智慧能源管控在高端化纖行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展探討

唐行龍，朱貴澎，江加寶

（江蘇奧神新材料股份有限公司，江蘇 連云港 222000）

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，各類企業(yè)尤其是大化工、大化纖工廠高能耗設(shè)備、落后的工藝產(chǎn)生的消耗越來(lái)越不容忽視，節(jié)能減排已經(jīng)提升成為企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略高度。國(guó)家發(fā)改委2019年29號(hào)令明確鼓勵(lì)建設(shè)智能化、高效率、低能耗的紡織工廠以及數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化服裝生產(chǎn)技術(shù)和裝備開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，限制或淘汰常規(guī)高能耗、高污染的聚酯間歇法聚合生產(chǎn)工藝、設(shè)備以及濕法氨綸生產(chǎn)工藝。對(duì)于傳統(tǒng)的化纖行業(yè)尤其是高端纖維生產(chǎn)工廠，引進(jìn)先進(jìn)的管理模式，利用高新技術(shù)手段，注重大格局，對(duì)各類能耗設(shè)備、工藝過(guò)程等實(shí)施能耗檢測(cè)，精準(zhǔn)控制，建立大數(shù)據(jù)并且完善各類評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，形成智慧管控平臺(tái)，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程實(shí)行統(tǒng)一管理，為工廠節(jié)能降耗以及技術(shù)工藝提升提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)化決策。

聚酰亞胺新材料在阻燃、高溫、強(qiáng)輻射等惡劣條件下都體現(xiàn)了良好的性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在高溫濾料、特種防護(hù)領(lǐng)域以及航空航天等領(lǐng)域，成為國(guó)家“十二五”“十三五”期間重點(diǎn)支持發(fā)展的高新技術(shù)纖維，在軍民兩用浮空器上的試驗(yàn)與應(yīng)用也使其逐步成為國(guó)家戰(zhàn)略性新材料之一。新材料公司致力于環(huán)境和生命的保護(hù)，專注于高性能纖維的創(chuàng)新研發(fā)，在能源管控方面不斷創(chuàng)新、嘗試，逐漸形成了一套行之有效的能源管控模式。

1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今工廠自動(dòng)化的核心，早在在投建之初就非常重視公司能源管控的數(shù)字化、智能化建設(shè)。在工廠建設(shè)過(guò)程中，按照工廠級(jí)（上層、管理層）—車間級(jí)（中層、監(jiān)控層）—現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（低層）進(jìn)行規(guī)劃布局，以底層儀表信息與公司管理流程為依據(jù)搭建出適合公司發(fā)展的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)[1]。

隨著大數(shù)據(jù)以及云端技術(shù)的高速發(fā)展，依托完善的網(wǎng)絡(luò)布局基礎(chǔ)，在生產(chǎn)過(guò)程中充分融合各類控制系統(tǒng)，使監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)精準(zhǔn)定位到單臺(tái)設(shè)備，通過(guò)OPC服務(wù)器，采用歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，將分散在各底層設(shè)備、運(yùn)營(yíng)管理、監(jiān)控系統(tǒng)等的初始數(shù)據(jù)匯總形成大數(shù)據(jù)庫(kù)，分類分層進(jìn)行權(quán)限管理。與此同時(shí)，利用云端技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障處理，為公司接下來(lái)的智能化能源管控打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 整體布局

隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，由實(shí)驗(yàn)型生產(chǎn)線逐漸轉(zhuǎn)入生產(chǎn)型企業(yè)模式，產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模化，對(duì)企業(yè)管理提出了更高的要求，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程管理方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制與精細(xì)化管理，規(guī)范管理、節(jié)能降耗、減員增效等都成為急待解決的問(wèn)題。公司依托良好的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)企業(yè)的“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”主要環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，電量、水量、空調(diào)、冷氣回收、儲(chǔ)能等信息通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行收集、整合、分析和處理，建立各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)模型，分析用水量、電的消耗與企業(yè)生產(chǎn)、排放之間的隱含關(guān)系，對(duì)資源進(jìn)行整合，以形成一個(gè)統(tǒng)一的、高效率的、可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的“能源物聯(lián)網(wǎng)”（圖1）[2]。

圖1 能源物聯(lián)網(wǎng)

3 能源管控實(shí)現(xiàn)

紡織企業(yè)用電量大，設(shè)備類型復(fù)雜、多變，電耗是每個(gè)企業(yè)都關(guān)注的重中之重[3-4]，所以，公司首先從電能升級(jí)改造開(kāi)始逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)所有能源的智能管控。

