煙草能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)

文/林峰平 劉正方

煙草能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)

文/林峰平 劉正方

本文根據(jù)煙草行業(yè)“十二五”節(jié)能減排工作綱要，以及結(jié)合煙草廠實(shí)際能耗情況和能源管理需求，采用當(dāng)今最流行的B/S架構(gòu)、struts2和jquery技術(shù)，為煙草廠專門(mén)設(shè)計(jì)一套能源管理系統(tǒng)，用系統(tǒng)的、科學(xué)的、高效的能源管理制度指導(dǎo)企業(yè)的節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理上水平。

能源管理 能耗模型 struts2

按照煙草行業(yè)“十二五”節(jié)能減排工作綱要（國(guó)煙運(yùn)[2011]335 號(hào)）的總體部署和國(guó)家局對(duì)煙草行業(yè) 29 家重點(diǎn)能耗單位的具體要求（國(guó)煙辦綜[2012]95 號(hào)），要求該煙草重點(diǎn)能耗單位以《能源管理體系》（GB/T23331-2012）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，根據(jù)自己的實(shí)際情況，研究建立和執(zhí)行企業(yè)能源管理體系，用系統(tǒng)的、科學(xué)的、高效的能源管理制度指導(dǎo)企業(yè)的節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理上水平。

1 概述

基于以上對(duì)國(guó)家宏觀政策、行業(yè)發(fā)展水平和卷煙廠自身現(xiàn)狀的全面分析，我們可以看到，在當(dāng)今世界能源極端緊缺的情況下，“節(jié)能減排”已成為我國(guó)的國(guó)策，企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)對(duì)其能源使用實(shí)施科學(xué)管理，以及能否保證企業(yè)能耗系統(tǒng)在最優(yōu)的狀態(tài)下運(yùn)行，已是所有耗能企業(yè)求得生存與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力不可缺少的重要手段，企業(yè)對(duì)于能源管理的工作需要往縱深層面拓展。充分應(yīng)用自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代信息化手段，構(gòu)筑科學(xué)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全穩(wěn)定、創(chuàng)新型的能源計(jì)劃、能源信息采集、能耗數(shù)據(jù)分析、能源審計(jì)和能源預(yù)警體系的能源管理系統(tǒng)，將為企業(yè)深入開(kāi)展節(jié)能減排工作提供自動(dòng)化和信息化手段，有了這樣一個(gè)平臺(tái)，就可以快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能源流向、能源工藝工序、能源費(fèi)用的追蹤，完成企業(yè)能源耗用的預(yù)測(cè)、預(yù)警和能源審計(jì)等科學(xué)管理工作。因此，能源管理系統(tǒng)項(xiàng)目，對(duì)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)能源、企業(yè)、社會(huì)的持續(xù)、穩(wěn)定、同步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展，保持卷煙廠能源管理水平在國(guó)內(nèi)煙草企業(yè)中的領(lǐng)先，有著及其重要的戰(zhàn)略意義。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的主體框架采用struts2，前端的表現(xiàn)層采用jquery的開(kāi)源界面插件jQuery LigerUI 版本號(hào)為V1.1.9，數(shù)據(jù)庫(kù)連接池組件采用proxool，版本：0.9.1，如圖1所示。

由于系統(tǒng)是采用B/S架構(gòu)的，所以一切流程都是由用戶首先發(fā)起的。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，整個(gè)系統(tǒng)主要分為三部分：前臺(tái)界面、后臺(tái)支撐、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

用戶通過(guò)瀏覽器提交請(qǐng)求，瀏覽器響應(yīng)請(qǐng)求后將請(qǐng)求數(shù)據(jù)通過(guò)http協(xié)議發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器端struts2的攔截器攔截到請(qǐng)求后根據(jù)配置文件中的配置信息決定請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給哪個(gè)action（業(yè)務(wù)處理類）來(lái)處理請(qǐng)求。action接收到處理請(qǐng)求后按照業(yè)務(wù)需求去訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

