1、前言
鋼鐵企業是能源消耗大戶，節能一直是困擾我國冶金行業的重大問題，除了依靠節能技術降低能耗外，向能耗管理要效益是我們努力的方向。傳統的能源調度為電力、動力、水道各自獨立，采用傳統的能源管理模式，已不適應現代化大規模生產的能源管理需要。
建立集中監控管理功能于一身的能耗管理系統（EMS，Energy Management System），實現了能源系統電力、動力、水道等各單元的數據采集和控制和管理、環保監測和控制、能源介質需求的分析與預測，為提供經濟、高質的能源和優質、高效的服務創造了良好條件，同時也為公司能源管理打下良好基礎。
監控管理的能源介質主要有：電力、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬氣、蒸汽、生產水、生活水等。
“電管家”能耗管理系統（簡稱：EMS）是以專業的平臺軟件為基礎，并融合了現場總線技術、電力電子技術、互聯網技術、自動化測量技術等的一體化數據采集監控優化系統方案，用于監視、分析和控制能源的使用，從而降低能耗成本。能源中心實現對電、蒸汽、壓縮空氣、風、燃氣和水等有關能源介質的檢測及控制，進而完成能源的優化調度和管理，將能耗信息集成，提供有效的分析手段，指導能源的合理配置和利用，實現安全、優良供能、提高工作效率、降低能耗。能源中心設計工作圍繞電力、水、動力等三項展開。
建立能耗管理系統是《“十一五”中國鋼鐵企業信息化發展建議》重要內容之一。
2、設計總則
2.1設計原則
1 安全性
采用安全可靠的隔離技術，在EMS實時網絡與ERP網絡之間建立數據傳輸通道。同時，EMS系統應具有完備的策略以保證EMS及下層控制系統的穩定運行，保證EMS系統的應用軟件對PLC、DCS等系統的正常運行不會構成影響。
2 可靠性
在EMS的設計過程中，可靠穩定性是第一要素。能源供給過程屬于連續的過程，一旦出現故障將會給企業帶來無法估量的損失。在系統設計時要從結構設計、產品選擇以及網絡管理上對穩定性做出保證。系統還要具有強的容錯能力，在系統局部失敗的情況下，仍能正常繼續工作。
3 開放性
開放性設計包括開放性網絡、支持多協議、具有良好的設備兼容性和互通互連能力等幾個方面。目前所用到的底層控制系統種類較多，EMS系統的軟件平臺要能提供多種數據訪問方式（如OPC、DDE、ODBC、TCP、串口等），保證系統的開放性，并能與第三方軟硬件兼容，實現系統間的無縫連接。
采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產品和開發技術，保證經過EMS系統分析處理的數據能夠被上層管理系統所用。允許用戶或第三方依據現有的應用平臺靈活地進行二次定制開發。
4 實用性
在系統功能設計上，首先必須能夠滿足企業的當前需求，同時兼顧企業的長遠發展。系統設計完成后，也應該能夠讓企業以較低的維護投入而獲得較大的效益回報。
5 先進性
在滿足當前系統功能需要的前提下，本著高定位、高起點的指導思想，采用先進的軟件設計方法、軟件實現技術，包括系統應用平臺、數據庫技術、開發管理工具等。
6 可維護性
系統應具有完備的網絡控制、診斷、測試功能和在線故障恢復能力，最終要使用戶維護起來方便，維護成本低。
2.2引用規范及標準
能耗監測監控系統滿足以下規范及標準，但不限于此：
r GB2589 綜合能耗計算通則
r GB6422 企業能耗計量與測試導則
r GB15316─94 節能監測技術通則
r GB12723 產品單位產量能源消耗定額編制通則
r GB3485評價企業合理用電技術導則
r CJ/T188—2004 戶用計量儀表數據傳輸技術條件
r GB/T 19582-2008 基于Modbus協議的工業自動化網絡規范
r GB 9254-1998 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法
r GB/T 17168-1998 信息技術設備抗擾度限值和測量方法
r GB/T 17626-1998電磁兼容 試驗和測量技術
3、電管家鋼鐵企業能源管理系統介紹
3.1系統組成
整個能源管理系統是以計算機為核心并采用流行的、可靠的計算機網絡構成的分布式數據采集監控分析管理系統。全廠設置一個集中能源動力管理監控中心。全廠能源動力管理監控中心通過網絡從各信息采集點中獲取能源數據，實現全廠的能源數據集中監控和管理，并統一發布調度指令。全廠能源動力管理監控中心和各信息采集點間通過能源專用網絡有機的結合在一起構成一個完整的系統。
能源管理系統采用國外成熟的大型實時歷史數據庫為基礎數據應用平臺，并以與之相配套的數據可視化軟件為WEB實時信息組裝平臺，通過基于該實時數據庫平臺的二次軟件應用開發，基于模型庫的數據優化分析VC++開發來建立企業統一的能源系統信息集成及管理平臺。
