CN201255834Y - 能量系统综合优化调度系统 - Google Patents

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李继庚
陶劲松
朱小林
解新安
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Abstract

本实用新型为一种能量系统综合优化调度系统，与管理信息系统、生产过程控制系统分别相连，包括操作界面、信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块、功能模型库、关系数据库、实时数据库、接口模块和人工输入界面；其中，信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块分别连接操作界面和功能模型库；关系数据库分别与操作界面、功能模型库、实时数据库和人工输入界面相连；关系数据库通过接口模块与管理信息系统相连；实时数据库与生产过程控制系统相连。通过本调度系统可以科学、准确地调度能量配给，减少能源浪费和污染物的排放。

Description

能量系统综合优化调度系统
技术领域
本实用新型涉及一种优化调度系统，特别涉及一种制浆造纸企业的能量系统综合优化调度系统。
背景技术
造纸产业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业。据2004年统计，我国一般大中型造纸企业能源利用率只有30％，2005年每吨浆纸的综合能耗高达1.38吨标准煤(世界先进水平仅为0.5吨标煤)，造纸工业万元产值综合能耗高达2.5～3.0吨标准煤。我国造纸工业水重复利用率平均只有46％，平均吨纸水耗高达100m3以上(世界先进水平仅为10～20m3)，工业万元产值新鲜用水量高达188立方米。造纸行业的高能耗不仅导致了生产过程的低效益，而且造成了严重的环境污染，由此可见，用先进的能量系统综合优化技术和集成技术对传统造纸产业进行优化和改造，是提高造纸企业经济效益、环境质量和降低单位能耗的重要途径，也是国际上造纸行业节能降耗技术进步的主流方向和热点领域。
能量综合优化技术已成为国家发改委推广应用的重点关键技术，并已经列入国家十大节能工程实施方案之中。但目前我国在造纸行业能量优化技术和节能技术集成(包括单元设备节能技术和系统节能技术集成)的研究、开发和应用方面亟待加强，这主要是由于掌握信息技术的人员往往不了解制浆造纸工业生产的能量调度方法，使得制浆造纸生产能量调度自动程度严重落后。另外，由于无法得到全面的生产数据，制浆造纸工业现有能量调度人员只能基于少量的信息和自身的经验进行调度，这样的做法既不科学也不准确，造成的工业生产能耗浪费严重，增加了企业污染物的排放。不少科研机构已开始着眼于这方面的研究，2006年第六期、2007年02期的《造纸科学与技术》分别公开了名称为“过程能量综合技术及其在造纸工业能量系统优化中的应用(I)——过程能量综合模型的理论基础”、“过程能量综合技术及其在造纸工业能量系统优化中的应用研究(II)——过程能量综合方法与模型在造纸能量系统中的应用”的文章，提出了将“三环节”能流模型库应用于造纸企业的能量优化，取得了初步的成绩，但还未能适应生产中的广泛应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种密切结合制浆造纸生产过程实际需求，提高制浆造纸生产能量调度综合优化和自动化程度，降低生产能耗的能量系统综合优化调度系统。
为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种能量系统综合优化调度系统，与管理信息系统、生产过程控制系统分别相连，它包括操作界面、信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块、功能模型库、关系数据库、实时数据库、接口模块和人工输入界面；其中，信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块分别连接操作界面和功能模型库；关系数据库分别与操作界面、功能模型库、实时数据库和人工输入界面相连；关系数据库通过接口模块与管理信息系统相连；实时数据库与生产过程控制系统相连。
更具体的，所述功能模型库包括制浆造纸过程能耗标准数据库、“三环节”能量系统模型库、造纸过程物料流模拟模型库、造纸过程能量流模拟模型库。
所述“三环节”能量系统模型库包括“能量转换环节”、“能量利用环节”和“能量回收环节”的能量平衡计算模型库和
