CN107479478A - 一种基于工艺过程驱动的能源监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于工艺过程驱动的能源监测系统，包括分别与监测分析模块连接的数据采集、工艺设置及监测输出模块，数据采集模块用于采集各工艺步骤的用能、原料及产品数据并将采集的数据转换为统一的协议标准；工艺设置模块用于根据实际工艺调整系统中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式；监测分析模块用于根据工艺设置模块所设置的能源过程监测流程及能源计算公式来分析数据采集模块采集的数据并形成能源过程监测图和/或工艺节点能源过程监测子图；监测输出模块用于按工艺设置模块中的工艺显示或输出监测分析模块形成的能源过程监测图或能源过程监测子图。本发明具有智能化、自适应、易扩展、监测简单高效的特点。
Description
技术领域
本发明属于能源管理技术领域，具体涉及一种智能化、自适应、易扩展、监测过程简单高效的基于工艺过程驱动的能源监测系统。
背景技术
随着能耗问题日益突显，如何实现能耗管理和能源成本最小化成为用能大户——工业企业的首要任务。虽然各工业企业一般建设有供电系统、供水系统、锅炉系统、压力系统等自控系统，而且这些系统也都建设有自己的组态监控软件，用来监控各子系统能耗及能耗流向。但是，节能关注点仍然以单项工艺或设备的节能改造为主，由于各系统缺乏统一标准，容易形成信息“孤岛”，缺乏对能源数据的多维分析，能源管理水平比较粗放。能源系统是信息技术与自动化复杂集成。对于企业能源系统的流向、回收、加工转换、外供、存储、使用等环节完全受企业工艺生产布局、工艺流程影响。
目前，现有工业企业的能源管理系统建设都是根据企业实际工艺状态进行仪表改造、网络建设、能源管理系统软件开发等一体化定制建设开发，带来的主要问题有：
1、系统建设成本高、周期长。因为这类项目涉及到仪表加装、改造、网络建设等内容，而这些建设都受企业生产、检修等管理影响，因此周期特别长，耗费的人力、设备、系统开发等费用也相当高。
2、系统扩展困难。一般企业在系统建设好后发生工艺改造、新增计量装置等，对于能源管理系统需要进行大量开发，因为这类系统都是根据企业实际状况把能源监测、能源统计等计算方法写在数据库或者程序中，并根据各计量仪器进行特殊节口开发并单独与管理系统连接，无法随着企业工艺变化、生产调整、客户对象变化而发生变化，需要对系统进行大量修改、甚至重新开发。
3、能源管理系统自适应性差。企业在使用这些系统过程中，如果管理调整，统计报表发生变化与调整（计算方法变化），须由项目建设方来进行调整及软件的迭代，完全受制于项目建设方的维护与升级。
因此，针对工业企业广泛的能源管理需求，开发一种可自适应、智能化的通用能源管理系统，以标准化节口为基础，针对不同的企业，只需要按照企业的特殊工艺及能流等基本信息初步配置后，就可以满足企业的应用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化、自适应、易扩展、监测过程简单高效的基于工艺过程驱动的能源监测系统。
本发明的目的是这样实现的：包括数据采集模块、工艺设置模块、监测分析模块、监测输出模块，所述数据采集模块、工艺设置模块及监测输出模块分别与监测分析模块连接，
所述数据采集模块用于采集各工艺步骤所涉及的用能、原料及所产出的产品数据并将采集的数据转换为统一的协议标准；
所述工艺设置模块用于根据实际工艺调整系统中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式；
所述监测分析模块用于根据工艺设置模块所设置的能源过程监测流程及能源计算公式来分析数据采集模块采集的数据并形成依附于整体工艺的能源过程监测图和/或工艺节点的能源过程监测子图；
所述监测输出模块用于按工艺设置模块中的工艺显示或输出监测分析模块形成的能源过程监测图或能源过程监测子图。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明通过数据采集模块采用标准接口统一采集数据并转换为统一的协议标准，因此本发明可快速与现场数据采集装置或第三方自动化系统连接，后期也可以根据需要自由扩展不同或相同的数据采集装置，使得整体建设成本低、周期短、扩展性好；
2、本发明通过内置不同的基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，通过工艺设置模块用户可根据各自的特殊工艺要求或统计报表要求自行进行简单配置，从而形成符合实际工艺及监控要求的能源管理系统，自适应能力较强；
