一、企業(yè)能源計量信息集成管理系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

    1.計量器具的管理
    從加強計量狀態(tài)管理的角度提高計量數(shù)據(jù)的準確性。針對每一個計量器具進行狀態(tài)管理，設定“信息管理、故障記錄”等管理模塊，明確計量器具配備、使用、檢定/校準等各項管理要求，對計量器具實行按周期檢定/校準，確保計量器具正常運行和量值準確。
    2.計量器具運行狀態(tài)監(jiān)控
    通過對儀表數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)對計量儀表的狀態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)計量儀表問題進行異常報警，從加強計量狀態(tài)管理的角度來提高計量數(shù)據(jù)的準確性，實現(xiàn)對計量儀表運行狀態(tài)的判斷和監(jiān)測。通過實時的計量監(jiān)控網(wǎng)絡，對計量的全過程進行監(jiān)控，包括計量設備的運行狀態(tài)是否存在故障；計量信息的采集不僅記錄瞬時量和累計量，同時還記錄溫度、密度。形成的實時曲線清楚地反映正在作業(yè)的情況。
    3.計量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測分析
    通過計量數(shù)據(jù)的實時采集、實時監(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量過程，為公司管理部門實現(xiàn)生產(chǎn)過程能源消耗統(tǒng)計提供全面的支持。
    系統(tǒng)自動生成的小時、班報、日報和月報為能源消耗分析提供全面支持。通過計量儀表數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測以及計量網(wǎng)絡圖，實現(xiàn)管網(wǎng)能源供用的及時平衡，通過比較分析，及時發(fā)現(xiàn)設備耗能的變化，從而合理指導用能。
    4.信息發(fā)布
    系統(tǒng)的網(wǎng)絡發(fā)布功能不僅可以定期發(fā)布能源數(shù)據(jù)報表，還可以隨時發(fā)布計量信息。網(wǎng)頁設計的窗口功能為企業(yè)內(nèi)部各單位提供技術(shù)交流的平臺，所有的計量問題通過網(wǎng)絡發(fā)布，管理部門及時進行協(xié)調(diào)落實解決。
    

二、企業(yè)能源計量信息集成管理系統(tǒng)設計的范圍

    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、氮氣等供用數(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)。整個系統(tǒng)分為兩層:儀表計量層(包括人工錄入)與信息管理層。所有現(xiàn)場儀表信號進入采集卡通過企業(yè)內(nèi)部光纖網(wǎng)絡上傳至系統(tǒng)主服務器。所有監(jiān)控界面和數(shù)據(jù)通過Web實時發(fā)布。整個系統(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)的計量、管網(wǎng)數(shù)據(jù)的平衡和各遠程站點(以下簡稱“場站”)的運行。調(diào)度控制中心通過適當?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，利用安裝在各場站的遠程終端單元(Remote Terminal Unit，RTU)采集各類不同的能源計量數(shù)據(jù)，及時分析、處理，并對管網(wǎng)進行遠程監(jiān)視，保證各類介質(zhì)安全、穩(wěn)定、連續(xù)地輸送。同時向管網(wǎng)與運行相關的管理部門傳遞和交換信息。
    系統(tǒng)主要由三部分組成，實現(xiàn)管網(wǎng)的實時中央監(jiān)控和管理操作的功能:
    第一部分:調(diào)度控制中心，集中對實時采集的計量數(shù)據(jù)進行監(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)有服務器等計量數(shù)據(jù)的采集等。
    

四、企業(yè)能源計量信息集成管理系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

    1.網(wǎng)絡設計原則
    (1)實用性
    網(wǎng)絡設計不僅能夠滿足集團目前使用的要求，還能適應未來若干年以后的網(wǎng)絡發(fā)展需要。網(wǎng)絡平臺具備多網(wǎng)絡協(xié)議的支持能力，以避免原有網(wǎng)絡設備投資的浪費。
    (2)安全性
    網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個安全系統(tǒng)，并具備各種安全保衛(wèi)手段和措施，如通過VLAN的劃分和交換機過濾技術(shù)來保證網(wǎng)絡安全性。
    (3)先進性
    為保證網(wǎng)絡能夠適應未來若干年的發(fā)展，網(wǎng)絡中的硬件與網(wǎng)絡協(xié)議都采用與國際標準兼容的開放協(xié)議。
    (4)適用性
    由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展、新技術(shù)不斷產(chǎn)生，同時為保證對新技術(shù)的支持，設備的投資和資源在不斷地增加。為避免設備投資的膨脹，方案要求網(wǎng)絡硬件具有較高的性價比及最佳的適用性。
    (5)可靠性
    網(wǎng)絡要求具有較高的容錯性能，網(wǎng)絡設備要求具有高性能的容錯技術(shù)，以確保網(wǎng)絡系統(tǒng)不間斷運行。
    2.網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖(見圖1)
    

<CTSM>    圖1  企業(yè)能源計量信息集成系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖</CTSM>
    