Figure Y200820200474D0004085951QIETU
平衡计算模型库。
为了更好地实现本实用新型，所述接口模块是指B2MML模块。
所述关系数据库基于以太网通过OLE、ODBC或COM方式与管理信息系统进行数据传输。
所述能量系统综合优化调度系统与生产过程控制系统通过通讯标准接口OPC、DDE、Modbus或ProfiBus连接。
本实用新型相对于现有技术的优点和效果是：
1、本实用新型能量系统综合优化调度系统能将关键工序中的关键数据实时采集并显示在操作界面上，便于调度人员进行集中监测，不仅可以避免关键数据局限某“信息孤岛”中，而且通过对能源系统集中监测，可大幅度提高能源系统劳动生产率。在能源系统异常和事故时，集中监测实时数据也利于调度人员及时调度、快速和准确的处理，把能源系统故障所造成的影响控制在最低限度，确保能源系统稳定运行。关键数据还可以通过以太网(企业内部局域网)传送到管理信息系统(ERP)中，并接收来自管理信息系统(ERP)的指令数据，便于企业决策者对企业能源的调控与管理，保证企业能源生产、转换和消耗的平衡，可以减少能源浪费，确保生产经济合理运行。
2、企业通过本实用新型能量系统综合优化调度系统，可以发现生产中用能效率的薄弱中环节，可以系统、科学、准确、实时地调度生产能量配给，减少人为调度的主观性和局限性，使企业能量调度达到全局优化，减少能源浪费和减少污染物的排放。实践证明可节约能源消耗5％～15％；降低原材料消耗2％～5％。
3、本实用新型能量系统综合优化调度系统拥有多个操作界面，便于生产管理人员与系统交互，可进行在线查询、在线分析、下达调度指令和打印报告等。
附图说明
图1是本实用新型能量系统综合优化调度系统的结构框图；
图2是本实用新型能量系统综合优化调度系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实用新型能量系统综合优化调度系统，与管理信息系统、生产过程控制系统分别相连，包括操作界面、信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块、功能模型库、关系数据库、实时数据库、接口模块和人工输入界面；其中，信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块和事件管理功能模块均分别连接操作界面和功能模型库；关系数据库分别与操作界面、功能模型库、实时数据库和人工输入界面相连；关系数据库通过B2MML模块与管理信息系统相连；实时数据库通过通讯标准接口OPC、DDE、Modbus或ProfiBus与生产过程控制系统连接，对于老式没有通讯接口的现场仪表数据，可按需要通过人工输入界面手动输入到关系数据库中，操作人员还可根据需要通过人工输入界面将相关生产报表数据手动输入到关系数据库中。其中，功能模型库包括制浆造纸过程能耗标准数据库、“三环节”能量系统模型库、造纸过程物料流模拟模型库、造纸过程能量流模拟模型库；“三环节”能量系统模型库包括“能量转换环节”、“能量利用环节”和“能量回收环节”的能量平衡计算模型库和
Figure Y200820200474D0004085951QIETU
平衡计算模型库；造纸过程物料流模拟模型库包括典型制浆造纸单元过程的物料平衡模块，造纸过程能量流模拟模型库包括典型制浆造纸单元过程的能量平衡模块。
如图2所示，本实用新型能量系统综合优化调度系统是这样工作的：实时数据库通过通讯标准接口OPC、DDE、Modbus或ProfiBus采集并过滤生产过程控制系统中(DCS)、SCADA、现场能流测量数据(PLC)/传感器发送的发电厂、制浆车间、抄纸车间、污水处理车间、空压站及其他相关车间的能量流数据(根据ISA和MESA的相关标准，本平台不直接与现场传感器或变送器通讯，所有现场数据均来自于控制器以上的设备或系统)，并将这些数据分类为“转换环节数据集”、“利用环节数据集”和“回收环节数据集”，存储到关系数据库中，以备功能模型库调用。操作人员还可根据需要通过人工输入界面手工输入现场生产数据，存储到关系数据库中，以备功能模型库调用。