海鑫集团钢铁能源管理中心系统项目申请报告1.doc

i 海鑫集海鑫集团团能源管理中心系能源管理中心系统统 项项目申目申请报请报告告 项目名称：海鑫钢铁能源管理中心 申报单位: 山西海鑫国际钢铁有限公司 地 址：山西运城闻喜县东镇 联 系 人： 邮政编码：043801 电 话传 真编制单位： 申报日期： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 i 海鑫集海鑫集团团能源管理中心系能源管理中心系统统 项项目申目申请报请报告告 山西信息山西信息规规划划设计设计院有限公司院有限公司 二二 o 一一 o 年三月年三月 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 ii 目目 录录 第一章第一章 项目提要项目提要1 一、项目名称与承办单位1 二、项目建设性质1 三、项目主要建设内容1 四、项目申报依据2 五、资金（筹款）方式3 六、建设期限3 第二章第二章 项目申报单位基本情况项目申报单位基本情况4 一、企业概况4 二、项目背景5 第三章第三章 项目需求分析及必要性分析项目需求分析及必要性分析6 海鑫集团企业能源管理系统建设思路6 第四章第四章 系统建设方案系统建设方案7 一、系统总体架构设计7 二、网络建设7 三、采集系统设计10 四、软件系统设计13 五、服务器系统设计25 六、大屏幕系统设计27 七、时钟同步系统设计34 八、系统投资收益分析36 第五章第五章 系统实施进度系统实施进度36 第六章第六章 系统投资预算系统投资预算36 一、建设投资编制依据36 二、投资估算38 1、总投资.38 2、各分项投资.39 三、建设投资构成44 第七章第七章 系统可完成的经济指标系统可完成的经济指标44 第八章第八章 投资收益分析投资收益分析45 第九章第九章 项目风险与控制项目风险与控制45 一、风险分析46 1、风险识别.46 2、风险分析.46 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 iii 3、风险计划.46 二、风险的控制47 1、风险跟踪.47 2、风险应对.47 三、风险种类48 1、风险类型.48 2、风险的应对.48 第十三章第十三章 结论结论57 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 1 第一章第一章 项目提要项目提要 一、项目名称与承办单位一、项目名称与承办单位 项目名称：海鑫集团能源管理中心系统 承办单位：山西海鑫国际钢铁有限公司 地 址: 山西运城闻喜县东镇 法人代表：李兆会 项目负责人:杨永红 企业主管部门：节能减排部 邮政编码：043801 电话号码二、项目建设性质二、项目建设性质 本项目为新建项目。本项目在公司已经建成的局域网络基础上建设集过程监控、 能源调度、能源管理为一体的系统，系统应具有完备多样的数据收集、科学的分析 能力和安全高效的调度技术以实现企业的扁平化管理，最终实现能源生产管理的 “安全生产、优质供应、节能环保”的总目标。 企业能源管理中心系统是借助于完善的数据采集网络获取生产过程的重要参数 和相关能源数据，经过处理、分析并结合对生产工艺过程的评估，实时提供在线能 源系统平衡信息和调整决策方案，确保能源系统平衡调整的科学性、及时性和合理 性，从而提高能源利用水平，实现生产工序用能的优化分配及供应，保证生产机动 力工艺系统的稳定性和经济型，并最终实现提高整体能源利用效率的目的。 三、项目主要建设内容三、项目主要建设内容 企业能源管理中心系统集成能源动力现场控制系统（水、电、风、气/汽）和各 工艺单元 dcs 系统（即数字信息收集系统）等第三方系统，具体内容： 1、综合过程监控系统。综合过程监控系统主要包括过程监控软硬件平台、调 度中心监控软件、在线调度工具等。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 2 2、预测与能源平衡调度模型及软件。预测与能源平衡调度模型及软件是实现 企业能源管理中心重要应用的基本组成部分。 3、基础能源管理系统。基础能源管理系统作为企业能源管理中心的离线应用 功能，可实现业绩和计划管理、能源质量和量值管理、专业管理报表子系统、运行 和决策支持、数据分析及考核等管理应用。基础能源管理系统是在自动化和综合过 程监控系统基础上的数据分析和管理平台，是实现以过程数据为依据进行能源管理 的重要系统。 4、管控中心工程子系统（基础设施配套） 。管控中心子系统作为系统应用和展 示平台，是能源调度指挥中心的基础设施平台。它包括控制室工程、机房工程、弱 电智能化工程、大屏幕工程、视频及通信工程等基础系统。 5、工业及管理网络系统。主要包括工业网络和中央管理网络。工业网络采用 工业级以太环网技术，建设具有双备份功能的专网系统，保证网络稳定可靠和故障 时的快速切换，中央管理网络借助现有主干千兆以太网，另外在建设视频专网，实 现管理网和视频网的分离，从分满足业务需求。 6、现场控制系统改造。对现场控制系统及数据处理等方面进行总体规划并进 行适应性改造，以确保信息集合满足企业能源管理中心的应用功能规划要求。 7、数据采集装置改造。为满足企业能源管理中心的运行要求，实现基于客观 过程数据的分析和管理，实现精细化能源管理，需对数据采集仪表和电气设施进行 规模化改造，尤其是对二、三级计量装置的完善。 8、配套管理模式和机制建设。