摘要：本文通过对一套工厂能源管理系统的构建过程的描述，为其他工厂构建能源管理系统提供参考。构建能源管理系统主要包括：摸底调查、需求汇总、制定方案、搭建底层数据采集仪表、通讯连接上位机、上位机软件开发六个阶段。
关键词：能源管理，节能减排，构建流程
当前，随着能源与环境问题逐渐成为各国政府和社会关注的焦点问题，越来越多的目光开始转向绿色生产和节能减排。在节能减排推进过程中，越来越多的工厂逐渐意识到节能减排不但有利于营造企业绿色生产的品牌形象，也是控制成本，提高效率的一次契机。能源管理系统（EMS）慢慢的走入各个工厂的视野，人们发现EMS能够帮助企业梳理工厂内部的能源消耗状况，实时监测各个设备的消耗，自动分析的能源消耗状况，帮助工厂寻找能耗黑洞，从而降低能耗，降低工厂的运营成本。
很多工厂都听说过能源管理系统，也想做，却不知从何做起，本文就从搭建系统的角度，跟大家探讨能源管理系统的搭建流程。其实构建这个系统并不复杂，主要分为摸底调查、需求汇总、制定方案、搭建底层数据采集仪表，通讯连接上位机，上位机软件开发六个阶段。
1.摸底调查
确定工厂现有的能源消耗种类及分布状况，现有的测量仪表的功能参数，是否支持对外通讯功能。
1.1绘制一份能流图，用图表的形式总结能流总类，流向，终端用能设备。
1.2编制能源计量器具清单，用清单的形式确认计量器具的名称、品牌、型号、测量区域、是否支持通讯功能，支持什么协议的通讯等计量器具基本信息。
1.3梳理工艺流程图，工厂内部组织架构图，重点能耗设备名单便于最终统计工艺能耗及部门、车间、班组能耗。
1.4确定出厂产量、型号数据来源，最终形成产品单耗的时候需要产量数据，这个数据最好能由自动系统实时提供。
2.需求汇总
不同的生产部门，不同的岗位，对于能源管理系统的需求是不同的，系统搭建之前，我们需要收集汇总需求，最终确定我们想要达到一个什么样子的效果。
2.1现场数据采集测量点确认，落实我们对现场数据采集点的需求，保证覆盖到所有的关键工艺环节，重点能耗设备。
2.2能源数据实时监控的需求，确定实时监控的重点，落实我们对监控的具体要求，是否需要大屏展示，是否需要远程页面访问等。
2.3能源数据统计、分析、管理的需求，确定统计报表，需要分析的能耗、负荷、能源质量参数等各种指标。
3.制定方案
根据需求汇总状况，以及摸底调查的结果，制定出整体方案，根据工厂自身技术储备的不同可以选择自我开发，或者寻求第三方服务商的帮助。不论哪种方案，大体的步骤都是一样的：
3.1确定数据采集的方案，包括仪表换新，旧表加装通信模块进行信息采集，其他生产系统数据导出，形成数据采集方案文档。
3.2选择合适的现场通讯方案，选型购买通讯模块，通讯电缆，集中器等。
3.3在上位机选择合适的组态软件（SCADA），以满足具体的需求。
3.4确定第三方合作伙伴，包含施工方，及技术支持方。
4.搭建数据采集系统
数据采集是整个系统的基石，数据采集准确以及全面是一切后续分析的基础，它包含以下几个方面：
4.1原来不具体通讯功能的仪表，更换成支持通讯的智能仪表。
4.2新增的仪表，施工安装。
4.3具有输出接口（RS232/485接口）的智能仪表，通过数据采集模块通讯连接，获取数据。
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4.4其他生产系统上（如DCS系统）的数据，修改程序使系统对外通讯，数据经过协议转换流入能源管理系统传输。
4.5一部分物理距离分布较远，或使用老式仪表，改造费用较高的计量点，可以采用人工抄表输入的方式。
5.通讯连接上位机
由于底层的数据采集的多样性，数据采集仪表分布位置较为分散，有以下工作需要完成。
5.1按照就近原则，把距离相近、通讯协议一致的仪表连接到一起，用集中器或者串口服务器进行连接。
5.2通讯线走线过程中，注意避开动力电缆，避免通讯干扰。
5.3集中器一般采用分散式控制，集中管理的原则布置。
5.4所有的集中器用通讯线接入上位机。对于拉通讯线难度较高的站点也可以考虑采用GPFS或者其他无线通讯的方式接入上位机。
6.上位机软件开发
上位机的软件开发就是我们最初的需求表达实现阶段，最终我们实现什么样子的功能，都依赖上位机把他们展示出来，上位机软件最终需要展示的信息主要包含以下几个方面：
6.1负荷实时检测画面。用图形语言的方式，表达工厂瞬时的负荷，帮助我们去整体把控负荷的分布状况。
6.2能耗实时检测画面。能耗的分布可分为年度、月度、星期、日、时等维度，另一方面又可按照实际的能耗流向、或者工艺流程的角度，或者车间、部门的维度去描述。
6.3产品单耗画面。产品单耗可以有效区分不同产量造成的能耗差异，更好的考核能耗消费状况，同时将每个环节能耗和工作产出关系清洗的呈现出来。
6.4用能统计、分析画面。用曲线、饼图、报表等多种方式，描述能耗在不同单元之间的分布，或者不同时间段的分布，找出能源效率低的部门或者时间段，从管理上帮助我们节能。
6.5成本管理画面。对于工厂而言，所有的能耗最终需要支付的都是实际的成本，电费成本报表、电费比重分析、峰平谷电费表单都对管理者进行成本分析有着较为重要的参考意义。
6.6电能质量等能源质量分析画面。我们用能过程中，不仅需要用能，而且对用能的质量也会有着严格的要求的，比如电压大小、功率因素的状况、谐波状况，自来水的压力大小等等。用能质量分析可以帮助我们把握用能的整体质量，一旦反生因电力故障，也可以帮助我们回溯电力波动状况。
6.7告警管理画面。当产生电气故障时，告警管理将可以及时上报报警；也可以写入能耗阀值报警，一旦某个车间超出阀值时将及时报警。
6.8能耗预测画面。根据过往的能耗曲线，预测未来一段时间的能耗，为能源的购入提供参考。
6.9其他工厂个性化定制画面。
6.10远程访问页面或者客户端的开发，方便进行远程监控。
结束语：综上所述，针对整个系统的构建就基本完成了，后续通过验收，我们就可以构建起整个企业的能源管理系统。通过这个系统的实现，我们也基本上摸清了工厂的能耗状况，使领导决策层能够精确知道工厂那些地方能耗高，那些地方有改进的空间或者改进空间较大。具体来说，本系统的实现取得了以下好处：①通过通讯连接智能化仪表，使原本分散的能源点集中管理。②所有的报表自动生成，统一发布，不仅节约了人工成本，还提高了数据传送效率。③通过考核生产过程中各环节的能源消耗状况找问题，激励各部门通过优化操作、开源节流等降低生产成本。④大屏展示，使员工和客户直观感受工厂为绿色生产和节能减排做出的努力，塑造负责任的社会形象及企业文化。
参考文献：
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[3]侯卫锋，庞戈，金晓明.大型化工企业能源管理系统的设计与实现[J].自动化与仪表.2013（04）.
论文作者:何晓晖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：能源论文; 管理系统论文; 上位论文; 工厂论文; 通讯论文; 数据采集论文; 仪表论文; 《基层建设》2018年第26期论文;