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企业级能源管控平台综合解决方案
2011
广州从兴电子开发有限公司
2011/10/26

企业级能源管控平台综合解决方案

目录
第一部分 公司简介 3
1.1公司介绍 4
1.3公司架构及流程 10
1.4公司资质 11
第二部分 方案简介 18
2.1前言 19
2.2系统功能 21
2.2.1功能模块图 21
2.2.2功能框图 22
2.2.3功能展示 23
2.3系统结构 28
2.3.1系统拓扑结构 28
2.3.2系统各层概述 29
2.4系统特点 32
2.5适用范围 36

第一部分 公司简介

1.1公司介绍
从兴电子开发有限公司隶属于广东立信企业(集团)有限公司，于1999年成立。致力在移动通信、电力、政府等领域从事大规模数据处理系统、信息管理系统、通信技术应用的设计开发、运营维护和外包服务，成为全球领先行业解决方案提供商。从兴公司总部位于广州，在香港、北京等地设立分支机构，年收入超过四亿人民币。公司现有正式员工1200余人，其中技术及研发人员占90%以上。大部分技术人员已在公司服务多年，经过不断的努力探索与实际锻炼，已成为经验丰富的IT产品技术专家和IT项目管理专家。依靠这一经验丰富的技术团队，公司可为您提供一流的产品、优质的服务，支持运营商保持快速的发展并获取最高的效益。
公司已通过ISO9001-2000认证、SEI CMM3认证与SEI CMMI4级认证，被评为广州市中小企业综合实力十强企业。获得了国家信息产业部颁发的计算机信息系统集成一级资质和 “中国软件百强企业”称号。并先后被广东省科技厅认定为广州市创新型企业及广东省高新技术企业。公司是国家发展委员会备案节能服务单位、广东省节能技术服务单位及中国节能协会（EMCA）会员单位。
在电力行业方面，开发集成的广东省广电集团广州供电分公司电力营销管理信息系统现已服务用电户超过400万，居于业界领航地位。此外，公司在电力计量技术和移动通信技术领域成功开发出基于GSM/GPRS的电力负荷管理现场终端产品以及无线智能传控系列产品，为电力、煤炭、环保等众多行业提供全方位的无线传输应用解决方案。其中广州供电分公司电费集中实时帐务系统获得南方电网科学技术二等奖，GPRS集中实时计费、统计、分析、监控综合管理系统获得广州科学技术进步三等奖。
近年来，公司积极响应国家发展低碳经济的号召，在电力、通信、工业及建筑领域内，通过推广新能源、可再生能源及节能技术，策划、建设并运营区域供能中心、水务和环境保护项目，提高城市的总体能源使用效率，帮助政府及企业降低碳排放量及能源消耗量。
公司拥有完善的产品供应体系、畅通的信息反馈体系、专业的技术服务体系、庞大的市场营销体系，竭诚为您提供高效、专业、全面的系统解决方案，力争成为您优先选择的系统集成商。
公司最大的优势是集成实用、有针对性的系统整体解决方案，全方位地为客户能源管理和有效利用服务，运用极具优势的软、硬件服务能力，为客户长期打造高效、适用、节能、低碳、清洁的生产管理方式。我们成功实施了广州丰力轮胎厂能源监控系统、广州珠江钢铁厂能源管理系统、佛山志高空调厂能源监控系统、广州市节能中心“广东省重点用能单位能源信息管理平台”等一系列大、中型能源自动控制和管理项目。现在正在进行“广东省能源信息分析系统”的开发。

1.2成功案例展示
1.2.1广州珠江钢铁厂能源管理系统

广东省重点用能单位能源信息管理平台
节约型校园节能监测管理平台

正在开发的“广东省能源信息分析系统”

正在测试的深圳先进科学院能源管理平台

1.3公司架构及流程
公司组织架构：

公司经营目标： “服务第一，客户满意”
公司理念：“我们努力使事情更简单”
公司服务内容:
A.能源咨询B.能源审计C.能源诊断D.节能改造E.系统集成
项目模式：工程建设模式和EMC（合同能源管理）模式
业务流程：

