資源用于分析和預測。管理分析軟件的主要功能為報表，能源預測以及能源平衡等協(xié)調功能。同時還應具有DLP組合大屏幕等相關設備和辦公大廳等辦公環(huán)境，系統(tǒng)規(guī)模龐大，多需單獨建立能源管理樓等基礎設施。該系統(tǒng)的缺點是:企業(yè)建設基礎設施和投資大型服務器群，造成系統(tǒng)規(guī)模龐大，投資及維護運營成本高。
發(fā)明內(nèi)容:本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中系統(tǒng)規(guī)模龐大，投資及維護運營成本高的問題，提供一種能將龐大的數(shù)據(jù)量分散，提取關鍵數(shù)據(jù)，并且?guī)в幸子诩捎谙到y(tǒng)的多種接口，使用WINCC軟件，以及其兼容的OPC服務開放接口等，能采集幾乎所有主流工控產(chǎn)品的能源數(shù)據(jù)信息，通過VC++等軟件的二次開發(fā)，進一步融合各種非標產(chǎn)品及工業(yè)協(xié)議，針對大量數(shù)據(jù)的計算及存儲，提出云計算解決方案，即將采集到的數(shù)據(jù)通過WINCC 二次開發(fā)組件及開放協(xié)議發(fā)送，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務器，投資規(guī)模小的一種瘦身版的能源管理系統(tǒng)。本實用新型解決其技術問題所采用的方案是:提供一種能源管理系統(tǒng)，包括Internet互聯(lián)網(wǎng)、傳感器/變送器組、帶有多協(xié)議的核心交換機、SAN磁盤陣列；其特征是:還包括:現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)、關系數(shù)據(jù)庫服務器、實時數(shù)據(jù)庫服務器、帶有瀏覽器的客戶端、B.DATA能源管理組件、Oracle數(shù)據(jù)庫；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器與數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件相連接；數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊與Internet互聯(lián)網(wǎng)、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)相連接；帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)與傳感器/變送器組相連接；Internet互聯(lián)網(wǎng)與帶有瀏覽器的客戶端相連接；帶有多協(xié)議的核心交換機與Internet互聯(lián)網(wǎng)、實時數(shù)據(jù)庫服務器相連接；實時數(shù)據(jù)庫服務器與關系數(shù)據(jù)庫服務器、SAN磁盤陣列、B.DATA能源管理組件相連接；關系數(shù)據(jù)庫服務器8與Oracle數(shù)據(jù)庫相連接；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件主要內(nèi)容為現(xiàn)場能源數(shù)據(jù)采集、分析部分；實時數(shù)據(jù)庫服務器與關系數(shù)據(jù)庫服務器主要為云端工序能耗等數(shù)據(jù)采集、分析、處理部分。其特征還在于:現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)、傳感器/變送器組屬于采集點即為智能處理點，處理關鍵能源參數(shù)并設置在鋼廠現(xiàn)場；帶有多協(xié)議的核心交換機、關系數(shù)據(jù)庫服務器、實時數(shù)據(jù)庫服務器、SAN磁盤陣列、B.DATA能源管理組件、Oracle數(shù)據(jù)庫屬于遠方能源管理系統(tǒng)，并設置在遠程云端；所說的遠程云端是指基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的能源管理中心工程架構方式的能源管理系統(tǒng)；基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的能源管理中心工程架構方式；處理關鍵能源參數(shù)的采集點即為智能處理點和遠程云端能源管理系統(tǒng)處理相結合。本實用新型的有益效果是:與現(xiàn)有的能源中心相比，其優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾點:
a.集成能源管理的主要功能，利用關鍵參數(shù)管理能耗，比原系統(tǒng)規(guī)?！笆萆怼比种陨?，易于設計和施工；b.基于物聯(lián)網(wǎng)技術結合多種網(wǎng)絡接口方式，系統(tǒng)極易擴展和維護，且維護成本低廉；c.集成現(xiàn)有冶金設備工藝特色，同時對不同設備能源管理實現(xiàn)系統(tǒng)互連，信息互通；d.具有云計算等功能，將國際國內(nèi)的重要參數(shù)實時傳遞給能源管理系統(tǒng)，可使操作者同行業(yè)橫向對比，間接給出找出問題和解決方案的途徑。云計算平臺配備先進能管軟件和數(shù)據(jù)庫能實現(xiàn)能源預測、能源平衡管理等核心功能；e.不用再建立能源管理中心大樓，使管理者在辦公室通過瀏覽器就可以查看能源報表等。

:圖1是本實用新型實施例“一種能源管理系統(tǒng)”結構圖；附圖中:1.現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器；2.數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊；3.基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件；4.1nternet互聯(lián)網(wǎng)；5.帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) ；6.傳感器/變送器組；7.帶有多協(xié)議的核心交換機；8.關系數(shù)據(jù)庫服務器；9.實時數(shù)據(jù)庫服務器；10.SAN磁盤陣列；11.帶有瀏覽器的客戶端；12.B.DATA能源管理組件；13.0racle 數(shù)據(jù)庫。
具體實施方式