企业能源管理中心的配套管理模式和机制建设 是相对于硬件设施建设的“软件”建设，其关键是建立企业能源管理中心的理念和 定位，把项目建设和管理体制建设有机结合起来，做到同步规划、同步建设并实现 良性互动，以提高企业能源系统调度运行管理的效率，使企业能源管理中心发挥出 最佳效果。 四、项目申报依据四、项目申报依据 1、中华人民共和国财政部关于请组织申报 2010 年工业企业能源管理中心建 设示范项目财政补助资金的通知。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 3 2、山西省经济和信息化委员会关于转发关于请组织申报 2010 年工业企业能 源管理中心建设示范项目财政补助资金的通知。 3、党的“十七大”报告提出“全面认识工业化、信息化、城镇化、市场化、 国际化深入发展的新形势新任务”;第五部分“促进国民经济又好又快发展”中提 出，要“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强， 振兴装备制造业，淘汰落后生产能力。 4、 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要第十五章： 积极推进信息化，坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，提高经济社会 信息化水平。 5、晋发200316 号和晋政发 200328 号文件中关于山西省加快信息化推 进方案 。 6、晋政办发200713 号山西省“十一五”信息化规划中提出继续推进制 造业信息化,引进先进管理理念和信息技术,推进 erp(企业 资源计划)、mes(工厂生 产计划执行系统)、pcs(生产过程控制系统)等的实施进程,实现核心生产流程销产 一体化、管控衔接、三流同步(物流、资金流、信息流)的目标。 7、山西省人民政府关于印发山西省节能减排综合性工作的方案的通知提 出 2008 年万元地区生产总值综合能耗下降 6.6%,节能量为 1190 万吨标煤。全省二 氧化硫排放总量控制在 130.6 万吨,较 2005 年削减率为 14%,减排量 21 万吨,提前实 现“十一五”二氧化硫排放总量减排目标,化学需氧量控制在 34.95 万吨,较 2005 年削减率为 9.62%,减排量 3.72 万吨。 五、资金（筹款）方式五、资金（筹款）方式 海鑫集团能源管理中心系统建设项目资金申请报告本期投资共 4800 万元. 六、建设期限六、建设期限 本项目从 2010 年 12 月份开始建设，到 2012 年 9 月份建设完毕，建设周期 21 个月。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 4 第二章第二章 项目申报单位基本情况项目申报单位基本情况 一、企业概况一、企业概况 海鑫集团始创于 1987 年，目前以钢铁为主业，焦化、发电、水泥、房地产、 金融、保险等产业辅助并进，总资产达 120 亿元，员工 13280 余人，具备年产 560 万吨铁、600 万吨钢、260 万吨钢材、260 万吨板坯的综合生产能力，07 年工业总 产值和销售收入双双突破 100 亿元，08 年将实现“起家二十万、建厂二十年、利税 二十亿、产值二百亿”的生产经营目标！公司主体设备 1380m3 高炉、1080 m3 高炉、 120 吨转炉等已达到国家特大型钢铁企业装备水平，80 万吨棒材、70 万吨高线的装 备达到国际领先水平，国际钢铁企业追求的五项先进技术，海鑫已全部实现。主导 产品高线是“山西省优质产品” 、 “山西省名牌产品” ，螺纹钢是“山西标志性名牌 产品” 、 “国家首批质量免检产品” ， “海鑫牌”钢筋分别于 03 年和 05 年两次以技术 和商务标双第一的绝对优势中标杭州湾跨海大桥主体工程，使得海鑫集团成为该大 桥主体工程钢筋的独家供应商，07 年“海鑫”商标荣膺“中国驰名商标” 。公司已 跻身中国企业 500 强、中国钢铁冶金行业 50 强行列，是山西省第二大钢铁企业， 也是全省规模最大的民营企业。 作为区域规模最大的民营企业，公司积极为推动地方经济社会发展尽职尽责。 07 年，纳税 6.63 亿元，占到县财政的 80。与此同时，每年带动当地原料、运输、 餐饮等相关产业近 30 亿元；吸纳了 4600 多名大中专毕业生、2100 多名国企下岗职 工和退伍军人就业，使 6500 多名农村剩余劳动力实现了由农民向产业工人的成功 转变；用于扶贫济困、修路架桥、打井灌溉、兴学助教等公益事业方面的资金累计 达 2 亿元之多。 公司先后被授予“山西省功勋企业” 、 “山西省优秀企业” 、 “aaa 级信用度企业” 、 “全国出口创汇先进企业” 、 “全国环境保护先进企业” 、 “全国质量管理先进企业” 、 “全国诚信守法乡镇企业” 、 “全国守合同重信用企业” 、 “国家首批产品质量十佳免 检企业” 、 “全国首选线材产品质量过硬放心企业” 、 “全国乡镇企业管理先进单位” 、 “全国乡镇企业科技园区” 、 “全国五一劳动奖状”等多项荣誉称号。 组织结构图如下： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 5 公 司 国 际 焦 化 国 际 线 材 焦 化 厂 原 料 厂 热 电 厂 烧 结 厂 烧 结 二 厂 鑫 轧 高 线 鑫 轧 棒 材 国 际 钢 铁 三 炼 铁 二 炼 铁 一 炼 钢 二 炼 钢 三 炼 钢 一 炼 铁 铁 运 处 质 管 处 公 司 煤 气 厂 仓 储 处 选 铁 厂 基 建 制 氧 厂 制 氧 二 厂 石 灰 厂 警 务 处 石 灰 二 厂 实 业 股 份 一 高 线 一 棒 材 机 修 分 厂 二、项目背景二、项目背景 加快推进国民经济和社会信息化，是党中央根据世界经济发展趋势和我国实际 做出的一项重大战略决策，是提高我国综合竞争力的必然选择。