工程建设模式流程

EMC（合同能源管理）模式流程

1.4公司资质
公司营业执照

ISO9001质量管理体系认证证书

广州从兴电子质量控制体系图

计算机集成资质证书

高新技术企业证书

计量自动化主站创新奖

国家规划布局内重点软件企业证书

计算机信息系统集成典型解决方案（2010年度）
-电网省级计量自动化系统

2011年公司获得信息安全管理体系认证证书

1.5合作伙伴
（由于合作伙伴众多，不能一一列举，下图中只是部分主要合作伙伴）

第二部分 方案简介

2.1前言
世界能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭，对工业企业提出了新的挑战。尽可能的提高能源利用效率，以高效和可持续的方式使用能源成为了当今工业企业的当务之急。要做到这一点，必须把加强能源监控和管理落实到能源利用的各个环节中，特别是能源的输送和分配环节，更需要加强管理。企事业单位作为一个庞大的运作体系，其能效水平、生产效率和能耗成本的高低，很大程度上取决于企业能源监控和管理水平的高低。对能源输送、分配和使用的监控和管理是其降本增效至关重要的手段。
如何做好能源的智能化监控和管理，使能源发挥最大的使用效力，最重要的手段是利用各种现代化手段，对能源输送、分配和使用环节进行实时、有效的监控和管理。能源智能化监控管理的过程，是利用各种先进的数据采集技术，收集能源的输送、分配和使用环节的关键数据，然后利用先进、科学的统计和分析手段，对这些数据进行全面统计和分析，最终做出综合诊断，依此提出能源管理策略和节能措施，并根据诊断结果和管理策略对各环节进行能源调度和控制的过程。
广州从兴电子限公司设计的企业能源管控平台正是针对企业用能监控和管理方面的需求而推出，集能耗实时监控、节能诊断及改进、能耗分析、能效评估、能源质量控制、能源智能调度等能源监控和管理功能于一身的综合集成解决方案。企业使用的能源计量表计类型众多，用能环境复杂，这需要管理系统的兼容性强、稳定性高。建立企业能源管控平台，将有效提高企业能源管理水平及能源综合利用效率，为企业带来将本增效的实际效益。并将在提高能源管理实时性、有效性；保证用能安全性；提高用能质量及设备和工序管理效率；提供能源综合决策等多方面都起到关键作用。

2.2系统功能
2.2.1功能模块图

系

统

管

理
能源消耗分析 实绩分析 能源对表 平衡分析 能源趋势预测 成本分析
能源管理建模 能源调度管理 能源质量管理 生产调度 设备管理
实时监控
系统报警
WEB应用
图形化监控
趋势曲线
统计报表
事件管理
系统时钟同步
画面组态
安全服务
事故追忆
远程维护
计量管理
实时采集及控制
接

口
ERP
MES
MIS
配电系统
空压系统
锅炉系统
空调系统
给排水系统
制冷系统
真空系统
WEB平台
信息发布平台
统计分析平台
PLC
DCS

如上图所示，系统通过采集底层设备和系统的信息和数据，实现对现场设备及系统的图形化实时监控功能。同时，通过上层管理系统与底层监控系统的无缝衔接，实现对底层设备的远程维护、系统报警、事件管理、事故追忆、形成统计及分析报表、形成趋势曲线图、数据查询等功能。系统提供高级管理功能，包括计量管理、设备管理、生产调度、能源调度机管理、能源质量管理、平衡分析、能耗分析、成本分析、能源趋势预测、能源决策建议等功能。

企业级能源管控平台
报警信息显示
趋势曲线显示
实时监控
现场设备监控监控
工艺参数监控
历史数据查询、统计及显示
系统维护
系统事件记录
报警管理
系统自诊断及远程维护
系统设置等其他管理功能
显示方式
能源统计分析
能源平衡与趋势分析及预测
能源成本分析
信息设置
报警确认
事件顺序记录
事件追忆
能源消耗分析
能源计量统计
能源计量统计
接口功能
能源管理
企业级能源管控平台
能源计量管理
能源计划管理
能源实绩管理
能源设备管理
能耗标准设定
运行技术支持
MES
接口
ERP接口
MI
S接口
能源质量管理
其他功能
信息发布
WEB支持
安全服务
2.2.2功能框图

2.2.3功能展示
l 能耗的图形化显示

l 能耗的区域化监控

l 现场设备及工艺监控

制冷系统整体概貌

制冷设备监控画面

空调系统监控画面

报警画面

趋势画面

实时报表

l 自动生成能耗报表

可人工补录数据

2.3系统结构
真空子系统
制冷子系统
现场控制器
工业交换机
区域工业交换机
PROFIBUS-DP总线
PA现场总线
区域工业交换机
监控数据库服务器
及数采I/O服务器
操作站
管理站（或工程师站）
防火墙
历史数据库服务器
网络打印机
磁盘阵列
三层网络交换机
与其他管理系统接口

管理应用
服务器
管理数据库服务器
光纤环网
MODBUS总线
监控管理层
集中监控层
现 场 设 备 层
其他现场总线
工业以太网
现场控制器
PROFIBUS-DP总线
工业以太网
工业交换机
现场相关设备
现场相关设备
internet
锅炉子系统
供配电子系统
给排水子系统
锅炉子系统
锅炉子系统
除尘子系统
现场相关设备
现场相关设备
现场相关设备
现场相关设备
现场相关设备
现场相关设备
其他服务器
2.3.1系统拓扑结构

