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摘 要：钢铁企业能耗居高不下是长期困扰企业的难题，本文从能源管理系统的硬件构成、能源信息管理软件功能实现方案分析和研究了吉林铁合金股份有限公司能源信息管理系统的体系结构，能为吉林铁合金股份有限公司能源管理信息化提供重要的理论依据。
关键词：能耗预测；智能优化；能源管理系统
1 引言
钢铁企业能源消耗系统是一个复杂的系统，它具有很强的非线性。目前，不论是机理分析模型，还是统计模型，在模型建立的过程中受许多建模假设的限制。这些模型很大程度上只是对实际能源消耗规律的一种近似模拟，难以用于处理冶金企业能源消耗系统内在的、复杂的非线性关系。
2能源管理系统系统设计
本系统通过对厂内的高压室、电磁站以及高低压用电设备等大中容量负载为主要监控对象，基于相同通讯协议分组的原则，由现场采集器实时获取电量数据，之后经过分控工作站，以以太网加模块的方式，借助光纤和厂内管理网络，把信息集中到控制中心站，之后通过上层的管理、分析、优化软件进行处理，实现对设备的用电情况监控、统计、输出以及耗能分析、过程优化。
2.1能源管理系统的监控对象
能源管理系统是该厂全厂管理系统的一个子系统，它以全厂公用能源管理网为对象，直接调度和监控全厂各种能源介质的供应和分配；监控各种水、电、煤气、氧、氮、氩、氢、蒸汽、压缩空气以及环境等约40种参数；并对现场允许无人值守的能源站点进行三遥（直接为车间生产工艺过程服务的能源系统，由车间生产调度自行调配，能源管理系统不介入管理）。
2.2能源管理系统的硬件构成
能源管理系统的总体架构如图1所示。
EMS是一个分布式中间数据库的计算机网络系统，系统硬件分成3级，由19个信息采集站分别组成7个子网络，各个网络通过服务工作站与主网络通信。主网上设9个过程工作站来实现各种功能。
（1）信息采集站
（2）服务工作站（SWS）
（3）用于控制站的过程工作站（PWS）
（4）用于历史数据库的工作站（DB）
（5）用于系统开发的工作站（DEV）
（6）用于大屏幕的工作站（LSMS）
（7）网络系统
EMS的管理對象覆盖整个厂区，地域很广，信号采集站设在能源站点内，采集的信号包括其周边零散的信号。每个服务工作站下的采集站组合按地域、建设进度、站点性质以及通信负载率等因素决定。
各子网络采用ISO/OSI开放系统协议。局域网开放系统参考模型1～4层符合国际标准：CSMA/CD、IEEE802.3、IEEE802.2、ISO8473网络层协议和ISO8073传输层。主干网采用TCP/IP协议。网络在逻辑上是总线式，在物理上是星形的。为了保证传送信息时间的正确性，设一套标准时钟系统以统一各个子网络的时间。
2.3能源管理系统的软件功能实现
本系统采用当今比较流行的适用于WEB系统开发的编程语言JAVA开发，并采用jsp、javabean和servlet技术结合功能强大的oracle数据库，真正实现实际问题的网络化。由于JAVA的面向对象、跨平台和高安全性，oracle数据库强大的功能和优势，使得软件的功能和实用性得到了很好的保证。我们在进行能源信息管理系统软件系统结构设计时，采用由顶向底逐步求精的设计方法。系统软件包括能源计量、能源管理、系统管理、预测分析等四大模块，具体包括电能查询、能源管理、能耗查询、能耗统计、能耗报表、预测分析、设备管理、系统维护和帮助等功能。各模块间既可单独使用，数据库又可互相调用，实现数据共享。
（1）计量管理功能实现方案
