能源管理中心系统申请报告

海鑫集团能源管理中心系统海鑫集团能源管理中心系统项目申请报告项目申请报告项目名称：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：0359-7309771传 真：0359-7309771编制单位： 申报日期： 海鑫集团能源管理中心系统海鑫集团能源管理中心系统项目申请报告项目申请报告山西信息规划设计院有限公司山西信息规划设计院有限公司二二 O O 一一 O O 年三月年三月目目 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.381、总投资.382、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.461、风险识别.462、风险分析.463、风险计划.46二、风险的控制.471、风险跟踪.472、风险应对.47三、风险种类.481、风险类型.482、风险的应对.48第十三章第十三章 结论结论.57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：0359-7307041二、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。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。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。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： 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。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。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。2.12.1新增硬件设备新增硬件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S95-4S95-1二炼钢S9505S95-31二炼钢S5626S95-22鑫轧厂S5626S95-23质管处S3628S95-24仓储处S3628S95-25铁厂100TS3108S95-26鑫轧180TS3108S95-27鑫轧成品库S2016S95-xinza8新原烧S3026S95-29新制氧厂S3026S95-210机控中心S5600S95-211质检室S3026S95-2_jkl12磅房S3026S95-2_jkl13新加油站S3026S95-2_jkl1411号门S3206S95-2_jkl15三炼钢S9505S95-416S95-117S95-218三炼钢S5626S95-319五号门S2016S95-sg_s5620高线厂S3600S95-3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21高线成品库S2016S95_3_gaoxian22棒材厂S3600S95-323设备处S3600S95-324棒材成品库S2016S95-3_shebeichu25加油站S3108S95-326机修厂S3600S95-327一炼钢S3026S95-32860T磅房S3108S95-329新60T磅房S3108S95-330原料厂S3600S95-331烧结厂S3600S95-3321#轨道衡S3108S95-3_shaojie332#轨道衡S3108S95-3_shaojie34热电厂S3600S95-335焦化厂S3600S95-336二炼铁S5600S95-337二炼铁成品库S2016S95-3_erliantie38三炼铁S5600S95-339废旧物资S2016S95-3_santie40主控楼S3124S95-3_sangang41主控楼(2)S3124主控楼42化验楼S3116主控楼43办公楼S95-1S9505核心交换机44办公楼S95-4S9505核心交换机2.22.2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。2.32.3分厂工业冗余环网分厂工业冗余环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。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。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。3.43.4系统软硬件配置系统软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400RTUSIXNET50PLC采集软件1DCS采集软件1I/O采集服务器软件10四、软件系统设计四、软件系统设计系统定位系统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)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。软件功能框图软件功能框图监控功能： 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。 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。软件主要功能说明软件主要功能说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。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：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：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 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。