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以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳細描述:如圖1所示的一種能源管理系統(tǒng)，包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器1、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊2、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件3、Internet互聯(lián)網(wǎng)4、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) 5、傳感器/變送器組6、帶有多協(xié)議的核心交換機7、關系數(shù)據(jù)庫服務器8、實時數(shù)據(jù)庫服務器9、SAN磁盤陣列10、帶有瀏覽器的客戶端11、B.DATA能源管理組件12、Oracle數(shù)據(jù)庫13組成；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器I與數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊2、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件3相連接；數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊2與Internet互聯(lián)網(wǎng)4、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)5相連接；帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)5與傳感器/變送器組6相連接；Internet互聯(lián)網(wǎng)4與帶有瀏覽器的客戶端11相連接；帶有多協(xié)議的核心交換機7與Internet互聯(lián)網(wǎng)4、實時數(shù)據(jù)庫服務器9相連接；實時數(shù)據(jù)庫服務器9與關系數(shù)據(jù)庫服務器8、SAN磁盤陣列10、B.DATA能源管理組件12相連接；關系數(shù)據(jù)庫服務器8與Oracle數(shù)據(jù)庫13相連接。其工作原理是將采集到的能源信息在現(xiàn)場進行分析得出能源的關鍵數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)方式上傳到云處理中心后，存儲于IOSAN磁盤陣列上；基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的云處理中心將DATA管理能源的優(yōu)化，預測，系統(tǒng)節(jié)能、集成設備級能源管理系統(tǒng)的硬件和軟件、基于分散軟件采集分析(設備級)和硬件發(fā)送機制(無線互聯(lián)網(wǎng)等靈活機制)、集成能源管理結合特定設備的工藝等相結合，通過能源集中管理軟件B.data和Oracle數(shù)據(jù)庫服務器組實現(xiàn)其能源管理功能；其特點是:集成設備級能源管理系統(tǒng)、基于分散軟件采集分析(設備級)和硬件發(fā)送機制(無線互聯(lián)網(wǎng)等靈活機制)、集成能源管理結合特定設備的工藝，形成針對特定系統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)；基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的能源管理中心工程架構方式；采集點即為智能處理點，處理關鍵能源參數(shù)；智能采集點和遠方能源管理系統(tǒng)處理相結合。本實用新型的特點還在于:將設備或生產(chǎn)線控制功能上加裝信息化標識及功能，將集成能源管理產(chǎn)品集成在人機界面(HMI)系統(tǒng)中，通過訪問設備或是產(chǎn)線控制系統(tǒng)的關鍵能源信息(KPI)，通過內(nèi)部處理算法，產(chǎn)生能源實時顯示及提醒功能；利用云計算功能，將實施分析各廠或整個冶金行業(yè)的重要參數(shù)，如噸鋼能耗等，給企業(yè)設備級、廠級、和集團做出直觀建議參數(shù)。技術方案主要包含兩個部分:即數(shù)據(jù)采集部分及數(shù)據(jù)處理部分。數(shù)據(jù)采集部分模式主要組成分為兩部分:一部分是云端設備能源集成概念以及嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)能智能采集云端設備的關鍵能源信息(KPI)。其信息涉及水、電、風、氣等能源介質的計量參數(shù)，內(nèi)部運算轉化為噸鋼能耗等標準指標，便于記錄和比較調整。該系統(tǒng)設有多種接口形式與原系統(tǒng)集成，包含OPC協(xié)議模式。將經(jīng)過初步處理的噸鋼能耗等數(shù)據(jù)以及其他關鍵數(shù)據(jù)通過多種方式上傳云服務器。該部分主要是由云端集成能管中心模塊組成，其主要包含，基于WINCC 二次開發(fā)的能源管理軟件，其形式為HMI集成模式，可以成為系統(tǒng)HMI的一組畫面或是組件；和硬件智能設備(PLC、DTU)。另一部分是將偏遠或不易布線的能源介質信息通過GPRS-APN網(wǎng)絡采集上來，例如遠程水源地的流量信息等。將采集的信息發(fā)送到在就近的能源中心采集站處理，代碼基于WINCC畫面和VC++源代碼。其特征主要有兩方面:1、采集關鍵能源信息。數(shù)據(jù)采集可以通過OPC接口采集或是通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術，重要儀表就地采集，通過GPRS-APN網(wǎng)絡上傳到就近的能源管理操作點。采集到的關鍵能源數(shù)據(jù)通過內(nèi)部VC++算法處理(包含累加、積分、線性差值等)。信息包括:水、電、風、氣的用量信息(時、日、月)，能源介質流量信息，水、電、風、氣變化超常的關聯(lián)信息等。通過云平臺提供的相關標準參照信息，找出不合理耗能點，達到設備及節(jié)能的效果；另外，結合設備(生產(chǎn)線)工藝，智能提出特色節(jié)能算法。如針對高剛度軋機設備工藝的特色節(jié)能算法。2、VC++算法實現(xiàn)關鍵設備互聯(lián)，及上傳到云平臺。關鍵設備互聯(lián)是將所有集成能源管理軟件的，設備HMI或是服務器互聯(lián)，互通能源信息，實現(xiàn)一個能源流的傳遞過程，通過互通信息以及遠端云平臺計算分析，并且云平臺具有GIS服務功能，對全公司的能流有了系統(tǒng)的檢測，通過西門子B.DATA能源預測算法，能源平衡算法，產(chǎn)生相關數(shù)據(jù)直接發(fā)送到能源部門的智能終端上。此架構結構采用B/S結構，能通過瀏覽器訪問到這個預測平臺，通過賬號權限控制。實現(xiàn)管理者的直接了解能源信息和采取決策，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。云服務器端通過大型能源管理軟件西門子B.data軟件，以及Oracle數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)運算存儲支持；同時將全行業(yè)的噸鋼標準數(shù)據(jù)傳遞給集成能源管理系統(tǒng)，并提供報表，能源預測以及日常管理等核心功能。其支持多種訪問方式，可以使用計算機、筆記本、智能手機以及平板電腦等通過網(wǎng)頁瀏覽器訪問。可以快速準確地將能源數(shù)據(jù)發(fā)送到管理者的顯示設備上，實現(xiàn)能源高效集中扁平化管理控制。