省委、省政府也将 信息化列为国民经济和社会发展计划的重要内容，制定实施了山西省信息化发展 “十一五”规划 、出台了关于加快以信息化带动工业化发展的意见等文件。 信息化已经成为全县经济发展和社会进步的重要推动力信息化是当今世界经济和社 会发展的大趋势,是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。以信息化带动工业 化、以工业化促进信息化,实现社会生产力的跨越式发展,是现代化建设的艰巨任务 和历史机遇。 冶金企业能源消耗约占产品成本的 25%35%。不同的装备水平、工艺流程、 产品结构和能源管理水平对能源消耗会产生不同的结果，即在一定的装备水平、工 艺流程和产品结构的条件下，能源消耗与能源管理水平也有直接的关系。近年来， 一方面由于能源的消耗成本在逐年提升，另一方面，降低成本是企业参与市场竞争 的迫切要求。因此，建设公司级能源管理系统，是现代化大中型冶金企业提高管理 水平的需要，它可以改进能源系统的运行管理和安全管理水平，完善能源生产和使 用的评价体制，提高劳动生产率，减少能源消耗，增加能源回收，改善环境质量， 对提高公司的市场竞争力具有重要意义。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 6 第三章第三章 项目需求分析及必要性分析项目需求分析及必要性分析 海鑫集团企业能源管理系统建设思路海鑫集团企业能源管理系统建设思路 海鑫集团能源管理中心系统建设遵循“总体规划、分步实施；效益驱动、重点 突出；由易到难、逐步完善”的原则，在前期进行了充分调研和需求分析的基础上， 制定该系统的建设思路 : 1、从生产的低层做起，进行系统化的基础自动化建设和改造，做到各分厂、 车间和工序段全部实现自动化控制。 2、计量器具的升级改造，淘汰较落后的机械式仪表，安装先进的具备通信接 口的计量仪表。 3、进行全厂的工业级网络建设和改造，充分利用现有网络系统，不断优化和 改进，做到网络全厂覆盖，工控网络和管理网络安全隔离，确保工控网的安全和生 产安全。 4、基础数据采集，利用 rtu、串口连网服务器、采集器、i/o 采集站等设备实 现工艺过程数据和能源计量数据的实时采集、传输和控制。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 7 第四章第四章 系统建设方案系统建设方案 一、一、系统总体架构设计系统总体架构设计 架构描述： 系统分为三层：数据采集层、存储转发层、业务应用层 数据采集层由各个采集站组成，采集站负责采集各 plc 系统、二次仪表、 一次仪表、通信控制器等的能源数据和工艺数据。采集软件可以通过各种 不用的协议来采集瞬时和累计数据并打包成平台支持的标准数据格式。 各采集站也可以配置数据库服务器和应用服务器，实现分厂级的能源管控 中心。 对于分布于厂外或较远地方的一些采集点可以通过 gprs、cdma 或无线数传 电台的方式进行数据采集并通过公网转发到能源中心。 存储转发层主要有主采集服务器、数据库服务器、消息服务器组成，主要 负责将各采集站发上来的数据通过消息总线模式转发到消息中间件服务器 的同时也可通过数据同步模式进行关系型数据库和（或）工厂历史数据库 的级联存储。 业务应用层主要是负责能源计划、能源实绩、数据监测和控制、统计分析、 成本核算及分摊等各种能源系统中的管理功能。 业务应用层采用 b/s 模式，任意用户只需用浏览器就能完成能源系统的监 控、管理、维护等操作。 能源综合报表、决策分析报表可以通过集团网络上传到集团总部的数据中 心。 使用独立的权限系统，分单位、部门、级别、模块等多种方式提供权限管 理。 二、二、网络建设网络建设 现有的网络结构比较单一，核心层设备配置较低，随着各应用系统的建设需求， 以及视频监控和语音对讲的需求，现有网络已无发满足。因此本项目需对原骨干网 的核心设备和汇聚层设备进行升级，建成千兆主干，10m/100m 桌面混合的网络基础 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 8 架构。在厂区主要节点采用光纤敷设，光缆总长 60 公里。核心网络设备选择 2 台 华为 3com 9505 设备。汇聚层采用华为 3com 9505 设备。分布层网络设备主要选华 为 3com5600 和华为 3com3100 系列交换机，与核心交换机实现 100m 连接。接入层 交换设备主要选用华为 3com2610 系列。通过光缆专线实现 internet 的交换连接。 借用先进的网络技术，将外网和内网合一，实现“逻辑上的物理隔离” ，对网络进 行统一管理，核心设备采用可平滑升级到主干万兆的核心路由交换机，心链路采用 双链路，四台核心设备形成网格状的工作模式，保证数据传输的稳定性和不间断性。 已满足业务系统、视频监控、语音对讲等业务运行需要。实现“主干千兆，百兆接 入”的综合网络系统。 