（1）要將電能使用達(dá)到最優(yōu)化必須監(jiān)控到點(diǎn)。企業(yè)首先面臨的是各類系統(tǒng)、儀表復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)接口以及協(xié)議，由于企業(yè)分期建設(shè)，設(shè)備未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求，RS-485，RS-232等各類網(wǎng)絡(luò)接口以及OPC、MODBUS復(fù)雜的協(xié)議會(huì)給智慧能源管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集帶來(lái)種種問(wèn)題。某公司依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一套專用采集系統(tǒng)，用于解決復(fù)雜的接口與協(xié)議問(wèn)題[5-6]，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域內(nèi)的耗能監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，同時(shí)具備多個(gè)能耗儀表設(shè)備集抄的功能。

（2）利用采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)端建立用電專用管理模塊。以底層原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，抓住主要能耗設(shè)備以及耗能區(qū)域，以車間、工藝段、生產(chǎn)線、建筑等為單元，建立動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)不同的運(yùn)行檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)具體需求建立計(jì)量管理、統(tǒng)計(jì)以及實(shí)時(shí)查詢模塊。根據(jù)公司需求設(shè)計(jì)能耗報(bào)表，能耗趨勢(shì)分析、指標(biāo)變化、歷史消耗趨勢(shì)等模擬圖形[7]，并且將各配電線路電網(wǎng)設(shè)計(jì)模擬運(yùn)行展示圖以及支路運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比模型，可以對(duì)任意時(shí)段、任意區(qū)域、任意設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的或者歷史的能源消耗模擬對(duì)比，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一傳輸?shù)街腔酃芾砥脚_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。利用云端技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障記錄提醒以及關(guān)鍵設(shè)備實(shí)時(shí)能耗變化與模擬分析，讓各區(qū)域、設(shè)備能源消耗情況一目了然，尋找規(guī)律，改善配比，為公司查找不合理能源消耗以及設(shè)備管理漏洞提供有力的支撐。

（3）構(gòu)建智能巡檢系統(tǒng)。人工巡檢變數(shù)多、制約條件大，比如氣象、環(huán)境、人為等各方面因素都會(huì)影響巡檢效果。如何保障巡檢質(zhì)量是各個(gè)企業(yè)都會(huì)碰到的問(wèn)題，與此同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)、缺陷、隱患等很難通過(guò)巡檢發(fā)現(xiàn)。在智慧平臺(tái)下就很容易實(shí)現(xiàn)智能巡檢，采用移動(dòng)設(shè)備及GPS4G5G網(wǎng)絡(luò)信息，事先設(shè)定巡檢路線，并制定巡檢任務(wù)，巡檢過(guò)程中完成調(diào)度中心下達(dá)的檢修任務(wù)，對(duì)檢修結(jié)果進(jìn)行在線反饋，并對(duì)巡檢人員巡檢路徑進(jìn)行跟蹤，對(duì)偏離位置的人員進(jìn)行報(bào)警提示[5]。監(jiān)控調(diào)度人員可以通過(guò)監(jiān)控大屏幕隨時(shí)了解巡檢情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人員行為數(shù)據(jù)的量化匯總，進(jìn)行指數(shù)化體現(xiàn)，提升了各級(jí)管理效率，大大提高了企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)的管控力度。

公司經(jīng)過(guò)一系列的布局以及設(shè)備升級(jí)，在水、電、氣方面按照類型進(jìn)行區(qū)域化、差別化管理，結(jié)合各區(qū)域特點(diǎn)，形成新材料獨(dú)特的能耗指標(biāo)管理方法，從環(huán)境品質(zhì)、設(shè)備安全、高效管理等多方面優(yōu)化能耗，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)可設(shè)定、經(jīng)驗(yàn)可積累、過(guò)程可跟蹤的無(wú)盲點(diǎn)需求響應(yīng)[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

2020年將會(huì)是中國(guó)發(fā)展的一個(gè)里程碑，是國(guó)內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵階段。隨著華為、阿里等公司5G、云端等技術(shù)的突破，中國(guó)在大數(shù)據(jù)方面領(lǐng)先地位的不斷鞏固，將會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式的發(fā)展。在新的國(guó)際格局下，隨著政府引導(dǎo)機(jī)制的逐步完善，大平臺(tái)監(jiān)管的逐漸成型，智能化的能源管控將是大勢(shì)所趨。大格局智能化管控平臺(tái)管理將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)并逐漸建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，逐漸成為各個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理的利器。