3、本发明通过监测分析模块按能源过程监测流程统筹多维分析数据采集模块采集并转换为同一标准的各项数据，从而及时对能耗形成科学的分析结果，通过监测输出模块按工艺流程形成图形化的实时监测以影响管理人员的决策，达到节能降耗的目的。
因此，本发明具有智能化、自适应、易扩展、监测过程简单高效的特点。
附图说明
图1为本发明之原理框图；
图2为本发明之工艺设置模块原理示意图；
图3为本发明之工艺设置模块工艺节点设置流程；
图4为本发明之用能单元能流模型；
图5为水泥厂生料制备工艺节点之能源监测子图示例；
图中：1-数据采集模块，2-工艺设置模块，21-确定用能单元，22-配置能源种类单元，23-配置能流采集点单元，24-配置物料种类单元，25-配置物料采集点单元，26配置产品种类单元，27-配置产品采集点单元，28配置用能指标单元，3-监测分析模块，4-监测输出模块，5-数据存储模块，6-监测装置，7-服务器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1至5所示，本发明包括数据采集模块1、工艺设置模块2、监测分析模块3、监测输出模块4，所述数据采集模块1、工艺设置模块2及监测输出模块4分别与监测分析模块3连接，
所述数据采集模块1用于采集各工艺步骤所涉及的用能、原料及所产出的产品数据并将采集的数据转换为统一的协议标准；
所述工艺设置模块2用于根据实际工艺调整系统中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式；
所述监测分析模块3用于根据工艺设置模块2所设置的能源过程监测流程及能源计算公式来分析数据采集模块1采集的数据并形成依附于整体工艺的能源过程监测图和/或工艺节点的能源过程监测子图；
所述监测输出模块4用于按工艺设置模块2中的工艺显示或输出监测分析模块3形成的能源过程监测图或能源过程监测子图。
本发明还包括分别与数据采集模块1、工艺设置模块2、监测分析模块3、监测输出模块4连接的数据存储模块5，所述数据存储模块5用于存储数据采集模块1采集到的数据、工艺设置模块2设置的能源过程监测流程及能源计算公式、监测分析模块3分析的能源过程监测图数据及能源过程监测子图数据，以及用于监测输出模块4读取能源过程监测图数据或能源过程监测子图数据。
所述数据存储模块5中存储不同工业行业基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，所述工艺设置模块2用于根据输入的行业类型自动读取数据存储模块5中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式以供调整并将调整后的结果存入数据存储模块5中。
所述工艺设置模块2包括依次连接的确定用能单元21、配置能源种类单元22、配置能流采集点单元23、配置用能指标单元28，以及与配置能源种类单元22、配置能流采集点单元23并联的配置物料种类单元24及配置物料采集点单元25、配置产品种类单元26及配置产品采集点单元27，
所述确定用能单元21用于按实际工艺添加标准用能单元并指定所添加的用能单元基本信息；
所述配置能源种类单元22用于添加指定用能单元分别涉及到的能源种类及能源种类的方向；
所述配置能流采集点单元23用于添加与指定每个方向的能源种类的数据与数据采集模块1所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置物料种类单元24用于添加指定用能单元分别涉及到的物料种类及物料种类的方向；
所述配置物料采集点单元25用于添加与指定每个方向的物料种类的数据与数据采集模块1所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置产品种类单元26用于添加指定用能单元分别涉及到的产品种类及产品种类的方向；
所述配置产品采集点单元27用于添加与指定每个方向的产品种类的数据与数据采集模块1所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置用能指标单元28用于添加用能单元所对应的能源、物料、产品指标的综合计算方法。
所述数据存储模块5中存储有能源过程监测流程各节点的标准阀值，所述监测分析模块3读取数据存储模块5中的标准阀值对数据采集模块1采集的数据进行异常监测并对能耗异常通过监测输出模块4进行报警；
所述监测输出模块4包括工作站、无线便携设备，所述工作站和/或无线便携设备用于查询并显示能源过程监测图或能源过程监测子图以及对能耗异常报警。
