瓦楞紙制造過(guò)程能耗監控物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究
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3.1 數據采集與監控系統
數據采集與監控系統是以計算機為基礎的生產(chǎn)過(guò)程監控與調度系統，它可以對現場(chǎng)設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類(lèi)信號報警等各項功能，使用對象是現場(chǎng)監控操作人員。WinCC是西門(mén)子公司出品的人機界面數據采集與監控系統，完美支持西門(mén)子自動(dòng)化設備。WinCC用于實(shí)現過(guò)程的可視化，提供強大的組態(tài)和過(guò)程開(kāi)發(fā)組件，使開(kāi)發(fā)人員能快捷地開(kāi)發(fā)出可供操作員使用的圖形用戶(hù)界面。WinCC允許過(guò)程以圖形化的方式顯示在屏幕上，每次過(guò)程中的狀態(tài)發(fā)生改變，都會(huì )更新顯示；允許操作員控制過(guò)程，例如：可以從圖形界面預先定義設置值或開(kāi)關(guān)閥；允許設置過(guò)程狀態(tài)臨界值，一旦超出，將自動(dòng)發(fā)出報警信號。
3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)能源管理系統
能源管理系統由任務(wù)單與管網(wǎng)子系統、報表子系統及OLAP(聯(lián)機分析處理)子系統組成。系統采用分布式客戶(hù)彬服務(wù)器體系結構，有機地運用了先進(jìn)的系統技術(shù)、計算機技術(shù)、數據庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及OLAP技術(shù)，實(shí)現了對能源中心內各種能介系統運行方式變更信息和各種動(dòng)力管網(wǎng)設備運行信息的無(wú)紙化歸檔管理與查詢(xún)功能，集成了對各種計劃、管理、決策類(lèi)報表的編制與查詢(xún)功能。
采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以以較低的安裝、維護成本實(shí)現對各類(lèi)大量能源介質(zhì)的在線(xiàn)監測，構建現場(chǎng)數據采集后傳遞給數據傳輸服務(wù)器的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現大量信息的在線(xiàn)采集、實(shí)時(shí)傳輸。通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式，將能源管理中心所需的能源數據采集進(jìn)入系統，供監視、報警、數據分析、數據計算、數據統計等用。
在基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)能源管理系統中，通過(guò)傳感器感知生產(chǎn)過(guò)程、電力系統、動(dòng)力系統、給排水系統等的能源介質(zhì)信息，通過(guò)射頻識別(FRID)技術(shù)實(shí)現物料等的信息感知，構建整個(gè)能源管理系統的信息感知平臺，并實(shí)現海量信息的傳輸；結合基于智能信息處理的中間件技術(shù)對應用過(guò)程中存在的海量數據進(jìn)行處理，支持多協(xié)議轉換和信息集成，為能源調度和監控提供數據支持。
3.3 能源動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調度方法的研究
利用計算機網(wǎng)絡(luò )、數據庫、數據倉庫等先進(jìn)的計算機技術(shù)，對能源管理系統(EMS)的數據資源進(jìn)行提取、處理，對能源的使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調整；對蒸汽使用的影響因素進(jìn)行建模；對蒸汽使用的影響因素進(jìn)行構序分析；用模糊神經(jīng)網(wǎng)作供銷(xiāo)等量平衡預測分析；以管網(wǎng)和單元模型為基礎，將調度問(wèn)題描述為數學(xué)規劃形式，用戶(hù)需求為相應的目標函數，利用多目標線(xiàn)性數學(xué)規劃方法，求解最優(yōu)值，實(shí)現能源動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調度。
系統基于調度單元預測模型和能源網(wǎng)絡(luò )模型，綜合考慮了分級能源利用思想，自動(dòng)將優(yōu)化調度問(wèn)題表述為大規模數學(xué)規劃的形式，進(jìn)一步將數學(xué)規劃表達式化為線(xiàn)形數學(xué)規劃問(wèn)題，使用原始對偶內點(diǎn)法進(jìn)行求解。綜合考慮煤氣、蒸汽、電力三大能源的調度，在保證能源穩定供給和生產(chǎn)安全運行的前提下，提高能源綜合利用效率。對于煤氣、蒸汽能源，減少放散浪費；對于電力能源，有效錯開(kāi)重要負荷的運行，削峰填谷，保證整體電力負荷相對穩定。
4 系統工作流程
瓦楞紙制造過(guò)程能耗監控物聯(lián)網(wǎng)系統的工作流程如圖所示。在公司總部設立中心服務(wù)器，采用光纖接入，采用防火墻與外界進(jìn)行隔離，確保網(wǎng)絡(luò )安全性。在企業(yè)各廠(chǎng)房需要進(jìn)行監測的能源流程節點(diǎn)設置相應的智能傳感器和射頻識別監測器，包括瓦楞紙生產(chǎn)線(xiàn)成套設備、生產(chǎn)過(guò)程節點(diǎn)、計量裝備以及耗能的監測設備；通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )將能源流程中監測的相關(guān)數據信息發(fā)送到數據中心服務(wù)器，存于海量數據倉庫；經(jīng)知識發(fā)現和數據挖掘，實(shí)現用能單位能源數據的統計、匯總和分析。
系統工作流程
目前，節能降耗系統方案舊。有以下幾種：
1)總量管理：現場(chǎng)沒(méi)有安裝傳感器，根據能源購人總量和使用時(shí)間進(jìn)行統計。
2)人工管理：現場(chǎng)安裝有傳感器，但是沒(méi)有數據采集設備。由于現場(chǎng)儀表都比較老舊，不具有通信或其他輸出方式。
3)獨立管理：重點(diǎn)設備有配套的監控設備，例如：鍋爐有獨立的監控系統，監控鍋爐的壓力、溫度、蒸汽、水等。
綜上所述，瓦楞紙制造過(guò)程能耗監控物聯(lián)網(wǎng)系統具有如下優(yōu)勢：
1)完善能源信息的采集、存儲、管理和能源的有效利用：
2)在公司層面對能源系統采用分散控制和集中管理；
3)優(yōu)化管理流程，建立客觀(guān)能源消耗評價(jià)體系；
4)減少能源系統運行成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
5)提高對全廠(chǎng)性能源事故反應能力；
6)節約能源和改善環(huán)境。
6 結束語(yǔ)
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到瓦楞紙制造過(guò)程能耗監控的具體工作中，充分利用物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)對能耗感知和檢測，進(jìn)而得到科學(xué)可信的基礎數據。采集的數據通過(guò)WICN-H，光纖，Zig Bee，GPRS／CDMA，EVDO／WiFi等網(wǎng)絡(luò )傳輸方式，由數據導人服務(wù)傳送到能耗監測管理平臺，實(shí)現對全系統的管理，以及能耗數據的儲存、加工、查詢(xún)、分析等高級能源管理功能，極大地提高了能源管理與節能運行水平，滿(mǎn)足了“集中管理、集中監控、集中維護”和相關(guān)要求。(end)
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