CN101256642A - 冶金企业能源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶金企业能源管理系统，可使冶金企业中各种能源介质的输配管网的地理信息与所述能源管理系统实现无缝结合，并且可对所述能源管理系统中的各种能源数据进行全面而准确的分析，提高能源系统运行的安全性、可靠性和稳定性，提高对能源管理的效率。包含GIS子系统，所述GIS子系统为浏览器－服务器的三层结构形式，连接于所述能源管理系统的中央网络上；所述浏览器－服务器的三层结构指浏览器端的用户界面层，及服务器端的业务规则层和数据层；其中，所述用户界面层由多个用户终端实现；所述业务规则层通过WEB应用服务器和GIS服务器实现；所述数据层通过数据库服务器实现。

Description

冶金企业能源管理系统
技术领域
本发明涉及一种冶金企业能源管理系统，尤其涉及一种包含有GIS子系统的冶金企业能源管理系统。
背景技术
对于冶金企业而言，能源消耗的居高不下和环境质量的不如人意，是长期困扰企业的难题，尤其是大中型企业，电力、水、副产煤气、蒸汽、氧、氮、氩等能源介质输配管网遍布全厂，线路长，输配要求高，因此确保连续、安全和经济的能源供应是企业能源系统的重要而繁重的任务。同时，钢铁企业作为污染排放大户，能源的合理使用与平衡调配，对环境保护也起着至关重要的作用。
在现有的能源管理系统中，一般都是采用文本结合简单图形的方式对能源介质进行查询或显示的，这种显示不够直观便捷，更难以和实际位置相对应。
因而采用自动化和信息化技术作为平台，综合新技术、新工艺、配套技术和管理措施，减少能源消耗，形成安全、稳定、经济和高效的能源供给系统，对于降低生产成本，改善环境质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冶金企业能源管理系统，可使冶金企业中各种能源介质的输配管网的地理信息与所述能源管理系统实现无缝结合，并且可对所述能源管理系统中的各种能源数据进行全面而准确的分析，提高能源系统运行的安全性、可靠性和稳定性，提高对能源管理的效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种冶金企业能源管理系统，包含GIS子系统，所述GIS子系统为浏览器-服务器的三层结构形式，连接于所述能源管理系统的中央网络上；所述浏览器-服务器的三层结构指浏览器端的用户界面层，及服务器端的业务规则层和数据层；其中，所述用户界面层由多个用户终端实现，主要用于向终端用户展示各种业务数据，接收各种业务操作，向业务规则层发出进行业务处理的请求；所述业务规则层通过WEB应用服务器和GIS服务器实现，该层用于接收所述用户界面层的输入，根据实际的业务逻辑访问数据层的数据，并返回结果给所述用户界面层进行展现；所述数据层通过数据库服务器实现，用于存储和管理能源管理系统中的各种动态数据。
本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即通过在冶金企业的能源管理系统中加入GIS子系统，为终端用户(即管理人员)提供了强大的能源介质及能源介质输配管网的地图服务功能，使得可以通过空间地理数据与各种能源数据的有效结合，将信息通过更直观、可视的方法表达出来；通过本发明所述GIS子系统终端用户能够在用户终端上通过查看能源介质的流程图实现对各种能源介质在各工序的消耗量和回收量的查询；并可通过查看能源系统中系统管网图实现对所述系统管网图中的各个手动设备的操作，并对操作进行记录、提供操作查询。由此，实现了各种能源介质的输配管网的地理信息与能源管理系统的无缝结合，使得运行管理人员能够及时并准确地掌握能源管理系统中的各种信息(如能介系统的平衡情况、各个动力管网设备的当前状态及最近的操作情况等)，为生产决策提供了支持，并且可加快指挥操作人员对系统故障的分析和处理，提高能源系统运行安全性、可靠性和稳定性具有良好的指导作用；而且通过该系统对各种能源数据所做的全面而准确的分析还可帮助企业合理利用能源，减少能源消耗，不断提高能源的利用率，有效节约成本，提高企业的竞争力。本发明所述的能源管理系统易于动态更新，为日后的优化调度奠定了良好的基础，从而大大提高了冶金企业中能源管理工作的效率和质量。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为根据本发明包含GIS子系统的冶金企业能源管理系统的局部结构图；