2.1新增硬件新增硬件设备设备 序号序号节点名称节点名称设备名称设备名称上连接点上连接点 s95-4 s95-1 二炼钢 s9505 s95-3 1 二炼钢 s5626s95-2 2 鑫轧厂 s5626s95-2 3 质管处 s3628s95-2 4 仓储处 s3628s95-2 5 铁厂100t s3108s95-2 6 鑫轧180t s3108s95-2 7 鑫轧成品库 s2016s95-xinza 8 新原烧 s3026s95-2 9 新制氧厂 s3026s95-2 10 机控中心 s5600s95-2 11 质检室 s3026s95-2_jkl 12 磅房 s3026s95-2_jkl 13 新加油站 s3026s95-2_jkl 14 11号门 s3206s95-2_jkl 15 三炼钢 s9505s95-4 16s95-1 17s95-2 18 三炼钢 s5626s95-3 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 9 序号序号节点名称节点名称设备名称设备名称上连接点上连接点 19 五号门 s2016s95-sg_s56 20 高线厂 s3600s95-3 21 高线成品库 s2016s95_3_gaoxian 22 棒材厂 s3600s95-3 23 设备处 s3600s95-3 24 棒材成品库 s2016s95-3_shebeichu 25 加油站 s3108s95-3 26 机修厂 s3600s95-3 27 一炼钢 s3026s95-3 28 60t磅房 s3108s95-3 29 新60t磅房 s3108s95-3 30 原料厂 s3600s95-3 31 烧结厂 s3600s95-3 32 1#轨道衡 s3108s95-3_shaojie 33 2#轨道衡 s3108s95-3_shaojie 34 热电厂 s3600s95-3 35 焦化厂 s3600s95-3 36 二炼铁 s5600s95-3 37 二炼铁成品库 s2016s95-3_erliantie 38 三炼铁 s5600s95-3 39 废旧物资 s2016s95-3_santie 40 主控楼 s3124s95-3_sangang 41 主控楼(2) s3124 主控楼 42 化验楼 s3116 主控楼 43 办公楼s95-1 s9505 核心交换机 44 办公楼s95-4 s9505 核心交换机 2.2安全保障安全保障 通过在9505上做acl和部署防火墙、入侵检测系统、漏洞扫描和防病毒体系构 建了安全的网络平台。 2.3分厂工分厂工业业冗余冗余环环网网 在以上公司骨干网的基础上，为了确保能源网各采集点的网络稳定性，我们打算 采用工业冗余环网的结构，基本的网络结构如下图。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 10 分厂级交换机 环网交换机环网交换机 环网交换机 环网交换机 环网交换机环网交换机 环网交换机 环网交换机 环网交换机环网交换机 环网交换机 环网交换机 环网交换机环网交换机 环网交换机 环网交换机 三、采集系统设计三、采集系统设计 3.13.1采集系统架构采集系统架构 架构描述： 根据企业现场情况决定采用不同的采集方式，如：plc 采集、串口协议转 tcp/ip 协议采集和串口转光纤（环）采集。 各采集站接入分厂交换机，分厂交换机可以组成冗余环网，双网互为备份， 保证网络通信正常。 串口转 tcp/ip 协议推荐使用“天利和智能数据采集器” ，该采集器可以实现 串口协议转 tcp/ip 协议的透明传输模式、还可以提供 modbus 、tcp 等各 种通信协议，另外还可以实现数据本地保存以应对网络故障、服务器故障等 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 11 异常情况。 串口转光纤（环）可以有效避免工业现场各种电磁干扰并能起到防雷击的作 用。 3.23.2采集方式采集方式 plc 采集 对于有上位机监控软件的 plc 控制系统可以通过 opc、dde、suitlink 等 协议采集 plc 上位机监控软件上的实时数据。 没有上位机监控软件的 plc 可以加组态软件如：wincc、intouch、ifix 或通过带有 plc 采集驱动的 opc server 软件提供 opc 协议或其它工控行 业标准协议。 对于有控制需求的 plc 系统可以在工程师站上加装组态软件如： wincc、intouch、ifix 等实现自动控制。 串口转 tcp/ip 采集 利用智能数据采集器采集串口数据，采集数据可以转 modbus tcp 或天 利和自定义数据通信协议。 对于带有反向控制协议的智能仪表、开关、阀门可以通过采集器下发控 制指令并返回控制结果。 光纤环网采集 对于现场情况干扰较大或雷击灾害严重的地区可以考虑使用光纤环网采 集方式。 光纤环网采用单模或多模光纤实现采集模块的串联，光纤可以避免电磁 干扰和防雷击。 模拟信号采集 对于 4-20ma，0-20ma 的流量信号建议加装积算仪实现流量和累积量的 采集和计算，然后通过积算仪的转成串口协议实现数据采集。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 12 对于：+/-150 mv，+/-500 mv，+/-5 v，+/-10 v，0-20ma，4-20 ma 等瞬 时量信号可以通过 i/o 转换模块转成串口协议或 tcp/ip 协议实现数据采 集。 无采集接口 技术改造，更换设备，使其具备采集条件。 3.33.3数据安全考虑数据安全考虑 在采集过程中，能源网与控制网会有连接，为了确保能源网与控制网连接不会 互相影响（病毒等互通） ，更重要的是采集不影响现场工业控制系统，采用如下的 解决方式来处理： 说明： 在工控网内增加采集站，采集站通过上述 plc 采集方式采集工控网内连网或 没连网的 plc 控制系统的数据。