АИИС для мониторинга, контроля и учёта энергопотребления на предприятиях

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина”

Физико-технологический институт

Кафедра “Инновационные технологии”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: “Управление  инновационной деятельностью”

 

 

Тема: “АИИС для мониторинга, контроля и учёта энергопотребления на предприятиях”

 

 

 

Выполнили:                                                                     Малкова А.В. , Фт-200702

Овсянников  А.А. , Фт-200702

 

Научный руководитель:                                                Храмцов С.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Данные о проекте
1. Название проекта
2. Название проекта на английском языке
3. Вариант проекта
4. Тематическое направление
5. Область техники
6. Ключевые слова
7. Критическая технология федерального уровня
8. Календарный план выполнения проекта
9. Стоимость проекта
10. Наличие интеллектуальной собственности
2. Содержание проекта
1. Научно-техническая часть проекта
1. Научно-техническая задача, на решение которой направлен проект
2. Научная новизна предлагаемых в проекте решений
3. Современное состояние исследований и разработок по данному проекту
2. Коммерциализуемость научно-технических результатов
3. План действий по реализации проекта
4. Маркетинговое исследование проекта
5. Ожидаемые результаты
6. Характеристика команды
7. Аннотация проекта
3. Заключение
4. Список использованной литературы
5. Приложение 1
6. Приложение 2
1. Смета затрат на проведение НИОКР
2. Список соисполнителей
3. Расшифровка статьи затрат “Прочие расходы”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДАННЫЕ О ПРОЕКТЕ

 

1. Название проекта

Разработка  и установка АИИС для мониторинга, контроля и учёта энергопотребления на предприятиях.

2. Название проекта на английском языке

AMR for monitoring, controlling and metering of energy consumption at the factories

3. Вариант проекта

И

4. Тематическое направление

Н1.2 – Аппаратное обеспечение

5. Область техники

H03K 19/00

H03K 21/00

H03K 25/00

6. Ключевые слова

Энергопотребление, экономия, мониторинг, прогнозирование, автоматика, измерение, обработка, проектирование, АИИС, разработка.

7. Критическая технология федерального уровня

6.1.6. Системы  мониторинга и контроля потребляемых  энергоресурсов.

8. Календарный план выполнения проекта

Представлен в  Приложении 1.

9. Стоимость проекта

Представлена  в Приложении 2.

10. Наличие интеллектуальной собственности

1. Категория   собственности:

- коммерческая  тайна, ноу-хау; 

2.  Планируется  получить патент на изобретение

3. Защита: оформление прав на результаты интеллектуальной деятельности, лежащие в основе настоящего проекта, планируется осуществить в рамках выполнения НИОКР (в смете предусмотрены соответствующие затраты).

4. Охрана прав  в России и/или в других странах:  подача заявки на регистрацию  изобретения в других странах  не планируется

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ  ПРОЕКТА

 

4. Научно-техническая часть проекта

 

Автоматизированная информационно-измерительная система контроля, учета и управления энергоресурсами предназначена для сбора, обработки, хранения и отображения данных о потребленных энергоресурсах и в комплексе позволяет решать следующие задачи:

• автоматизация процессов сбора, обработки и хранения данных с территориально распределенных узлов учета;
• мониторинг поступления и потребления энергоресурсов;
• технический учет и анализ потребления энергоресурсов;
• интеграция существующих систем учета энергоресурсов в единое информационное пространство.

Архитектура системы

Система представляет собой единый аппаратно-программный  комплекс, реализующий многоуровневую модель построения архитектуры системы.

Полевой уровень состоит из датчиков температуры, расхода, давления и счетчиков электрической энергии, основное назначение которых заключается в измерении параметров потребляемых энергоресурсов и электроэнергии в режиме реального времени и передаче этих данных на контроллерный уровень.

Контроллерный уровень предназначен для сбора данных с датчиков и приборов полевого уровня, унификации сигналов и передачи данных на уровень АИИС.

Уровень АИИС предназначен для организации приема и интеграции данных с контроллерного уровня, ведения архива данных, визуального представления пользователям данных в виде мнемосхем, списков, трендов и передачи данных на верхний уровень системы.

Данный уровень  включает в себя интеграционный сервер базы данных уровня АИИС и автоматизированные рабочие места технологического (диспетчерского) персонала производственных участков и цехов предприятия.

Уровень MES-системы является верхним уровнем системы и состоит из сервера базы данных уровня MES, сервера web-приложений и автоматизированных рабочих мест специалистов цехового уровня управления (АРМ главного энергетика, АРМ электрика, АРМ диспетчера энергослужбы и т.д.).

 

Программное обеспечение

Программное обеспечение  системы состоит из следующих  подсистем:

• подсистема мониторинга потребления энергоресурсов;
• подсистема технического учета и анализа потребления энергоресурсов;
• подсистема мониторинга потребления энергоресурсов.