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 x3850M22 CPU/8G/146G*2 Raid 1Linux AS2安装 Oracle 10g 集群安装 JBoss 应用服务器数据库盘柜IBM DS-4700146G* 6 Raid 51安装 6 块 146G 硬盘实时数据库服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*4 Raid 5Windows 20031安装Wonderware Historian8.0消息中间件服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*2 Raid 1Windows 20031安装 iPush Server中心采集服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*2 Raid 1Windows 20032安装中心采集软件打印机 网络打印机1UPS 电源60KVA1防雷装置对电源、通讯、信号进行防雷1数据库软件 Oracle1SCADA 软件 CitectSCADA（Full License）1SCADA 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显示系统整体结构设计大屏显示系统整体结构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：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 6760wLCD 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。投影组合屏俯视图水平视角160度正 面系统网络结构设计系统网络结构设计DLPDLP系统设计系统设计本系统由 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。LCDLCD显示设计显示设计采用现有 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。LEDLED显示设计显示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。音响系统设计音响系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：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。能源综合展示设计能源综合展示设计根据实施经验，建议大屏综合展示方式如下：1) 日常监控：采用总体与分厂结合的方式显示，如下图示：注：大屏上二排按 2X2 显示，可以显示三幅总图，其中一幅可以显示视频监控界面。下面 6 个单屏可以显示各分厂关键运行界面，如：能源工艺图、生产过程工艺图等。二侧电视显示视频监控画面，下面电视可以四画面分割，如果不够显示，中间电视也可以四画面分割，这样就可以显示 10 个视频监控画面。具体显示方式根据调度日常监控习惯灵活安排。2) 领导参观：a) 公司介绍；制作专门的录像，通过大屏进行播放，要声情并茂；b) 业务监控：固定几种展示方案（建议 3-5 种），按次序将预定方案进行播放，在播放过程中可以考虑画中画、漫游的功能；c) 其他必要的录像、界面等等。由于综合展示会涉及到很多系统的数据和信息，将这些数据和信息集中起来展示，需要与各个系统间进行对接，由于此次时间太短，无法在 23 日前完成综合展示，但考虑到以后的应用，综合展示式非常必要的。七、时钟同步系统设计七、时钟同步系统设计为保持系统整个系统各服务器和各采集站时间保持高度一直且精度能够达到 ms 级，我们应该在网络中搭建时间同步服务器，时间服务器通过 GPS 设备取得国家授时中心的标准时间，系统内的各部分通过软件再和时间同步服务器上的时间保持一致即可。同步系统架构如图：设备清单及说明如下：名称名称配置配置数量数量说明说明时间服务器研祥工控 Windows 20031架设时间服务器GPS1获取国家授时中心的标准时间八、系统投资收益分析八、系统投资收益分析第五章第五章 系统实施进度系统实施进度第六章第六章 系统投资预算系统投资预算一、建设投资编制依据一、建设投资编制依据（1）依据项目设计方案、设备材料清单及有关说明。（2）估算编制的深度、格式、程序参照内容、深度、格式依据投资项目可行性研究指南 ，2002 年 3 月第一版。（3）建筑工程费根据当地概预算定额以及类似工程造价指标估算。（4）设备及工器具价格根据市场调查、厂家询价、相关资料查询计取。（5）材料价格参考当地建筑市场的材料价格。（6）设备的安装费参照类似工程指标计取。（7）编制基准期为 2008 年四季度。（8）工程其他费用的编制依据 2007 年市政工程投资估算编制办法 ，具体如下：1） 建设管理费：a.建设单位管理费：按财政部关于印发基本建设财务管理规定的通知财建2002394 号文分档费率计取。b.建设工程监理费：按国家发改委、建设部发改价格2007670 号关于发布建设工程监理与相关服务收费管理规定的通知，按所监理工程的估算价值计取。c.工程质量监督费：按建筑及安装工程费0.35%计取。2） 建设项目前期工作咨询费：按国家计委计价格19991283 号文国家计委关于印发建设项目前期工作咨询收费暂行规定的通知分档插值计取。3） 勘察设计费：a.工程勘察费：按工程费用0.8%计取。b.工程设计费：按国家计委、建设部颁布的工程勘察设计收费管理规定的通知，计价格200210 号文件计取。c.施工图预算编制费：按工程设计费10%计取。d.竣工图编制费：按工程设计费8%计取。4） 环境影响咨询服务费：按国家计委、国家环境保护总局关于规范环境影响咨询收费有关问题的通知计价格2005125 号文分档插值计取。