所述数据采集模块1与监测装置网络连接，所述数据采集模块1用于根据工艺设置模块2设置的能源过程监测流程打开相应监测装置的通讯接口并开启相应的线程，每个线程根据通讯接口配置的监测装置类型依次对其进行轮询，所述监测装置接收到轮询信号后发送数据采集报文给数据采集模块1。
所述数据采集模块1设置有线数据标准接口、无线数据标准接口和/或数据输入设备，所述有线数据标准接口包括RS485接口、以太网通讯接口、I2C通讯接口，所述无线数据标准接口包括Zigbee接口、GPRS接口，所述数据输入设备包括键盘、读卡器、手写板。
所述监测装置包括电表、水表、油表、燃气表、煤炭计量称中的一种或多种以及原料计量装置、常出产品计量装置。
于所述监测装置包括自动采集仪表、DCS和/或手工录入。
所述工艺设置模块2用于调整基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式包括工艺节点的增加、删除、位置变更及对应公式的修改、工艺系数的调整。
所述能源过程监测子图是能源过程监测图中各个节点的内部图，说明节点的能源/物料产品的流转情况，能源种类监测和物料产品监测的工艺过程图中都有子图。
本发明工作原理：本发明通过数据采集模块采用标准接口与现场数据采集装置或第三方自动化系统连接，然后将各种采集的数据格式转换为统一的协议标准发送给监测分析模块，由于采用标准接口使得前期连接快捷，后期也可以根据需要自由扩展不同或相同的数据采集装置，整体建设成本低、周期短、扩展性好；本发明通过内置不同的基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，通过工艺设置模块用户可根据各自的特殊工艺要求或统计报表要求自行进行简单配置，从而形成符合实际工艺及监控要求的能源管理系统，自适应能力较强；本发明通过监测分析模块按能源过程监测流程统筹多维分析数据采集模块采集的各项数据，及时形成科学的能耗分析结果，并通过监测输出模块按工艺流程形成图形化的实时监测画面以供管理人员决策，达到节能降耗的目的。进一步，数据存储模块中存储不同工业行业基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，工艺设置模块用于根据输入的行业类型自动读取数据存储模块中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式以供调整并将调整后的结果存入数据存储模块中；通过数据存储模块存储基于行业标准工艺和调整后的基于实际工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，既能够满足自适应和快速部署的目的，而且也便于后期跟进需要进行灵活调整。更进一步，工艺设置模块包括依次连接的确定用能单元、配置能源种类单元、配置能流采集点单元、配置物料种类单元、配置物料采集点单元、配置产品种类单元、配置产品采集点单元、配置用能指标单元；通过不同单元对用能单元的能源、物料及产品进行配置，使之符合现场实际工艺，具有配置过程灵活便捷，从而能对用能单元形成综合性的能流监测，提高了整个系统能流监测与实际能流消耗的符合性。综上所述，本发明具有智能化程度高、自适应、易扩展、监测过程简单高效的特点。
Claims (10)
1.一种基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于包括数据采集模块（1）、工艺设置模块（2）、监测分析模块（3）、监测输出模块（4），所述数据采集模块（1）、工艺设置模块（2）及监测输出模块（4）分别与监测分析模块（3）连接，
所述数据采集模块（1）用于采集各工艺步骤所涉及的用能、原料及所产出的产品数据并将采集的数据转换为统一的协议标准；
所述工艺设置模块（2）用于根据实际工艺调整系统中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式；
所述监测分析模块（3）用于根据工艺设置模块（2）所设置的能源过程监测流程及能源计算公式来分析数据采集模块（1）采集的数据并形成依附于整体工艺的能源过程监测图和/或工艺节点的能源过程监测子图；
所述监测输出模块（4）用于按工艺设置模块（2）中的工艺显示或输出监测分析模块（3）形成的能源过程监测图或能源过程监测子图。