權利要求1.一種能源管理系統(tǒng)，包括Internet互聯(lián)網(wǎng)(4)、傳感器/變送器組(6)、帶有多協(xié)議的核心交換機(7)、SAN磁盤陣列(10);其特征是:還包括:現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器(I)、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊(2)、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件(3)、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) (5)、關系數(shù)據(jù)庫服務器(8)、實時數(shù)據(jù)庫服務器(9)、帶有瀏覽器的客戶端(11)、B.DATA能源管理組件(12)、Oracle數(shù)據(jù)庫(13);現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器(I)與數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊(2)、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件(3)相連接；數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊(2)與Internet互聯(lián)網(wǎng)(4)、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) (5)相連接；帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) (5)與傳感器/變送器組(6)相連接；Internet互聯(lián)網(wǎng)(4)與帶有瀏覽器的客戶端(11)相連接；帶有多協(xié)議的核心交換機(7)與Internet互聯(lián)網(wǎng)(4)、實時數(shù)據(jù)庫服務器(9)相連接；實時數(shù)據(jù)庫服務器(9)與關系數(shù)據(jù)庫服務器(8)、SAN磁盤陣列(10)、B.DATA能源管理組件(12)相連接；關系數(shù)據(jù)庫服務器(8)與Oracle數(shù)據(jù)庫(13)相連接；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器(I )、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊(2)、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件(3)主要內(nèi)容為現(xiàn)場能源數(shù)據(jù)采集、分析部分；實時數(shù)據(jù)庫服務器(9)與關系數(shù)據(jù)庫服務器(8)主要為云端工序能耗等數(shù)據(jù)采集、分析、處理部分。
2.如權力要求I所述的一種能源管理系統(tǒng)，其特征是:現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器(I)、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊(2)、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件(3)、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU) (5)、傳感器/變送器組(6)屬于采集點即為智能處理點，處理關鍵能源參數(shù)并設置在鋼廠現(xiàn)場；帶有多協(xié)議的核心交換機7、關系數(shù)據(jù)庫服務器8、實時數(shù)據(jù)庫服務器9、SAN磁盤陣列10、B.DATA能源管理組件12、Oracle數(shù)據(jù)庫13屬于遠方能源管理系統(tǒng)，并設置在遠程云端。
3.如權力要求2所述的一種能源管理系統(tǒng)，其特征是:所說的遠程云端是指基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的能源管理中心工程架構方式的能源管理系統(tǒng)。
4.如權力要求2所述的一種能源管理系統(tǒng)，其特征是:基于無線物聯(lián)網(wǎng)技術、和云計算技術的能源管理中心工程架構方式；處理關鍵能源參數(shù)的采集點即為智能處理點和遠程云端能源管理系統(tǒng)處理相結合。
專利摘要提供一種能源管理系統(tǒng)，包括相互連接的Internet互聯(lián)網(wǎng)、傳感器/變送器組、帶有多協(xié)議的核心交換機、SAN磁盤陣列、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件、帶有GPRS-VPN功能的無線采集接收發(fā)送模塊(DTU)、關系數(shù)據(jù)庫服務器、實時數(shù)據(jù)庫服務器、帶有瀏覽器的客戶端、B.DATA能源管理組件、Oracle數(shù)據(jù)庫；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊、基于WINCC的2次開發(fā)的能源系統(tǒng)組件主要內(nèi)容為現(xiàn)場能源數(shù)據(jù)采集、分析部分；實時數(shù)據(jù)庫服務器與關系數(shù)據(jù)庫服務器主要為云端工序能耗等數(shù)據(jù)采集、分析、處理部分。本實用新型的優(yōu)點是易于設計和施工、維護成本低廉、能實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能功能。
文檔編號G06Q10/06GK202995795SQ20122072924
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者蒼安, 司佑智, 馬榮芳, 尤麗靜, 孫海鵬, 高策 申請人:北京中冶設備研究設計總院有限公司