五、企業(yè)能源計量信息集成管理系統(tǒng)的實施

    企業(yè)能源計量信息集成管理系統(tǒng)是一項綜合性的系統(tǒng)工程，它是集測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)于一體的綜合性的集成控制系統(tǒng)工程，并且是融合了先進的RTU技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、SCADA/HMI技術(shù)及客戶/服務器(Client/Server，C/S)技術(shù)等的一體化工程，其主要目標是對企業(yè)能源計量系統(tǒng)的供出、使用、輸配、損耗的全過程進行監(jiān)控和管理調(diào)度，實現(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、財務結(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)服務器通過網(wǎng)絡實現(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)服務器同時提供Web服務。數(shù)據(jù)服務器與企業(yè)MIS之間進行有效的病毒隔離，增強數(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器的Web服務就可以對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和管理。
    1.現(xiàn)場能源計量表計的信號采集
    將現(xiàn)場能源計量表計，全部用智能控制器與采集卡組成網(wǎng)絡或全部用帶RS485通信的智能積算儀進行積算部分功能的改造，其作用如下:
    (1)解決了現(xiàn)場表計自動清零問題。
    (2)解決了原始數(shù)據(jù)設定問題和人為修改問題。
    (3)解決了DCS累計可以人為修改造成的問題。
    (4)解決了表計需要補償?shù)膯栴}，同時還可將計算好的數(shù)據(jù)傳給DCS。
    2.虛擬網(wǎng)絡技術(shù)的應用
    所謂虛擬專用網(wǎng)(VPN:Virtual Private Network，)就是在一個公共網(wǎng)絡的基礎平臺上，構(gòu)建一個專門給用戶使用的虛擬網(wǎng)絡，這個虛擬的用戶專用的網(wǎng)絡負責將地理上分布的用戶的各個網(wǎng)絡結(jié)點連接起來。從網(wǎng)絡空間看，虛擬專用網(wǎng)絡在中間，用戶的網(wǎng)絡結(jié)點在邊緣。通過虛擬專用網(wǎng)絡的連接，用戶可以根據(jù)自己的意愿分配各個結(jié)點上的地址空間，可以自己安排各個結(jié)點之間的路由關系。公司信息中心為計量網(wǎng)絡系統(tǒng)設立了VPN的專用IP地址:10.98.62.1～10.98.62.255。本方案使用了17個地址:10.98.61.4～10.98.61.17(串口服務器)、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)絡將各中心在地理位置上不在一起的采集站連接成為一個總體網(wǎng)絡。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很好的途徑，可以實現(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專線所帶來的高額費用。
    利用采集控制器設備轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式通過公司內(nèi)部網(wǎng)進行發(fā)送，在調(diào)度中心設置計量服務器、計量網(wǎng)絡操作站和Web發(fā)布站，這樣在調(diào)度中心可看到整個能源數(shù)據(jù)情況以及實時平衡狀況，同時服務器可時刻形成所需的各種生產(chǎn)報表和財務結(jié)算所需的報表，可隨時通過網(wǎng)絡和權(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)供出蒸汽計量數(shù)據(jù)在熱電中心，可利用其現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，與計量信息集成管理系統(tǒng)服務器直接交換數(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氣等計量數(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OPC方式從水務中心監(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服務器、數(shù)據(jù)庫服務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。基于真正客戶-服務器的結(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，提供實時數(shù)據(jù)庫的Web服務。
    (3)服務器軟件
    系統(tǒng)由Web服務器、數(shù)據(jù)服務器組成信息管理服務器。系統(tǒng)以數(shù)據(jù)校正與數(shù)據(jù)發(fā)布服務為主，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)計分析、報表生成、報警查詢、系統(tǒng)管理和設置等功能。
    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)，數(shù)據(jù)服務系統(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)能源計量信息集成系統(tǒng)的應用

    1.通過電能消耗，及時進行電力調(diào)度和負荷調(diào)整
    系統(tǒng)對現(xiàn)場500多個電能表的信息進行RS485傳輸采集，各用電單位隨時監(jiān)控裝置和主要用能設備的電能消耗情況。對每個生產(chǎn)裝置的高配、低配和主要用能設備用電情況進行監(jiān)控。生產(chǎn)單位根據(jù)每天分時用電情況和每月分天用電情況，每月進行耗能分析。系統(tǒng)為優(yōu)化裝置運行、節(jié)能降耗提供有效的支撐。
    2.通過蒸汽管線溫度、壓力、流量實時監(jiān)測，及時進行蒸汽管線損耗分析，為蒸汽管線優(yōu)化運行提供保證
    公司現(xiàn)有9.0MPa、3.5MPa、1.3MPa三個等級蒸汽管網(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)能源計量信息系統(tǒng)，建設蒸汽管網(wǎng)熱損分析與智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能準確分析蒸汽主系統(tǒng)管線內(nèi)部蒸汽溫度、壓力、流速及凝結(jié)水等情況，及時改變蒸汽運行方式，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，蒸汽價格按100元/t計算，年直接效益為237萬元。
    3.通過原油消耗監(jiān)測，及時分析熱煤爐效率，為熱煤爐優(yōu)化運行、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，并將質(zhì)量流量計信號采集進計量系統(tǒng)。生產(chǎn)中心每天監(jiān)控燃油計量情況，每班統(tǒng)計燃油消耗數(shù)據(jù)，每月進行爐效分析，以便及時組織安排熱煤爐保溫檢查或爐膛清灰工作。必要時，為熱煤爐設備更新提供決策數(shù)據(jù)。公司加強熱煤爐管理，統(tǒng)一、規(guī)范作業(yè)標準，制定熱煤爐清灰作業(yè)標準，根據(jù)排煙溫度上升趨勢和熱效率下降趨勢，及時安排清灰作業(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%。