瓦楞紙制造過程能耗監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究
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3.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)，它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，使用對(duì)象是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控操作人員。WinCC是西門子公司出品的人機(jī)界面數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，完美支持西門子自動(dòng)化設(shè)備。WinCC用于實(shí)現(xiàn)過程的可視化，提供強(qiáng)大的組態(tài)和過程開發(fā)組件，使開發(fā)人員能快捷地開發(fā)出可供操作員使用的圖形用戶界面。WinCC允許過程以圖形化的方式顯示在屏幕上，每次過程中的狀態(tài)發(fā)生改變，都會(huì)更新顯示；允許操作員控制過程，例如：可以從圖形界面預(yù)先定義設(shè)置值或開關(guān)閥；允許設(shè)置過程狀態(tài)臨界值，一旦超出，將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)能源管理系統(tǒng)
能源管理系統(tǒng)由任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)、報(bào)表子系統(tǒng)及OLAP(聯(lián)機(jī)分析處理)子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)采用分布式客戶彬服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，有機(jī)地運(yùn)用了先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及OLAP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源中心內(nèi)各種能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息和各種動(dòng)力管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行信息的無紙化歸檔管理與查詢功能，集成了對(duì)各種計(jì)劃、管理、決策類報(bào)表的編制與查詢功能。
采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以以較低的安裝、維護(hù)成本實(shí)現(xiàn)對(duì)各類大量能源介質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)，構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集后傳遞給數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大量信息的在線采集、實(shí)時(shí)傳輸。通過有線或無線方式，將能源管理中心所需的能源數(shù)據(jù)采集進(jìn)入系統(tǒng)，供監(jiān)視、報(bào)警、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等用。
在基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)能源管理系統(tǒng)中，通過傳感器感知生產(chǎn)過程、電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等的能源介質(zhì)信息，通過射頻識(shí)別(FRID)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物料等的信息感知，構(gòu)建整個(gè)能源管理系統(tǒng)的信息感知平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)海量信息的傳輸；結(jié)合基于智能信息處理的中間件技術(shù)對(duì)應(yīng)用過程中存在的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，支持多協(xié)議轉(zhuǎn)換和信息集成，為能源調(diào)度和監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支持。
3.3 能源動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調(diào)度方法的研究
利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)能源管理系統(tǒng)(EMS)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行提取、處理，對(duì)能源的使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整；對(duì)蒸汽使用的影響因素進(jìn)行建模；對(duì)蒸汽使用的影響因素進(jìn)行構(gòu)序分析；用模糊神經(jīng)網(wǎng)作供銷等量平衡預(yù)測(cè)分析；以管網(wǎng)和單元模型為基礎(chǔ)，將調(diào)度問題描述為數(shù)學(xué)規(guī)劃形式，用戶需求為相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，利用多目標(biāo)線性數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，求解最優(yōu)值，實(shí)現(xiàn)能源動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調(diào)度。
系統(tǒng)基于調(diào)度單元預(yù)測(cè)模型和能源網(wǎng)絡(luò)模型，綜合考慮了分級(jí)能源利用思想，自動(dòng)將優(yōu)化調(diào)度問題表述為大規(guī)模數(shù)學(xué)規(guī)劃的形式，進(jìn)一步將數(shù)學(xué)規(guī)劃表達(dá)式化為線形數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，使用原始對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解。綜合考慮煤氣、蒸汽、電力三大能源的調(diào)度，在保證能源穩(wěn)定供給和生產(chǎn)安全運(yùn)行的前提下，提高能源綜合利用效率。對(duì)于煤氣、蒸汽能源，減少放散浪費(fèi)；對(duì)于電力能源，有效錯(cuò)開重要負(fù)荷的運(yùn)行，削峰填谷，保證整體電力負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定。
4 系統(tǒng)工作流程
瓦楞紙制造過程能耗監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作流程如圖所示。在公司總部設(shè)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)各廠房需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的能源流程節(jié)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的智能傳感器和射頻識(shí)別監(jiān)測(cè)器，包括瓦楞紙生產(chǎn)線成套設(shè)備、生產(chǎn)過程節(jié)點(diǎn)、計(jì)量裝備以及耗能的監(jiān)測(cè)設(shè)備；通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將能源流程中監(jiān)測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，存于海量數(shù)據(jù)倉庫；經(jīng)知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)用能單位能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、匯總和分析。
系統(tǒng)工作流程
目前，節(jié)能降耗系統(tǒng)方案舊。有以下幾種：
1)總量管理：現(xiàn)場(chǎng)沒有安裝傳感器，根據(jù)能源購人總量和使用時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
2)人工管理：現(xiàn)場(chǎng)安裝有傳感器，但是沒有數(shù)據(jù)采集設(shè)備。由于現(xiàn)場(chǎng)儀表都比較老舊，不具有通信或其他輸出方式。
3)獨(dú)立管理：重點(diǎn)設(shè)備有配套的監(jiān)控設(shè)備，例如：鍋爐有獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控鍋爐的壓力、溫度、蒸汽、水等。
綜上所述，瓦楞紙制造過程能耗監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：
1)完善能源信息的采集、存儲(chǔ)、管理和能源的有效利用：
2)在公司層面對(duì)能源系統(tǒng)采用分散控制和集中管理；
3)優(yōu)化管理流程，建立客觀能源消耗評(píng)價(jià)體系；
4)減少能源系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
5)提高對(duì)全廠性能源事故反應(yīng)能力；
6)節(jié)約能源和改善環(huán)境。
6 結(jié)束語
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到瓦楞紙制造過程能耗監(jiān)控的具體工作中，充分利用物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)對(duì)能耗感知和檢測(cè)，進(jìn)而得到科學(xué)可信的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)通過WICN-H，光纖，Zig Bee，GPRS／CDMA，EVDO／WiFi等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，由數(shù)據(jù)導(dǎo)人服務(wù)傳送到能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)的管理，以及能耗數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、加工、查詢、分析等高級(jí)能源管理功能，極大地提高了能源管理與節(jié)能運(yùn)行水平，滿足了“集中管理、集中監(jiān)控、集中維護(hù)”和相關(guān)要求。(end)
評(píng)論