采集站和智能采集器通过串口线相连并利用 智能采集器实现采集数据的转发。 智能数据采集器通过自定义的协议和采集站通信，智能数据采集器使用嵌入 式 linux 或 wince 操作系统，可以很好的隔离能源网和工控网，确保工控网 络安全。 现场仪表通过 4-20ma 或 rs232/485 直接与采集器相接，与工控网无关。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 13 3.4系系统软统软硬件配置硬件配置 名称名称型号型号/规格规格数量数量说明说明 串口连网服务器moxa800 采集站研祥工控机30 无纸记录仪100 流量积算仪400 rtusixnet50 plc采集软件 1 dcs采集软件 1 i/o采集服务器软件10 四、软件系统设计四、软件系统设计 系系统统定位定位 能源管理系统是集过程监控、能源管理、能源调度为一体的厂级管控一体化计 算机系统。随着企业规模的扩大、技术不断进步、信息产业的高速发展，ems面向 生产运行的能源介质(包括水、电力、重油、各种煤气、天然气、蒸汽、压缩空气、 氧、氮、氩等)实现能源预测、降低能耗，实时监控的综合能源信息管理平台。下 图为ems在企业应用中的定位。 功能架构功能架构 能源信息处理 能源信息管理主要将需要的各种一级或二级能源实时数据集成起来，以便 于进行后续能源管理和分析。我们的系统打包了几乎全世界所有的著名的控制 器的驱动程序,支持profibus、dh+、modbus、modnet、sseven(siemens industrial ethernet)等常规的通讯协议。具有速度快、工作稳定可靠的优点。 同时也支持opc(ole for process control)和odbc的通讯方式。能源管理中心 实时数据库服务器通过驱动程序实现对现场plc以及配电系统通讯。 能源数据采集(周期采集、中断采集、soe) 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 14 能源运行监控 (能源实绩、能源计划、能源预测及对比分析)。 分类数据归档(实时数据 短时数据 统计数据 历史数据、记录) 实时闭环调节 逻辑分析处理(条件联锁、越限报警等) 人机界面(过程图、过程曲线、设定和查询等) 管理报表(瞬时报、正点报、日报、月报等) 能源故障处理 故障监测、分级报警(按轻、重故障分类)、 故障信息记录和归档(按类别)、 故障基本分析(时序记录分析、在线查询等)、 故障分析专家系统等。 能源计划管理 实现参考能源预测的结果进行能源数据计划的制订，对执行情况进行统 计分析，根据调度算法及时做出调整 能源实绩管理 实绩分析、归档、查询、平衡分析、成本分析、对标分析等 能源质量管理 质量分析、质量跟踪、趋势评估、越限警告等 运行技术支持 运行方式管理、停复役管理、操作评估等 能源成本管理 能源成本管理采用成本中心的模式，将能源的基础数据归结各成本中心， 按照成本中心进行能源成本核算。包括：能源成本管理分析、能源基础 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 15 数据维护、能源数据匹配等。 能源设备管理 能源设备管理实现能源设备生命期的管理过程。设备状态监控、设备检 修计划制定、设备运行综合查询。 能源平衡及预测 采用不同的预测算法建立能源模型，或根据历史数据、现场经验，预测 各种能源介质在未来短期(16 小时)，中期(17 天)生产、消耗量作为能 源调度的参考，基于生产作业计划、维护检修计划、历史生产数据和实 时数据实现中短期在线预测。 根据目前能源介质的潮流情况，对未来中短期的煤气柜位、全厂电力负荷 等情况进行预测，给出供需预测曲线，协助调度员制度能源计划和及时调 度。 软软件功能框件功能框图图 监控功能： 采集数据人机界面实时显示，多角度、全方位监控工业现场。 监控界面友好、自由缩放，支持用户自定义开发。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 16 实时数据多级报警机制，报警规则库支持用户自定义。 报警包括：超限超标报警、设备报警、通信报警、自诊断报警等。 强大的基础数据支撑，为您科学规划能源系统提供保证。 设备管理、远程控制可以实现部分智能设备现场无人值守，集中控制。 强大的权限管理系统，满足多级别、多单位、多用户不同的权限需求。 管理功能： 根据工单编制能源供需计划，按计划组织能源生产。 能源供需平衡在线监控，实时调整。 能源计划和能源实绩在线对比，适时调整计划，保证能源供应。 工序能源消耗实绩，重点能源指标每日跟踪。 能源消耗实绩报表自动生成，可分摊到具体的产线。 先进的能源分析与平衡模型，支持历史数据自学习。 能源消耗和环保数据紧密合成，有利于企业节能减排。 软软件主要功能件主要功能说说明明 采集功能采集功能 数据采集分为多种模式：plc 采集,4-20ma 采集，rs485 采集，电力通信规约 采集等。 plc 采集说明 增加采集站，通过 opc 协议或其它驱动采集 plc 系统、上位机监控软件等 的数据。 注：客户需要提供 设备地址，ip 地址，tag 名，tag 数据类型，工业以太网 口，plc 相关配置（开放 opc 接口协议）。 4-20ma 采集说明 对于 4-20ma 信号，可以利用二次仪表处理，然后通过 rs-485 接口采集。 