如上图所示，在构建上我们采用自上而下的三层网络结构，即监控管理、集中监控层、现场设备层。系统集成方面，我们采用分散控制、集中管理的系统集成理念，使系统结构和网络层次清晰化。硬件架构上面，我们选用模块化控制系统对底层控制系统进行模块化设计。实现了如前所述的开放、先进、安全、可靠、经济、可扩展的设计理念。从而实现空压、真空、制冷、空调、变配电、给排水、锅炉等子系统的能源管理自动化、合理化。
需要注意的是，上图中光纤环网属于集中监控层，但由于画面所限，所以画在了现场设备层中的各子系统中。另外，上图只显示了主要系统架构和骨干拓扑结构，由于空间所限，上图不能将各子系统所有细节呈现出来，个子系统结构基本类似，可根据实际情况进行详细设计和扩展。
2.3.2系统各层概述
2.3.2.1监控管理层
Ø 生产管理层是作为运行人员监控动力系统运行、管理动力设备和能源管理的接口，主要管理层监控计算机、各种服务器（管理应用服务器、历史数据服务器、管理关系型数据库等）、工程师站（由监控管理计算机兼顾）、实时数据库服务器、磁盘阵列和以太网网络器件（三层交换机及防火墙等）等组成。它可分别配置各子系统上位计算机操作站，所有的管理操作都可在这一层完成，一般只有在远程通讯发生故障时运行人员才需到现场设备层去手动控制、调节设备。所有的数据收集、分析、统计、存储，报表制作、生产管理、能源管理等也都是在这一层完成。
Ø 通过数据管理系统对采集的信息进行归类、整理和综合分析，对各子系统现场设备及工艺点进行监视、控制和管理，实现生产管理、设备管理、能源管理等目的；向上作为企业的MES的一个子系统，保证可稳定与企业MES系统传递数据，为企业及时了解生产过程、制定战略决策提供重要依据。
Ø 生产管理层的设备通过以太网交换信息，实现对全厂动力设备和能源供给的监控，并将设备监视与控制及管理统一集成在一个平台上。数据库及管理系统采用先进成熟的浏览/服务器（B/S）方式，基于MICROSOFT公司的NET框架，并具备与厂级计算机网络连接的功能。
Ø 中控室管理网络采用高速以太网（千兆以太网），在最繁忙的情况下，其负载容量不超过20%，便于系统后期的扩展。生产管理层交换机采用三层管理型交换机，系统采用PeerToPeer的方式实现监控。服务器和操作站及关键的配电子系统分别配有UPS电源，服务器采用冗余存储机制，保证主干网络和关键数据可稳定、安全、可靠地进行通讯和储存。
2.3.2.2集中监控层
Ø 集中监控层主要由各操作站、监控数据库服务器及数采I/O服务器等组成。该层为控制系统的人机交互接口，完成动力自控系统集中控制操作、监视、报警显示、记录等功能。通过监控数据服务器及数采I/O服务器，各操作站与底层PLC进行数据及指令交换，将设备现场分散的设备层各子系统有机地组织起来，从而实现对现场设备的控制、保护、联锁、报警、数据采集等功能，以及现场设备层与生产管理层的数据交换。
Ø 集中监控层网络采用工业以太网，将动力车间设备管理层设备及子系统构成一个环网，并与能源监控管理中心交换机连接构成整个设备控制层网络，提供各系统PLC可编程控制器之间的高速信息通讯，并负责PLC和生产管理层组网连接，完成所有生产数据和运行参数的交换。
Ø 动力中心内网采用工业以太网，外网采用1000M光纤系统，交换机电源采用冗余配置，冗余电源一路取自系统控制柜DC24V电源，一路取自单独的通讯电源。
2.3.2.3现场设备层
Ø 现场设备控制层主要由PLC电控柜、变频器控制柜、现场操作终端、分布式I/O站、温度传感器、压力传感器、流量计、电动阀、调节阀、智能仪表以及独立单机自控设备及系统等组成。本系统现场仪表将全部配置带有DP/PA通讯协议的传感器、执行器件，各种网络接线均配置原厂网络接头、PA网络T形转接头和终端电阻，保障数据通讯的稳定安全。设备控制层主要实现各子系统的设备按工艺控制程序运行，对电机启/停、电动阀的通/断等数字开关量和压力、温度、流量等工艺参数以及其它控制元器件的参数进行设定和控制。各子系统根据生产工艺流程要求，合理设置启/停操作程序，使各子系统既能群控开机，又能单机开机，具有手动启/停电机、开关阀门、调节阀门的功能。同时具有故障报警的功能。既满足了生产的灵活性，又达到了节能降耗的目的。
2.4系统特点
本系统基于Oracle大型数据库设计，支持多客户端操作，系统容量大，安全性能高。系统灵活性高，可根据用户实际需求从软件自身定制各种功能。系统兼容性强，采用ModBUS、EtherNet/IP、ControlNet、Pofibus、OPC、DLT645等国家和国际通用的自控和电力通讯标准和协议，甚至支持自定义通讯协议，使各种计量表计和既有系统均可与此系统无缝集成。我们采用基于Sun Microsystems公司的JavaEE技术对应用服务进行设计，数据库及管理系统采用先进成熟的浏览/服务器（B/S）方式，用于系统提供WEB发布功能，同时与企业其他管理系统（如MES、ERP等）对接，并将数据上传给其他管理系统。