訪問(wèn)數(shù)據(jù)必需先與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接，系統(tǒng)在啟動(dòng)的時(shí)候已經(jīng)事先按配置文件配置的信息建立好了一定數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接進(jìn)行了維護(hù)。所以當(dāng)后臺(tái)需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)就到數(shù)據(jù)庫(kù)連接池去獲取連接。連接池會(huì)判斷池里是否有空閑的連接，有的話就馬上返回，沒(méi)有的話就根據(jù)當(dāng)前在用的連接數(shù)是否超過(guò)設(shè)定的最大連接數(shù)，如果沒(méi)有則創(chuàng)建新的連接并返回，如果超過(guò)則需等。當(dāng)后臺(tái)得到數(shù)據(jù)庫(kù)連接并完成與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互后，將連接返回連接池。連接池得到連接后查看池內(nèi)存放的空閑連接數(shù)是否達(dá)到最大，如果沒(méi)有則將連接放回池內(nèi)并定期維護(hù)，如果超過(guò)則關(guān)閉該連接。

后臺(tái)處理完業(yè)務(wù)后返回處理信息給控制器，控制器再根據(jù)配置文件的配置信息決定頁(yè)面的跳轉(zhuǎn)并返回?cái)?shù)據(jù)，結(jié)果頁(yè)面得到返回的數(shù)據(jù)后解釋并展示。

3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)主要分為三部分：用戶界面層、業(yè)務(wù)控制層、數(shù)據(jù)模型層。

用戶界面層是用戶在客戶端上看的最終效果，用戶在此頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)的查閱、更新、刪除等操作。控制器則將用戶的操作在后臺(tái)上通過(guò)配置文件決定調(diào)用哪個(gè)模型構(gòu)件去處理請(qǐng)求，然后用確定用哪個(gè)視圖來(lái)顯示模型處理返回的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型通過(guò)指定的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行處理，最終將處理后的數(shù)據(jù)返回給用戶界面或提交給數(shù)據(jù)持久化層，例如數(shù)據(jù)的持久化最典型的例子寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)。

視圖是用戶看到并與之交互的界面。對(duì)老式的Web應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，視圖就是由HTML元素組成的界面，在新式的Web應(yīng)用程序中，HTML依舊在視圖中扮演著重要的角色，但一些新的技術(shù)已層出不窮，它們包括Macromedia Flash和像XHTML，XML/XSL，WML，SVG等一些標(biāo)識(shí)語(yǔ)言和Web services及javascript等腳本語(yǔ)言。

業(yè)務(wù)控制層接受用戶的輸入并調(diào)用模型和視圖去完成用戶的需求。所以當(dāng)單擊Web頁(yè)面中的超鏈接和發(fā)送HTML表單時(shí)，控制器本身不輸出任何東西和做任何處理。它只是接收請(qǐng)求并決定調(diào)用哪個(gè)模型構(gòu)件去處理請(qǐng)求，然后用確定用哪個(gè)視圖來(lái)顯示模型處理返回的數(shù)據(jù)。

圖1：總體框架流程圖

數(shù)據(jù)模型層表示企業(yè)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)規(guī)則。在MVC的三個(gè)部件中，模型擁有最多的處理任務(wù)。例如它可能用象EJBs和ColdFusion Components這樣的構(gòu)件對(duì)象來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)。被模型返回的數(shù)據(jù)是中立的，就是說(shuō)模型與數(shù)據(jù)格式無(wú)關(guān)，這樣一個(gè)模型能為多個(gè)視圖提供數(shù)據(jù)。由于應(yīng)用于模型的代碼只需寫(xiě)一次就可以被多個(gè)視圖重用，所以減少了代碼的重復(fù)性。

4 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)備能效分析

系統(tǒng)針對(duì)鍋爐、空壓、空調(diào)等模型進(jìn)行設(shè)備能效分析。每個(gè)鐘設(shè)備類型分別建立不同的能耗模型，模型的數(shù)據(jù)源是從MES系統(tǒng)同步過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。能效分析中可以編輯錄入對(duì)效率異常的分析情況。

算法與流程：獲取模型當(dāng)月的原因分析與對(duì)策措施→查找模型的指標(biāo)參數(shù)→根據(jù)指標(biāo)參數(shù)從歷史庫(kù)中獲取本月、上月、去年數(shù)據(jù)→根據(jù)公式計(jì)算指標(biāo)值→棒圖展示和表格展示。

界面設(shè)計(jì)：用棒圖展示設(shè)備能效的同比與環(huán)比；用表格展示設(shè)備各種能效的本月、上月、去年同期、較上月、較去年同期能效數(shù)值和百分比；列出對(duì)比分析結(jié)果；列出原因分析：列出改進(jìn)建議。

4.2 對(duì)標(biāo)分析

可以按年或月對(duì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比設(shè)定。在這里我們提供多種對(duì)標(biāo)，可以錄入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、中煙標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)桿企業(yè)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、世界先進(jìn)的指標(biāo)值。