注：对于已经接入 plc 系统的信号可以使用配电器将信号一分为二。 rs485 采集说明 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 17 利用采集器按照厂家提供的通信协议直接读取二次仪表数据实现数据采集 和转发。 电力通信规约采集说明 利用集中器/通信控制器按照国标通信规约或电表厂家自定义通信规约实现 数据采集和转发。 采集软件为通用软件，采集点的扩充仅通过配置即可完成。 煤气系统总图 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 18 压缩空气系统 数据存储功能数据存储功能 数据存储包括二部分：实时数据存储（采用工厂历史数据库）和整点数据存 储（关系型数据库） ； 工厂历史数据库通过 opc 或 modbus tcp 协议与转发站或采集站连接进行数据 存储。这样可以满足过程数据的存储，以及过程数据的再现。 转发站或采集站将接收到的实时数据按照约定频率（15 分钟或其它）进行抽取， 直接存储在关系型数据库中，整点数据的存储不经过工厂历史数据库，大大减 少了工厂历史数据库处理的压力，同时由于数据量的减少，也减少了关系型数 据库的压力，大大提高了数据的访问速度，完全可以实现一年数据在 2 秒内调 出的要求。 权限功能权限功能 我公司的权限系统，通过机构、角色、权限、模块、菜单等设置，有效约定 了不同级别的用户可访问的权限（包括数据访问权限） 。 为了保障权限系统的安全性，我们将权限系统设置为独立的系统，只有特殊访 问权限管理员才可以进入。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 19 权限系统保障了不同部门、不同级别人员看到的页面是不同的。可以满足各级 部门、人员不同的管理需求。 实时监控功能说明实时监控功能说明 在经过授权的前提下，登录人员可以看到实时监控页面，包括：工艺图监控、 表格监控、曲线监控等。我们的系统采用 b/s 方式开发，客户端只需要有 ie 浏 览器即可，大大减少了软件的维护工作量。 由于采用了消息的机制，每个页面显示时会订阅该页面的数据消息主题，当数 据有变化时，消息服务器会将新的数据直接推送到页面上，页面实时更新。这 样就避免了页面不断地重新刷新，是真正的秒级监控。 注：在传统方式中，采用刷新页面调用数据库的方式，由于页面的刷新很慢， 而且对数据库的压力很大，当数据量很大时（100 点以上） ，就不可能实现秒级 监控。 监控画面截图：监控画面截图： 图 1 转炉煤气系统 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 20 图 2 焦炉煤气瞬时报表 报警功能报警功能 在系统中，我们设置了报警规则库，规则库中除了定义简单的报警规则外，也 可以通过编写专用模块实现复杂的报警（如：联动报警、特殊条件下的报警等） 。 中心服务器在收到实时数据时，会传递给报警规则库进行报警判断，如果超过 约定规则，则发送一个报警标记（按级别发送） ，页面接收到报警消息后，通过 颜色、声音等方式进行报警。当报警解除后，系统会发送一个正常的消息，页 面收到后，恢复正常。 所有报警，都会记录在关系型数据库中，调度可以实时查询报警信息，并可以 通过实时数据库调出报警过程数据进行分析。 查询、报表功能说明查询、报表功能说明 查询和报表会根据不同的条件（如：时间范围、所属单位、瞬时量、累积量、 是否报警，以及最大值、平均值、方差、波动等函数的运算条件）进行查询。 查询包括实时数据查询，曲线显示；整点数据查询等方式。 报表根据客户需求，可实现自由条件报表、日报、月报、年报；以及报给能源 管理部门的报表。报表支持在线显示与打印。同时支持 excel、pdf 格式导出。 报表截图：报表截图： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 21 图 1 各式报表 统计、分析功能统计、分析功能 通过约定计算规则，可以对流量按条件进行统计，并根据相关性约定，进行数 据统计分析。出具带有图形的分析报表。 通过定制模块，可以对实时过程数据进行趋势分析，限定分析，相关性分析等， 找出生产中异常，指导生产。 通过对生产过程的分析，总结经验，辅助调度指导生产。 通过专用工具，可以对能源平衡、能源消耗比、能源成本等进行分析，为领导 决策提供数据依据。 在系统扩展能源计划后，还可以监控计划的兑现率，改善能源计划，合理利用 能源，减少消耗。 统计分析截图：统计分析截图： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 22 图 1 同比分析 图 2 炼铁厂 spc 应用 数据接口说明数据接口说明 系统具备开放式接口，可以与 erp、mes 等系统对接。本系统提供三种接口 方式：1）视图方式，通过数据视图，允许其他系统直接调用；2）api 方式，通过 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 23 编写专用接口模块，实时将数据发送到其他系统。该方式支持存储过程及 api 编程； 3）消息方式，其他系统可以直接订阅所需数据的消息，收到数据后直接处理，该 方式简单、实用，且不影响现有系统。推荐使用。 