3.2 分層分布式系統
系統的基本網絡結構按功能的不同分成三個層次(如圖所示)。底層為信號采集層，中層為實時數據處理層，上層為應用管理層。信號采集層由子站和遠程站組成，主要實現分布數據的集中采集、實時控制。采集站間采用環型拓撲結構，由光纖組成工業以太網，網絡傳輸速率1000Mb/s。中層的主要設備是I/0服務器，作為底層和上層之間的橋梁，主要完成實時數據的處理、短時歸檔；還包括工程師站、HMI操作員站、大屏幕控制器和網絡打印機等，主要完成人機交互和管理等功能。上層包括應用服務器、數據庫服務器、WEB服務器、防火墻，上層中央以太網采用雙絞線連接、TCP/IP協議、總線結構，網絡傳輸速率1000 Mb/s。
3.3系統功能描述
3.3.1、管理范圍
1、能源管理系統的監控管理的能源介質有：電力、焦爐煤氣、高爐煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬、蒸汽以及各種水等。
a.電力設施：輸電設施、發電設施；
b.給排水系統：水源、用水量、給排水系統設置；
c.燃氣、氣系統：高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、氧氣站，廠區及車間燃氣管道及氧氣、氮氣、氬氣球罐；
d.熱力系統概況：高爐冷風、蒸汽、壓縮空氣及脫鹽水等介質的生產及供應。
2、能源管理系統管理的工藝能耗參數有：
3.3.2、主要功能
Ø 能源計劃管理
能源政策、能源技術標準的發布，節能計劃以及月度供需平衡計劃的制定與下發，各種能源數據的統計，分析用能水平，為節能方案的查找提供數據支持。
Ø 能源計量管理
對各類儀器、儀表等的流量、壓力、溫度等計量設備數據管理，實現計量抄表和計量結果的統計分析，及時體現生產工藝過程中各類技術指標消耗和信息共享。以上數據需要由各個子系統通過標準接口（或提供標準協議）提供。
Ø 能源數據采集
對能源數據的實時采集：實時采集電的能源工藝讀數，計算消耗；對生產過程能源生產、能源供應、能源消耗進行實時監控與管理，通過自動采集或人工錄入能源數據。對全礦的用電等能源進行監測與計量，對有關重大設備或重要工藝設備的用電等能源與質量指標進行計量與監測。
Ø 能源統計分析
對生產過程的能源消耗量和單耗量進行統計和分析，編制各種能源報表分析曲線等直觀圖形，參照生產計劃和消耗定額進行對比和分析，為生產管理、調度指揮、崗位操作提供及時準確的能源數據信息，實時監控生產過程的能源狀況，有效控制能源消耗，便于及時發現耗能癥結，及時采取節能措施，及時調度指揮，及時操作。主要功能有：
1) 實時監控各工序及重大設備的能源消耗；
2) 能源消耗統計分析：以直觀的圖形化的方式查看和分析能源消耗；
3) 能源消耗動態分析，根據能耗數據實時動態分析生產能耗情況，尋找生產能耗癥結，實現輔助決策；
4) 實現能源信息半自動化處理、能源信息表格和圖形化分析、能源信息動態查詢、能耗計劃網上發布、能源消耗輔助考核；
5) 能源消耗輔助平衡，根據能耗數據實現能耗預平衡，根據平衡結果找出能耗不平衡因素。
Ø 單耗、總耗：計算工序活動中的所有物質的單耗、總耗。產量、消耗、單耗和計劃、定額比較的超標、達標、欠標情況。
Ø 日查詢與分析：對每日工序活動中的所有物質消耗列出表格進行查詢；對每日工序活動中的所有物質消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。
Ø 周查詢與分析：對每周工序活動中的所有物質消耗列出表格進行查詢；對每周工序活動中的所有物質消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。
Ø 旬查詢與分析：對每旬工序活動中的所有物質消耗列出表格進行查詢；對每旬工序活動中的所有物質消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。
Ø 月查詢與分析：對每月工序活動中的所有物質消耗列出表格進行查詢；對每月工序活動中的所有物質消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。
Ø 年查詢與分析：對每年工序活動中的所有物質消耗列出表格進行查詢；對每年工序活動中的所有物質消耗與歷史同期比較，并形成曲線圖、直方圖。
Ø 計劃完成情況分析：產業企業產品產量計劃完成比率及對比。
科學的能源管理是鋼鐵企業實現優化資源配置、合理利用能源、改善環境、實現從單一的裝備節能向系統優化節能的戰略轉變的重要措施，也是創建節約型企業、實施清潔生產的必然要求。