底层采集系统，采用千兆以太网、工业以太网、现场总线、光纤环网等国际流行的先进技术，选用国际知名品牌最先进、可靠的产品，以便适应用户全方位的需求。针对既有企业，在原有系统的数据集成方面，我们将通过对原有多种自控设备的通讯接口及协议的支持，确保数据的完整性和新、旧系统的兼容性。自动控制系统选用模块化控制系统，采用标准的C/S模式，以便操作人员在控制室内通过操作员站监控整个系统的运转。系统的设计遵循国家颁布的电气、仪控及信息系统相关建设规范。系统设计和应用的标准化和规范化，便于系统后期的扩展、集成和维修。
上层管理系统的开发采用了JavaEE架构，JavaEE架构是当前主流的架构之一，目前很多企业采用JavaEE技术的结构设计与解决方案。JavaEE体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台，JavaEE降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成的强有力支持，有良好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了性能。
2.4.1开放性
考虑到本系统中将涉及到不同厂商的设备技术，以及系统的扩展需求，在本系统的技术选型中，我们将尽量避免采用专有技术，从而使本系统中的软、硬件平台具有充分的开放性。
2.4.2先进性
本系统中的软、硬件平台建设、应用系统的设计开发以及系统的维护管理所采用的产品技术均综合考虑当今互联网的发展趋势，采用先进的同时又是市场相对成熟的产品技术，以满足用户现时和未来的发展需求。
2.4.3高性能
系统设计将从服务器处理能力、网络带宽传输能力、软件系统效率等角度综合分析，合理设计结构、配置，以确保大量用户并发访问的峰值时段，系统具有足够的处理能力，保障服务质量。
2.4.4安全性
本系统对安全性问题予以高度重视，在上层管理系统从操作系统层，网络层，应用层每个层次都有相应的安全措施。系统运用了网段隔离技术、用户验证、网络防火墙、HTTPS安全机制和加密SOAP协议等技术以解决传输安全、系统安全和信息安全的需求。在设备控制层，采用互锁开关、隔离开关等互锁保护装置，实现了设备级的安全保护。在集中监控层设置了不同级别的预警、报警和跳闸机制，通过对底层数据的全面监控，实现了系统级的安全保护功能。
2.4.5可靠性
本系统的设计将在尽可能减少投资的情况下，从系统结构、网络结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑，以确保系统中任何一个环节都没有单故障节点，确保实现7×24×365的不间断服务。
2.4.6扩展性
在本系统中，所有的网络、服务器、存贮、应用软件的设计都将遵循可扩充的原则，以实现随着生产管理业务的发展而扩展。设计本系统时我们充分考虑了未来发展的需求及系统的扩充和升级能力。选用的技术和设备均具有很强的可扩展性，既满足了现有的需求又满足了系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需要。根据用户的需求，每个底层站点、控制柜及I/O箱内的I/O点的余量可达20%以上。
2.4.7性价比
本系统的设计中，在满足用户需求与系统的高性能、高可靠性的前提下，切实从用户成本控制的角度出发，根据用户实际需求，尽量选取性价比高的软、硬件设备。对于既有企业，在保证系统稳定性和可靠性的前提下，尽量利用现有资源，集成和整合既有系统的数据及控制机制，来降低用户的投资。
2.4.8易用性
整个监控系统实现了可视化、层次化、简洁化，可根据用户需求定制操作终端的操作界面，对于国内用户均提供全中文3D界面。在操作终端上，大多数系统功能可做到一键式操作完成，并会在操作中在线显示相关帮助信息，易学易用，适应不同素质的操作人员使用，降低系统的管理维护和操作成本。
2.4.9节能环保性
系统设计时除了考虑满足正常生产外，我们还考虑到系统节能、环保方面的需求，所有设备和器件均选用节能环保型产品。充分利用了变频器、流量计、温度、压力变送器等元器件及设备，采用热回收、恒压力、变流量、变水温等节能环保技术，尽可能地降低了集中监控系统所涉及到的设备的运行费用。
2.5适用范围

变配电系统 供电系统

石化行业 烟草行业

钢铁行业 纺织行业

造纸行业 有色金属

轮胎制造 矿山（采矿）

再生能源

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