系统主要性能指标系统主要性能指标 1)通讯指标 支持网络通讯和串口通讯； 支持多种国际、国内标准协议，常用的有：各种仪表协议、 modbus、iec101、iec102、iec104、dnp3.0 等； 2)显示指标 90%的画面调用响应时间2 秒； 动态数据刷新时间1 秒，b/s 模式； 查询一年之内的数据，查询时间2 秒； 3)数据库指标 实时数据库支持毫秒级存储，存储时间超过 10 年； 关系型数据库支持 50 用户并发，数据存储超过 5 年。 4)可靠性指标 cpu 负载率：系统运行正常时任 30 分钟内平均30，事故时 10 秒 内60； 平均无故障运行时间 mtbf 100000 小时； 系统年可用率99.99%。 各部门需求在系统中实现方式各部门需求在系统中实现方式 根据各个部门不同的需求，在设计中充分考虑各页面独立性与数据的访问权限， 系统通过对访问者的权限约定（岗位权限的设置） ，访问者在登录系统后，可以看 到他所关心的监控页面和数据。举例说明如下： 1)领导决策层 相关职能：能源计划、能源审计、能源绩效、决策 系统支持：能源计划报表、能源消耗审计报表、能源绩效实时监控、能源 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 24 绩效报表 能源消耗成本占吨钢比 生产过程监控、事故报警、报警报表 其他定制要求 2)生产部 相关职能：能源计划、能源监控、调度、分析 系统支持：能源计划制定、能源消耗审计报表、能源绩效实时监控、能源 绩效报表 能源消耗成本占吨钢比 关键工艺监控、生产过程监控、事故报警、报警报表 历史数据的查询、分析 其他定制要求 3)能源管理部 相关职能：能源标准、能源质量、报表、分析 系统支持：能源计划查询、能源消耗审计报表、能源绩效实时监控、能源 绩效报表 能源消耗成本占吨钢比、能源质量 关键工艺监控、生产过程监控、事故报警、报警报表 历史数据的查询、分析 其他定制要求 4)自动化部 相关职能：能源系统维护、扩展 系统支持：采集设备状态监控、网络状态监控 新增采集点维护、工艺图维护 关键工艺监控、生产过程监控、事故报警、报警报表 权限设置 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 25 其他定制要求 5)计量科 相关职能：能源报表 系统支持：能源计量报表，日报、月报、年报，能源消耗报表 能源消耗成本审计 其他定制要求 6)网络部 相关职能：网络维护、扩展 系统支持：采集设备状态监控、网络状态监控 网络监控图维护 其他定制要求 7)各分厂（炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂、动力厂、高线厂） 相关职能：生产过程监控、各分厂报表 系统支持：能源计量报表，日报、月报、年报，能源消耗报表 关键工艺监控、生产过程监控、事故报警、报警报表 历史数据的查询、分析 其他定制要求 五、服务器系统设计五、服务器系统设计 根据企业能源管理系统采集点的规模及长远规划，选用不同档次的服务器。小 型机可以作为将来全厂实施能源管理时数据库服务器的选型参考。 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 26 软硬件配置及说明如下： 名称名称型号型号/规格规格数量数量说明说明 数据库服务器ibm x3850m2 2 cpu/8g/146g*2 raid 1 linux as 2安装 oracle 10g 集群 安装 jboss 应用服务器 数据库盘柜ibm ds-4700 146g* 6 raid 5 1安装 6 块 146g 硬盘 实时数据库服务器ibm x3650m2 2 cpu/4g/146g*4 raid 5 windows 2003 1安装 wonderware historian8.0 消息中间件服务器ibm x3650m2 2 cpu/4g/146g*2 raid 1 windows 2003 1安装 ipush server 中心采集服务器ibm x3650m2 2 cpu/4g/146g*2 raid 1 windows 2003 2安装中心采集软件 打印机 网络打印机 1 ups 电源 60kva1 防雷装置对电源、通讯、信号进行防雷1 数据库软件 oracle 1 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 27 scada 软件 citectscada（full license）1 scada 软件citectscada（display clients） 1 带显示器、切换器、键盘 实时数据库软件wonderware historian 9.0 10000 点授权 1 中心采集服务器软件 全厂数据采集主服务器1 能源管理系统平台软 件 能源管控系统中心软件1 消息中间件软件消息中间件1 中心站交换机 工业管理级以太网交换机 1 环网型交换机 用于区域冗余环网 10 系统安全装置 防火墙等 1 机柜及配套图腾2 六、大屏幕系统设计六、大屏幕系统设计 大屏大屏显显示系示系统统整体整体结结构构设计设计 根据本项目工程需求，本设计方案提供的大屏幕显示系统包括拼接单元组合墙 体、图像拼接控制器、大屏控制控制管理软件、接口设备、矩阵、专用线缆以及 led 显示屏等，整体结构如下： 各主要组成部分说明如下： 拼接单元组合墙体：拼接单元组合墙体： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 28 本大屏幕投影显示墙由 18 套 60 dlp 一体化投影单元组合： 大屏幕组合规模：3 行 6 列 60 英寸 dlp 投影单元 dlp 单屏尺寸：1220mm(宽)915mm(高)790mm(厚) dlp 屏组合尺寸：7320mm(宽)2745mm(高)790mm(厚) 单元底座高度：暂定为 850mm，实际高度根据用户现场确定 无缝拼接组合方式，物理拼缝小于 0.5mm 总功率 6760w lcd 屏单屏尺寸：1150mm(宽)750mm(高) led 尺寸：11000mm(宽)400mm(高) 音箱：嵌入式安装，风格与大屏统一 根据实际工程实施经验，我们建议控制台到大屏幕的观看距离不小于 3.5 米 为了美观，大屏前面板与现有墙面突出 30mm，大屏二侧采用铝塑板进行装 饰 投影组合屏参考尺寸 注：以上尺寸为设计参考尺寸，施工时会有轻微差别，具体尺寸根据施工图确定。 