图2为本发明所述冶金企业管理系统中GIS子系统的结构框图。
具体实施方式
能源管理系统实现能源系统分散的数据采集和控制，集中的管理、调度和能源供需平衡，以及生产所需能源的计划和预测。在本发明中，所述能源管理系统包含有GIS子系统，该子系统属于离线管理系统，主要功能是使得管理人员可根据能源管理系统的供需计划、设备检修计划，向调度人员发出能源介质系统运行方式调整的通知，其中的信息传达和接收均通过计算机联网实现，调度人员可将实际运行变更情况记录到该子系统中。
如图1和图2所示，本发明所述GIS子系统采用浏览器-服务器的三层结构形式，连接于整个能源管理系统的中央网络上，可为终端用户提供强大的地图服务功能。该GIS子系统将业务处理的各个环节进行了分离，划分为用户界面层、业务规则层和数据层。其中，所述浏览器端实现用户界面层的功能，该层是由多个用户终端(如PC、笔记本电脑等)来实现的，主要用于展示各种业务数据(如各种能源介质的消耗量和回收量、输配管网中各动力管网设备的当前运行状态和操作情况等)，并接收各种业务操作，向业务规则层发出进行业务处理的请求，该层不能直接访问数据层，仅提供处理、浏览和操作的界面。所述服务器端实现业务规则层和数据层的功能，其中所述业务规则层通过WEB应用服务器和GIS服务器来实现，该层是整个EMS(能源管理系统)的核心，用于接收所述用户界面层的输入，根据实际的业务逻辑访问数据层的数据，并返回结果给所述用户界面层进行展现；所述数据层通过数据库服务器实现，用于存储和管理能源管理系统中的各种动态数据。
下面通过具体的实施例对GIS子系统的各层结构和原理做进一步详细的描述：
由于GIS应用数据量较大、处理复杂，需要在服务器端同时实现很多业务规则，这与一般的静态HTML页面发布或普通的数据库查询在实现上有比较大的差别。因此本发明所述业务规则层采用活动服务器方主页(ASP.Net)与应用服务器相结合的方法来进行开发。将GIS服务器实现为一个可以提供进程外组件的程序，该程序提供组件的负载平衡和服务器方数据缓存。业务规则层是整个EMS能源管理系统的核心，它接收用户界面层的输入，根据实际的业务逻辑访问数据层的数据，并返回结果给用户界面层展现。结合.NET技术，所述业务规则层为一组类，可以部署为COM+，可以提供高性能、高可靠服务和负载均衡的能力。该业务规则层主要由WEB应用服务器和GIS服务器来实现。在所述业务规则层中，所述GIS服务器可选择如北京超图公司推出的新一代Internet GIS开发平台SuperMap IS(超图地理信息系统)来进行开发，基于所述SuperMap IS，可以快速创建各种有关空间位置信息分析的Internet/Intranet应用系统和网络服务。由于在冶金企业中原有的EMS(能源管理系统)以Web服务为主，因此GIS服务器需要与Web服务间具有较强的交互能力，因此在所述业务规则层中需要同时配置IIS组件(Internet Information Server，互联网信息服务，是一种Web(网页)服务组件)和SuperMap IS地图服务，并由IIS代理浏览器端需要发往GIS服务器的请求。在这种方式下，浏览器端使用HTML将终端用户需要发往GIS服务器的请求通过WEB应用服务器中的IIS来代理请求；而WEB应用服务器则通过其中的ASP组件访问GIS服务器；GIS服务器包含多个地图服务组件，承担所有的对所述能流图和系统管网图的地理位置信息的查询和计算工作，然后再将取得的结果构建成一个HTML文档反馈给WEB应用服务器；最后再由WEB应用服务器将HTML文档传给浏览器端各用户终端的浏览器上。上述业务规则层的实现方式能够使得GIS服务器很好地与EMS中原有的WEB应用服务器系统相结合，应用业务的记录可以在地图上定位，同时也可以在地图上表示出来，因而是功能强大的一种配置方案。
而所述数据层是由数据库服务器来实现的，采用存储过程(如Oracle的存储过程)作为访问所述数据库服务器中的数据库的主要手段，存储过程提供了一种清晰的查询封装方式，在修改时无需修改对应的数据访问代码，同时可以提高运行效率，并且更安全。该数据库服务器的数据库中存放有各种能源介质的原始数据、计算后的结果数据、能流图和管网图的地理位置信息数据。
如上所述，本发明所述GIS子系统由于在服务端上实现了软件和数据的集中管理，因此浏览器端的不需要安装应用程序和数据，而只需要由浏览器来实现用户界面层的功能。由此，有效解决了在冶金企业中数据共享差，决策者不能及时掌握相关信息的缺点。这样，软件开发人员不必把主要精力放在软件的维护上。同时，软件功能的增加和版本的升级都变得简单，所有用户可迅速共享。