2.根据权利要求1所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于还包括分别与数据采集模块（1）、工艺设置模块（2）、监测分析模块（3）、监测输出模块（4）连接的数据存储模块（5），所述数据存储模块（5）用于存储数据采集模块（1）采集到的数据、工艺设置模块（2）设置的能源过程监测流程及能源计算公式、监测分析模块（3）分析的能源过程监测图数据及能源过程监测子图数据，以及用于监测输出模块（4）读取能源过程监测图数据或能源过程监测子图数据。
3.根据权利要求2所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述数据存储模块（5）中存储不同工业行业基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式，所述工艺设置模块（2）用于根据输入的行业类型自动读取数据存储模块（5）中基于行业标准工艺的能源过程监测流程及能源计算公式以供调整并将调整后的结果存入数据存储模块（5）中。
4.根据权利要求3所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述工艺设置模块（2）包括依次连接的确定用能单元（21）、配置能源种类单元（22）、配置能流采集点单元（23）、配置用能指标单元（28），以及与配置能源种类单元（22）、配置能流采集点单元（23）并联的配置物料种类单元（24）及配置物料采集点单元（25）、配置产品种类单元（26）及配置产品采集点单元（27），
所述确定用能单元（21）用于按实际工艺添加标准用能单元并指定所添加的用能单元基本信息；
所述配置能源种类单元（22）用于添加指定用能单元分别涉及到的能源种类及能源种类的方向；
所述配置能流采集点单元（23）用于添加与指定每个方向的能源种类的数据与数据采集模块（1）所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置物料种类单元（24）用于添加指定用能单元分别涉及到的物料种类及物料种类的方向；
所述配置物料采集点单元（25）用于添加与指定每个方向的物料种类的数据与数据采集模块（1）所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置产品种类单元（26）用于添加指定用能单元分别涉及到的产品种类及产品种类的方向；
所述配置产品采集点单元（27）用于添加与指定每个方向的产品种类的数据与数据采集模块（1）所连接的计量点对应关系及计算方法；
所述配置用能指标单元（28）用于添加用能单元所对应的能源、物料、产品指标的综合计算方法。
5.根据权利要求4所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述数据存储模块（5）中存储有能源过程监测流程各节点的标准阀值，所述监测分析模块（3）读取数据存储模块（5）中的标准阀值对数据采集模块（1）采集的数据进行异常监测并对能耗异常通过监测输出模块（4）进行报警。
6.根据权利要求5所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述监测输出模块（4）包括工作站、无线便携设备，所述工作站和/或无线便携设备用于查询并显示能源过程监测图或能源过程监测子图以及对能耗异常报警。
7.根据权利要求6所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述数据采集模块（1）与监测装置网络连接，所述数据采集模块（1）用于根据工艺设置模块（2）设置的能源过程监测流程打开相应监测装置的通讯接口并开启相应的线程，每个线程根据通讯接口配置的监测装置类型依次对其进行轮询，所述监测装置接收到轮询信号后发送数据采集报文给数据采集模块（1）。
8.根据权利要求7所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述数据采集模块（1）设置有线数据标准接口、无线数据标准接口和/或数据输入设备，所述有线数据标准接口包括RS485接口、以太网通讯接口、I2C通讯接口，所述无线数据标准接口包括Zigbee接口、GPRS接口，所述数据输入设备包括键盘、读卡器、手写板。
9.根据权利要求7所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述监测装置包括电表、水表、油表、燃气表、煤炭计量称中的一种或多种以及原料计量装置、常出产品计量装置。
10.根据权利要求7或9所述基于工艺过程驱动的能源监测系统，其特征在于所述监测装置包括自动采集仪表、DCS和/或手工录入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171215 |