投影组合屏俯视图 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 29 水平视角160度 正 面 系系统统网网络结络结构构设计设计 dlp系系统设计统设计 本系统由 18 台 60”投影拼接单元组成 36 大屏幕投影墙，包括有图形墙控制 器，箱体基座及视频矩阵、rgb 矩阵、信号分配器等相应的输入接口设备，还有线 缆、信源组成。 图形墙控制器，具有强大的网络图形显示功能。图形墙控制器驱动 18 个拼接 投影单元，形成一整幅 ms windows 界面，可以显示高分辨率图像，成为系统拼接 画面的核心，利用它显示来自网络上的画面。图形墙控制器还具有视频处理通道和 rgb 处理通道，可以窗口方式显示视频和 rgb 信号。 大屏幕墙通过控制 pc 的键盘鼠标控制，控制 pc 安装有控制软件，通过串口线 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 30 控制投影机的开关机及定时操作。还有，可对投影机的参数进行调整，分组或独立 或全部参数可调。 视频显示通道 16 路视频信号直接输入到 1616 的视频矩阵的输入端，通过矩阵分配切换， 输入给图形墙控制器。通过图形墙控制器的视频处理通道，通过 rgb 线缆，输入给 36 拼接墙显示。视频可以窗口方式显示，不受投影拼接单元边界限制。 rgb 信号显示通道 16 路计算机显示信号直接输入到一分二分配器的输入端，通过分配器的分配切 换，输入给 1616 的 rgb 矩阵，通过矩阵的切换，输入给图形墙控制器 16 路信号。 再通过图形墙控制器的 rgb 处理通道，输入给 36 拼接墙显示。计算机显示信源 可以窗口方式显示，不受投影拼接单元边界限制。 网络画面显示路线 网络画面通过图形墙控制器的网络接口，与局域网的服务器连接。局域网服务 器的数据信息可通过网络传递，到图形墙控制器，最后由控制器的应用程序生成画 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 31 面。实现画面显示，并实时刷新显示内容。画面以窗口方式显示。 综合显示画面 图形墙控制器可实现三种画面显示，分别为视频画面、rgb 画面和网络画面。 它们不但可以单独显示，还可以分别与其他两种画面叠加显示和画中画显示。 图形墙控制器具有 18 路输出，每路输出都是 1024768 分辨率的图像，可以 组成 36 拼接的图像，整体显示可以达到 61442304 的高清晰画面，这是目前任 何普通显示器无法达到的高分辨率。 大投影拼接墙的控制 投影拼接墙的控制是由控制计算机通过串口控制，只需要一个串口连接到大屏 幕墙的第一个屏幕单元，其它屏幕单元通过内部环接，每个投影单元都有具体的地 址编号，1，2，3 。这样通过控制软件可控制每个屏幕单元的参数调整。还可以 定时操作一些命令等。 大投影拼接墙显示操作控制 投影拼接墙的显示画面主要是网络拼接控制器生成的画面。因此显示操作，也 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 32 就是对图形强控制器的控制操作。通过软件，可以实现网络上的其它计算机工作站 通过本身的键盘、鼠标对大屏幕墙上的各种应用窗口，进行操作控制。 lcd显显示示设计设计 采用现有 philiphs 47”电视，由于每台电视高度为 750mm，如果安装 4 台电 视，高度为 3000mm，比大屏拼接高度 2742mm 多出 258mm，会影响大屏整体效果， 故建议采用 3 台电视进行等匀安装， 为了整体协调，电视与大屏的间距暂定为 100mm，安装效果如下： 为了保证整体效果，建议拼缝处采用铝塑板拼接，采用深灰色，提高大屏形象。 led显显示示设计设计 由于整体高度受限，led 单模块标准高度为 153mm，采用 2 个模块叠加，高度 为 306mm，加上边框为 406mm，这样可以保证整体高度没有问题。效果如下： led 采用同步控制方式。 led 屏主要显示系统名称，欢迎信息，提示语等，也可以如下设计： led 右边显示提示语，左边固定宽度，显示日期/时间。 音响系音响系统设计统设计 为了提高大屏整体效果，音响系统是必不可少，选择高保真音箱，用于演示时 声音的播放（背景音乐的播放等） 。安装效果如下： 海鑫集团能源管理中心 系统项目可行性研究报告 33 音箱嵌入到二端，前面板采用微孔，高度与电视机等同，宽度约 300-400mm。 为了保证开孔不会影响内部散热，考虑在面板后面制作音响柜，保证面板不会 进风影响内部空气对流。 建立音响控制平台，可以随时切换音源进行播放。 建立中控系统，控制电源、网络、音量等。中控系统采用真彩触摸屏，灵活、 方便进行控制。 能源能源综综合展示合展示设计设计 根据