浏览器端结合ASP.Net技术，由ASP.NET Web窗体和代码隐藏文件组成。Web窗体只是用HTML提供用户操作，而代码隐藏文件实现各种控件的事件处理。
所述浏览器端使用Supermap IS提供的ASP.Net开发的模板结构，采用标准的HTML结合JavaScript脚本语言的方式进行开发。使用纯HTML具有的最大好处是实现了真正的跨平台运行，不需要任何附加的软件安装，所以应用起来非常方便，而且兼容性好，运行速度快。浏览器端和服务器端采用XML作为信息交流的载体，在回传浏览器端的XML中包含了很多详细信息，充分的利用这些信息可以使系统获得拓展。
对所述浏览器端进行开发的基本过程如下：
首先，声明变量，这里的变量包括需要与地图引擎进行交互的变量，以及本地变量。
其次，定义一个XML文档对象源(source)，利用加载(load)该源(source)的方法向所述地图引擎提交参数。
第三，当所述地图引擎返回XML结构的参数以后，解析XML文档，获得返回的结果。
第四，更新本地的变量，根据获取的结果，利用JavaScript动态操作网页，显示结果；同时根据用户的操作，进行收集和更新相应的参数，提交参数，获取所要的结果显示给浏览器端。
在本发明中，所述浏览器端所对应用户界面层将所获取的结果主要通过系统管网图和各种能源介质的流程图(简称能流图)的方式向终端用户进行展示。其中，所述系统管网图，用于对各种手动控制的主管网设备的运行状态进行记录，所有信息进入系统数据库。所述能流图用于记录各种能源介质在各个工序的消耗量和回收量，以及各能源介质的综合平衡状况，从而可为管理人员提供了解能介系统平衡的手段，为生产决策提供了有力的支持。
在所述能流图上，数据显示的时间粒度为天(当然，也可更小)，包括最大值、最小值、平均值、累计值。所述能流介质包括煤气、蒸汽、氧/氮/氩气、电力等一共10余种介质。以单线图表示能流的流向，以方框表示能源介质发生源或使用者，以箭头表示能流的进出。对不同来源的数据将区分颜色显示。显示的能流数据包括三部分数据：下位采集系统上传的计量数据；从过程控制系统来的的数据；人工抄报的数据。可以查询并显示能流数据某天的平均值、最大值、最小值和累计值。可以对能流图进行放大、缩小、漫游、图层选择、打印等操作，并提供鹰眼缩略图显示。
而通过所述系统管网图，终端用户可按权限实现对图中各手动设备的操作，并对操作进行记录、提供操作查询，帮助技术和调度人员了解系统中各动力管网设备的当前状态及最近的操作情况，并提供操作模拟。其中，对所述系统管网图中的各手动设备进行操作时，需提供任务单编号、操作员工号、操作状态及相应操作时间；并且在违反设备之间的关联操作时，系统可自动给出提示信息。对所述系统管网图中各手动设备的操作模拟可为技术室相关人员提供对所述系统管网图的操作模拟功能，该模拟操作不发生实际作用，不记入数据库系统，但能提示技术人员操作某阀门时的关联情况。
下面，通过一个具体的例子来说明GIS子系统从浏览器端到服务器端的整个实现流程。
假设在浏览器端画面的介质选择框中选择天然气，时间选择某一天，在天然气的能流图上查询该介质在选择时间段内的各个工序的消耗情况，包括最大值、最小值、累计值、平均值等数据。
首先，在浏览器端的Web页面中使用JavaScript(Java脚本语言)调用XMLHttpRequest(可扩展标记语言超文本传输协议请求)对象，传递的参数包括查询的日期信息、介质信息、地图窗口信息等内容。同时，在浏览器端创建XMLDOM(可扩展标记语言文档对象模型)对象source(源)，利用source的load(装载)方法提交参数，传递的参数包括地图应用的名称、位置、大小等信息。
WEB应用服务器接收到来自浏览器端的XMLHttpRequest请求后，接受其中的参数，将日期、介质、地图窗口等信息作为执行参数调用数据库中的存储过程，更新天然气地图后台的原数据表中的能源消耗数据，其中所述原数据表是存储在数据库服务器上的。
WEB应用服务器通过IIS接收到来自浏览器端的XMLDOM请求后，接受其中的参数，并通过ASP组件创建和GIS服务器的连接，将地图服务名称、地图位置、地图大小等信息向GIS服务器提交并请求更新，GIS服务器通过地图服务组件将上述信息计算更新完成后，将结果信息组织成XML结构的参数返回至浏览器端。
浏览器端更新本地变量，利用JavaScript动态操作页面，显示天然气地图数据信息显示给用户。

Claims (12)