实现多种时段、不同费率电能量数据的统计、分析及自动结算。具有按用户规定的不同时段、不同区域、不同类别分别统计各种计算方式的电量的功能。所有的统计、计算分析可在后台自动完成，也可人工操作完成。可手动或自动统计某条线路在某一时间范围的正反向、有无功的总电量、和各费率时段的电量。
（2）系统维护功能实现方案
系统维护部分的功能主要包括用户管理、峰谷平设定、电价设定、班组编排、数据备份和帮助六个功能模块，用户管理界面使编制人员自由添加、删除、修改数据成为可能，并最大程度保证了数据的严密性，能够满足各种复杂的数据源和数据关系；分时电价是目前需求侧管理的一种有效的手段，其通过发挥价格杠杆作用，促使用户自觉改变用电方式，从而有效缓解峰期用电紧张的局面，实现移峰填谷的目的。本项目研究的峰谷平设定、电价设定功能可根据时段电价，将销售侧电价与上网侧电价联系起来，可使用户根据市场实时电价参数对能耗或成本目标函数进行优化，得到最佳的生产任务排产和班组编排等，达到降低能耗的目的。帮助功能模块可方便用户快速了解该软件平台的使用。
（3）预测分析、优化方法实现方案
预测分析系统是基于所有的数据库的数据信息所产生的预测分析。通过遗传算法、最优控制等智能控制策略实现自动排产、能量平衡等功能，实现能源管理智能化。
3结语
能源信息管理系统的研究能对吉林铁合金股份有限公司能源管理信息化提供重要的理论依据，为后续开发吉林铁合金股份有限公司的能源计量管理信息系统软硬件平台以及系统的最终实现奠定了良好的基础。我们将在现有工作的基础上，进一步完善软件设计，使吉林铁合金股份有限公司能源计量管理真正实现提高企业管理水平和降耗增效的目标。
参考文献：
[1] 蔡九菊，钢铁企业系统节能决策模型的研究及其应用，东北大学博士论文，沈阳，东北大学，1986。
[2]王建军、蔡九菊、张琦等，钢铁企业能量流模型化研究，中国冶金，2006，5（16）：48～51。
[3] 栾心汉、唐琳、李小明等，铁合金生产节能及精炼技术，西安，西北工业大学出版社，2006。
[4]王凌，智能优化方法及其应用，北京，清华大学出版社，2001。
关键词：能耗预测；智能优化；能源管理系统
1 引言
钢铁企业能源消耗系统是一个复杂的系统，它具有很强的非线性。目前，不论是机理分析模型，还是统计模型，在模型建立的过程中受许多建模假设的限制。这些模型很大程度上只是对实际能源消耗规律的一种近似模拟，难以用于处理冶金企业能源消耗系统内在的、复杂的非线性关系。
2能源管理系统系统设计
本系统通过对厂内的高压室、电磁站以及高低压用电设备等大中容量负载为主要监控对象，基于相同通讯协议分组的原则，由现场采集器实时获取电量数据，之后经过分控工作站，以以太网加模块的方式，借助光纤和厂内管理网络，把信息集中到控制中心站，之后通过上层的管理、分析、优化软件进行处理，实现对设备的用电情况监控、统计、输出以及耗能分析、过程优化。
2.1能源管理系统的监控对象
能源管理系统是该厂全厂管理系统的一个子系统，它以全厂公用能源管理网为对象，直接调度和监控全厂各种能源介质的供应和分配；监控各种水、电、煤气、氧、氮、氩、氢、蒸汽、压缩空气以及环境等约40种参数；并对现场允许无人值守的能源站点进行三遥（直接为车间生产工艺过程服务的能源系统，由车间生产调度自行调配，能源管理系统不介入管理）。
2.2能源管理系统的硬件构成
能源管理系统的总体架构如图1所示。
EMS是一个分布式中间数据库的计算机网络系统，系统硬件分成3级，由19个信息采集站分别组成7个子网络，各个网络通过服务工作站与主网络通信。主网上设9个过程工作站来实现各种功能。
（1）信息采集站
（2）服务工作站（SWS）
（3）用于控制站的过程工作站（PWS）