指標(biāo)分為年度指標(biāo)、月度指標(biāo)。年指標(biāo)每年錄入一次，月指標(biāo)每月錄入一次，指標(biāo)項(xiàng)可以不相同。

算法與流程：查找對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值→從歷史庫(kù)中獲取指標(biāo)對(duì)應(yīng)的實(shí)際值→以圖表展示數(shù)據(jù)。

界面設(shè)計(jì)：用棒圖展示實(shí)際值、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)值、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)值、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值。并且可以按年或月進(jìn)行查找。

4.3 生產(chǎn)能耗分析

生產(chǎn)能耗綜合分析指標(biāo)包括全廠折標(biāo)煤能耗分析、全廠碳排放能耗分析、萬(wàn)支能源消耗、萬(wàn)元能源消耗、單箱耗電、單箱耗水、單箱耗標(biāo)煤、單箱綜合能耗。提供日、月、年報(bào)表分析，以曲線和數(shù)據(jù)表格的方式呈現(xiàn)給用戶。提供同比環(huán)比綜合分析。此分析便于方便的分析能源的使用情況，可以對(duì)當(dāng)前和歷史的能源使用情況有個(gè)全面的比較。從宏觀上了解企業(yè)能耗指標(biāo)情況。

算法與流程：

（1）獲取指標(biāo)名稱→年生產(chǎn)能耗綜合報(bào)告→獲取近三年本年數(shù)據(jù)→獲取近三年每月數(shù)據(jù)；

（2）獲取指標(biāo)名稱→月生產(chǎn)能耗綜合報(bào)告→獲取近每月指標(biāo)數(shù)據(jù)→獲取天氣數(shù)據(jù)→獲取產(chǎn)量數(shù)據(jù)→獲取基礎(chǔ)指標(biāo)值；

（3）獲取指標(biāo)名稱→生產(chǎn)能耗同比環(huán)比分析→獲取本月、去年同期指標(biāo)數(shù)據(jù)。

界面設(shè)計(jì)：上面曲線顯示，下面用表格展示。

4.4 批次能耗分析

系統(tǒng)針對(duì)制絲和卷包車(chē)間以工藝段為模塊進(jìn)行分析，如松散回潮、加料、切烘絲、摻配加香工藝段為模塊，算出每個(gè)工藝段的每個(gè)批次的能源消耗量，以批次開(kāi)始時(shí)間和批次結(jié)束時(shí)間為節(jié)點(diǎn)，計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)能源消耗量（主要是電和蒸汽量），最終批次經(jīng)過(guò)的所有工藝段的能源消耗量累加，得出批次能耗總量。摻配的梗絲等摻配絲的能源消耗量按該摻配絲批次的總量×摻配量占的比例加入葉絲批次能耗總量中。

算法與流程：后臺(tái)數(shù)據(jù)采集已按3分鐘一次采集把實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)表中，這是一個(gè)完整的原始數(shù)據(jù)，后臺(tái)可以根據(jù)原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出各種需要的數(shù)據(jù)，然后返回到前端進(jìn)行展示。批次能耗分析只要分四個(gè)模塊，批次分析、牌號(hào)分析、班次分析、班次對(duì)比，每個(gè)模塊從不同的角度分析生產(chǎn)線中每個(gè)環(huán)節(jié)的能耗情況。

界面設(shè)計(jì)：上面棒圖顯示，下面用表格展示。

5 結(jié)束語(yǔ)

該能源管理系統(tǒng)已經(jīng)成功在國(guó)內(nèi)某知名卷煙廠成功投入運(yùn)行，得到客戶一致好評(píng)。將為企業(yè)深入開(kāi)展節(jié)能減排工作提供自動(dòng)化和信息化手段，有了這樣一個(gè)平臺(tái)，就可以快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能源流向、能源工藝工序、能源費(fèi)用的追蹤，完成企業(yè)能源耗用的預(yù)測(cè)、預(yù)警和能源審計(jì)等科學(xué)管理工作，大大提供企業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)省企業(yè)能源成本。

[1]樊文舫.能源管理概論[M].北京：中國(guó)市場(chǎng)出版社,2011.

[2]李平.能源管理體系標(biāo)準(zhǔn)的理解實(shí)施與審核[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

作者單位 深圳市康必達(dá)控制技術(shù)有限公司 廣東省深圳市 518055