1. 一种冶金企业能源管理系统，其特征在于，包含GIS子系统，所述GIS子系统为浏览器-服务器的三层结构形式，连接于所述能源管理系统的中央网络上；所述浏览器-服务器的三层结构指浏览器端的用户界面层，及服务器端的业务规则层和数据层；其中，所述用户界面层由多个用户终端实现，主要用于向终端用户展示各种业务数据，接收各种业务操作，向业务规则层发出进行业务处理的请求；所述业务规则层通过WEB应用服务器和GIS服务器实现，该层用于接收所述用户界面层的输入，根据实际的业务逻辑访问数据层的数据，并返回结果给所述用户界面层进行展现；所述数据层通过数据库服务器实现，用于存储和管理能源管理系统中的各种动态数据。
2. 根据权利要求1所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述GIS服务器采用超图地理信息系统进行开发，包含多个地图服务组件，在所述GIS子系统中承担所有对所述能流图和系统管网图的地理位置信息的查询、计算的工作。
3. 根据权利要求1所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述WEB应用服务器包括互联网信息服务组件和ASP组件，所述互联网信息服务组件用于代理浏览器端需要发往GIS服务器的请求；而所述WEB服务器则通过所述ASP组件实现对GIS服务器的访问。
4. 根据权利要求1所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述数据层采用存储过程作为访问所述数据库服务器中数据库的主要手段，其中所述数据库中存放有各种能源介质的原始数据、计算后的结果数据、能流图和管网图的地理位置信息数据。
5. 根据权利要求1所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述浏览器端由ASP.NET Web窗体和代码隐藏文件组成；其中，所述Web窗体用HTML提供用户操作，而所述代码隐藏文件实现各种控件的事件处理。
6. 根据权利要求5所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述浏览器端使用超图地理信息系统提供的ASP.Net开发的模板结构，采用标准的HTML结合JavaScript脚本语言的方式进行开发。
7. 根据权利要求1所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，浏览器端和所述服务器端采用XML作为信息交流的载体。
8. 根据权利要求1、5、6、7中的任一项所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述浏览器端将所获取的结果主要通过系统管网图和各种能源介质的流程图的方式向终端用户进行展示。
9. 根据权利要求8所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述系统管网图用于对各种手动控制的主管网设备的运行状态进行记录；通过所述系统管网图，终端用户可按权限对所述系统管网图中各手动设备进行操作，并对操作进行记录、提供操作查询。
10. 根据权利要求8所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述各种能源介质的流程图用于记录各种能源介质在各个工序的消耗量和回收量，以及各能源介质的综合平衡状况。
11. 根据权利要求10所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，所述各种能源介质的流程图中数据显示的时间粒度为至少为天，所能显示的能流数据包括：下位采集系统上传的计量数据、从过程控制系统来的数据和人工抄报的数据。
12. 根据权利要求8所述的冶金企业能源管理系统，其特征在于，对所述浏览器端进行开发的基本过程如下：
首先，声明变量，所述变量包括需要与地图引擎进行交互的变量，以及本地变量；
其次，定义一个XML文档对象源，利用加载该源的方法向所述地图引擎提交参数；
第三，当所述地图引擎返回XML结构的参数以后，解析XML文档，获得返回的结果；
第四，更新本地的变量，根据获取的结果，利用Java脚本语言动态操作网页，显示结果；同时根据用户的操作，进行收集和更新相应的参数，提交参数，获取所要的结果显示给浏览器端。
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