（4）用于历史数据库的工作站（DB）
（5）用于系统开发的工作站（DEV）
（6）用于大屏幕的工作站（LSMS）
（7）网络系统
EMS的管理對象覆盖整个厂区，地域很广，信号采集站设在能源站点内，采集的信号包括其周边零散的信号。每个服务工作站下的采集站组合按地域、建设进度、站点性质以及通信负载率等因素决定。
各子网络采用ISO/OSI开放系统协议。局域网开放系统参考模型1～4层符合国际标准：CSMA/CD、IEEE802.3、IEEE802.2、ISO8473网络层协议和ISO8073传输层。主干网采用TCP/IP协议。网络在逻辑上是总线式，在物理上是星形的。为了保证传送信息时间的正确性，设一套标准时钟系统以统一各个子网络的时间。
2.3能源管理系统的软件功能实现
本系统采用当今比较流行的适用于WEB系统开发的编程语言JAVA开发，并采用jsp、javabean和servlet技术结合功能强大的oracle数据库，真正实现实际问题的网络化。由于JAVA的面向对象、跨平台和高安全性，oracle数据库强大的功能和优势，使得软件的功能和实用性得到了很好的保证。我们在进行能源信息管理系统软件系统结构设计时，采用由顶向底逐步求精的设计方法。系统软件包括能源计量、能源管理、系统管理、预测分析等四大模块，具体包括电能查询、能源管理、能耗查询、能耗统计、能耗报表、预测分析、设备管理、系统维护和帮助等功能。各模块间既可单独使用，数据库又可互相调用，实现数据共享。
（1）计量管理功能实现方案
实现多种时段、不同费率电能量数据的统计、分析及自动结算。具有按用户规定的不同时段、不同区域、不同类别分别统计各种计算方式的电量的功能。所有的统计、计算分析可在后台自动完成，也可人工操作完成。可手动或自动统计某条线路在某一时间范围的正反向、有无功的总电量、和各费率时段的电量。
（2）系统维护功能实现方案
系统维护部分的功能主要包括用户管理、峰谷平设定、电价设定、班组编排、数据备份和帮助六个功能模块，用户管理界面使编制人员自由添加、删除、修改数据成为可能，并最大程度保证了数据的严密性，能够满足各种复杂的数据源和数据关系；分时电价是目前需求侧管理的一种有效的手段，其通过发挥价格杠杆作用，促使用户自觉改变用电方式，从而有效缓解峰期用电紧张的局面，实现移峰填谷的目的。本项目研究的峰谷平设定、电价设定功能可根据时段电价，将销售侧电价与上网侧电价联系起来，可使用户根据市场实时电价参数对能耗或成本目标函数进行优化，得到最佳的生产任务排产和班组编排等，达到降低能耗的目的。帮助功能模块可方便用户快速了解该软件平台的使用。
（3）预测分析、优化方法实现方案
预测分析系统是基于所有的数据库的数据信息所产生的预测分析。通过遗传算法、最优控制等智能控制策略实现自动排产、能量平衡等功能，实现能源管理智能化。
3结语
能源信息管理系统的研究能对吉林铁合金股份有限公司能源管理信息化提供重要的理论依据，为后续开发吉林铁合金股份有限公司的能源计量管理信息系统软硬件平台以及系统的最终实现奠定了良好的基础。我们将在现有工作的基础上，进一步完善软件设计，使吉林铁合金股份有限公司能源计量管理真正实现提高企业管理水平和降耗增效的目标。
参考文献：
[1] 蔡九菊，钢铁企业系统节能决策模型的研究及其应用，东北大学博士论文，沈阳，东北大学，1986。
[2]王建军、蔡九菊、张琦等，钢铁企业能量流模型化研究，中国冶金，2006，5（16）：48～51。
[3] 栾心汉、唐琳、李小明等，铁合金生产节能及精炼技术，西安，西北工业大学出版社，2006。
[4]王凌，智能优化方法及其应用，北京，清华大学出版社，2001。