5） 劳动安全卫生评审费：按工程费用0.2%计取。6） 场地准备及临时设施费：按工程费用0.5%计取。7） 工程保险费：按工程费用0.3%计取。8） 生产准备费及开办费：a.生产准备费：按 32 人2000 元/人计取。b.办公和生活家具购置费：按 32 人2000 元/人计取。c.工器具及生产家具购置费：按设备费1%计取。9） 联合试运转费：按设备费1%计取。10）招标代理服务费：按国家计委计价格20021980 号文差额定率累进计取。11）施工图审查费：按新增建筑面积2 元/%计取。（9）基本预备费：按工程费用建设工程其他费用8%计取。二、投资估算二、投资估算1 1、总投资、总投资设备名称设备名称数量数量单价（万元）单价（万元）小计（万元）小计（万元）基础自动化升级改造110001000计量器具升级改造1900900网络系统升级改造110001000数据采集系统1700700能源管理中心系统（EMS）1800800大屏幕系统1400400总计48002 2、各分项投资、各分项投资2.12.1基础自动化升级改造投资基础自动化升级改造投资节点名称节点名称数量数量价格（万元）价格（万元）小计（万元）小计（万元）焦化厂17070节点名称节点名称数量数量价格（万元）价格（万元）小计（万元）小计（万元）原料厂15050热电厂19090烧结厂18080烧结二厂18080鑫轧棒材14040一炼铁16060二炼铁16060三炼铁16060一炼钢15050二炼钢15050三炼钢15050煤气厂14040制氧厂13030制氧二厂13030石灰厂13030石灰二厂13030一高线14040一棒材14040其他12020合计合计10002.22.2计量器具升级改造计量器具升级改造设备名称设备名称数量数量单价（万元）单价（万元）小计（万元）小计（万元）水流量计501.680气体流量计401.248蒸汽流量计201.632电能表1551155温度变送器200.612压力变送器200.612流量积算仪4001400无纸记录仪502100施工费16161总计9002.32.3集团公司工业环网平台投资集团公司工业环网平台投资1.公司主干网络投资：节点名称节点名称设备名称设备名称数量数量价格价格小计小计二炼钢S950517070二炼钢S562612020质管处S3628111仓储处S3628111鑫轧成品库S201610.50.5新制氧厂S302611.51.5质检室S302611.51.5新加油站S302611.51.5三炼钢S950517070五号门S201610.50.5高线成品库S201610.50.5设备处S360011.51.5加油站S3108122一炼钢S3026111新 60T 磅房S3108122烧结厂S360011.51.52#轨道衡S3108122焦化厂S360011.51.5二炼铁S560011010二炼铁成品库S201610.50.5三炼铁S560011010废旧物资S201610.50.5主控楼S3124111主控楼(2)S3124111化验楼S3116111办公楼 S95-1S950517070办公楼 S95-4S950517070PC 服务器4520防火墙11818路由器12020光缆、尾纤、网线等、电源线12020应用软件13030施工费11515节点名称节点名称设备名称设备名称数量数量价格价格小计小计可研、设计费12525其他18.58.5合计合计5002.数据采集工业环网投资节点名称节点名称数量数量单价（万元）单价（万元）小计（万元）小计（万元）焦化厂7214原料厂8216热电厂20240烧结厂20240烧结二厂20240鑫轧棒材10220一炼铁15230二炼铁20240三炼铁20240一炼钢20240二炼钢20240三炼钢20240煤气厂5210制氧厂5210制氧二厂5210石灰厂5210石灰二厂5210一高线10220一棒材10220其他5210合计合计5002.42.4数据采集系统投资数据采集系统投资 设备名称设备名称数量数量单价（万元）单价（万元）小计（万元）小计（万元）采集站300.824串口连网服务器4000.6240RTU501.575PLC系统207140工程师站300.824I/O服务器300.824PLC采集软件3721电力采集软件3515其他采集软件20240施工费97总计7002.52.5能源管理中心系统能源管理中心系统 名称名称型号型号/规格规格数数量量单价（万元）单价（万元） 小计（万元）小计（万元）数据库服务器IBM x3850M22 CPU/8G/146G*2 Raid 1Linux AS41040数据库盘柜IBM DS-4700146G* 6 Raid 521530实时数据库服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*4 Raid 5Windows 200323.57消息中间件服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*2 Raid 1Windows 2003236中心采集服务器IBM x3650M22 CPU/4G/146G*2 Raid 1Windows 200323.57打印机 网络打印机313UPS 电源60KVA5525防雷装置对电源、通讯、信号进行防雷155数据库软件 Oracle15050SCADA 软件 CitectSCADA（Full License）15050SCADA 软件CitectSCADA（Display Clients）2100200实时数据库软件wonderware historian 9.0 10000点授权12020中心采集服务器软件 全厂数据采集主服务器15050能源管理系统平台软件能源管控系统中心软件1200200消息中间件软件消息中间件12020中心站交换机 工业管理级以太网交换机122环网型交换机 用于区域冗余环网10110系统安全装置 防火墙等133机柜及配套图腾224系统实施费定制开发16868合计8002.62.6大屏幕系统大屏幕系统品牌单位预算序号序号名名 称称型号规