调度人员通过操作界面操作信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、或由内部事件触发事件管理功能模块实现对关系数据库的读写操作：1、对于可以直接显示的变量，读取的数据经过数据格式的转换，由信息监测与调度功能模块根据关系数据库中存储的各种生产参数的相互关系组织画面，发送到操作界面显示或打印，或通过B2MML模块传送给管理信息系统(ERP)；2、对于用于计算的间接变量，读取的数据被功能模型库调用，由包括典型制浆造纸单元过程的物料平衡模块和能量平衡模块的造纸过程物料流模拟模型库和造纸过程能量流模拟模型库进行物料平衡和能量平衡的模型运算、数据格式转换后，由信息监测与调度功能模块根据关系数据库中存储的各种生产参数的相互关系组织画面，再发送到操作界面显示或打印，或通过B2MML模块传送给管理信息系统(ERP)；3、对于现场生产数据偏离标准数据的状态，由数据分析功能模块将关系数据库中存储的现场生产数据与制浆造纸过程能耗标准数据库中存储的典型制浆造纸过程的标准能耗数据比较，来进行判断。调度人员依据操作界面显示或打印的数据、信息或提示意见采取相应的优化调度动作：通过操作界面操作能量优化功能模块调用“三环节”能量系统模型库中存储的“能量转换环节”、“能量利用环节”和“能量回收环节”的能量平衡计算模型库和
Figure Y200820200474D0004085951QIETU
平衡计算模型库，进行
Figure Y200820200474D0004085951QIETU
分析，诊断生产过程能量系统中的薄弱环节，揭示现场生产数据偏离的原因，并进行优化；能源规划功能模块基于关系数据库中的现场生产数据，运用线性规划的基本方法，预测能源产、供趋势，调度各种能源生产、分配，监视各种异常情况，及时给出调整措施，给出统计分析和平衡分析报表，为能源优化提供数据支持。
以下内部事件都能使事件管理功能模块触发对关系数据库的读写操作：
1、控制设备的动作；
2、操作人员的操作；
3、来自其他应用程序的信号，如打印周期性报告或生产报告的请求等等。
本实用新型能量系统综合优化调度系统拥有多个操作界面，便于调度人员与本调度系统交互，可进行在线查询、在线分析、下达调度指令和打印报告等。调度人员可以通过管理信息系统和操作界面直接实现对关系数据库的读写，关系数据库中存储的关键数据可以通过以太网(企业内部局域网)通过OLE、ODBC或COM方式直接显示在管理信息系统上，或直接显示在操作界面上，实现调度人员对整个生产过程能量系统的实时监控。同时关系数据库可接收来自操作界面和ERP的指令数据，便于企业决策者对企业能源的调控与管理。
通过本实用新型能量系统综合优化调度系统，不仅减少了人为调度的主观性和局限性，使企业能量调度达到全局优化，还能减少能源浪费和减少污染物的排放，保证企业能源生产、转换和消耗的平衡。而且在能源系统异常和事故时，调度人员通过集中监测实时数据，利于调度及时、快速和准确的处理，把能源系统故障所造成的影响控制在最低限度，确保能源系统稳定运行。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种能量系统综合优化调度系统，与管理信息系统、生产过程控制系统分别相连，其特征是，包括操作界面、信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块、功能模型库、关系数据库、实时数据库、接口模块和人工输入界面；其中，信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块分别连接操作界面和功能模型库；关系数据库分别与操作界面、功能模型库、实时数据库和人工输入界面相连；关系数据库通过接口模块与管理信息系统相连；实时数据库与生产过程控制系统相连。
2、根据权利要求1所述能量系统综合优化调度系统，其特征是，所述功能模型库包括制浆造纸过程能耗标准数据库、“三环节”能量系统模型库、造纸过程物料流模拟模型库、造纸过程能量流模拟模型库。
3、根据权利要求2所述能量系统综合优化调度系统，其特征是，所述“三环节”能量系统模型库包括“能量转换环节”、“能量利用环节”和“能量回收环节”的能量平衡计算模型库和
Figure Y200820200474C0002142554QIETU
平衡计算模型库。
4、根据权利要求1所述能量系统综合优化调度系统，其特征是，所述接口模块是指B2MML模块。
5、根据权利要求1所述能量系统综合优化调度系统，其特征是，所述关系数据库基于以太网通过OLE、ODBC或COM方式与管理信息系统进行数据传输。
6、根据权利要求1所述能量系统综合优化调度系统，其特征是，所述能量系统综合优化调度系统与生产过程控制系统通过通讯标准接口OPC、DDE、Modbus或ProfiBus连接。
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