Подсистема  мониторинга потребления энергоресурсов реализована на уровне АИИС и позволяет контролировать работу объектов систем энерго-, электроснабжения цеха или производственного участка в режиме реального времени.

Классические  функции сбора, обработки, хранения и передачи данных на этом уровне реализованы  на основе программного комплекса «Парадигма»  и СУБД Microsoft SQL Server.

Программное обеспечение автоматизированных рабочих мест (АРМ) технологического персонала разработано на базе Flash-технологии с использованием архитектуры «клиент-сервер». АРМ технологического персонала не требует установки дополнительных программных средств - для пользователей системы все экранные формы открываются в виде обычных web-страниц с помощью стандартных браузеров, например, Microsoft Internet Explorer.

В рамках АРМ  технологического персонала функционирует  нескольких мнемосхем:

Основная мнемосхема для отображения общего состояния контролируемых объектов и значений наиболее важных параметров систем энерго-, электроснабжения цеха или участка.

Мнемосхемы  для детального отображения информации по отдельному направлению, например, водоснабжение, электроснабжение, энергоснабжение.

Дополнительно в АРМ могут входить мнемосхемы с отображением общецеховых вспомогательных  систем, например, приточные установки.

АРМ технологического персонала реализует следующие  функции:

• контроль состояния оборудования энергосистем участка или цеха;
• контроль основных параметров потребляемых энергоресурсов (давление, температура, расход);
• выявление и регистрация событий и аварий в системе (ведение протокола событий);
• индикация отклонений контролируемых величин верх допустимого диапазона значений;
• построение текущих и архивных трендов.

Подсистема  технического учета и анализа  потребления энергоресурсов

Подсистема  технического учета и анализа  потребления энергоресурсов реализована  на уровне оперативного управления производством (MES) и ориентирована на решение задач оперативного внутрицехового учета, контроля, планирования и анализа потребления энергоресурсов.

Прием, накопление и обработка данных на этом уровне реализуется на основе программного комплекса «MES. Энергоучет», программы  по организации межуровневого обмена данными OPC-Exchanger и СУБД Microsoft SQL Server.

Клиентская  часть системы построена на основе Интернет-технологии ASP.NET с использованием архитектуры «клиент-сервер» и  предъявляет минимальные требования к АРМ. Вся работа с системой для пользователя осуществляется через стандартный интернет-браузер Microsoft Internet Explorer.

Автоматизированные  рабочие места специалистов цехового уровня управления обеспечивают решение  следующих задач:

• технический учет поступления и потребления энергоресурсов;
• технический учет поступления и потребления электроэнергии;
• оперативное планирование потребления энергоресурсов;
• расчет энергетических балансов;
• расчет удельных норм расхода энергоресурсов;
• анализ потребления энергоресурсов (план, факт, отклонение);
• учет работы основных технологических агрегатов и энергетического оборудования;
• формирование отчетной документации;
• ведение нормативно-справочной информации (НСИ).

Дополнительные  возможности

По согласованию с Заказчиком предлагаемая система  контроля, учета и управления энергоресурсами может быть интегрирована в корпоративную информационную систему (КИС) либо послужить основой для создания центральной диспетчерской, обеспечивающей централизованный мониторинг потребления и учета энергоресурсов всего предприятия.

Преимущества  решения

• Возможность создания единого информационного пространства для решения всего комплекса задач управления энергопотреблением в масштабах предприятия.
• Широкий спектр задач, решаемых в рамках системы.
• Обеспечение доступа к требуемой информации всем заинтересованным пользователям с соблюдением необходимого уровня информационной безопасности по всей иерархии предприятия.

Этапы разработки

Наши специалисты  выполняют весь комплекс работ по внедрению автоматизированных систем контроля, учета и управления энергоресурсами на предприятии, включающий:

1. Проведение обследования.
2. Разработка Технического задания на систему.
3. Выполнение проектных работ на разработку системы и диспетчерской (если существует такая необходимость).
4. Выполнение проектных, строительно-монтажных работ по линиям передачи между контролируемыми пунктами и центральными серверами учета.
5. Проектирование и монтаж СКС (структурированной кабельной системы) в подразделениях.
6. Поставка оборудования для системы (датчики, счетчики электроэнергии, УСПД, PLC-коммуникаторы, программное обеспечение).
7. Поставка компьютерного оборудования (коммуникационные серверы, серверы баз данных, рабочие станции, источники бесперебойного питания и т.д.).
8. Разработка программного обеспечения.
9. Строительно-монтажные работы.
10. Пусконаладочные работы.
11. Гарантийное обслуживание.
1. Научно-техническая задача, на решение которой направлен проект

 

Для крупных  промышленных и горных предприятий  в условиях современного энергорынка  актуальной задачей является составление  достоверной заявки для электроснабжающей организации на потребление электроэнергии на некоторый срок вперед, позволяющей уменьшить финансовые издержки, связанные с отклонениями фактического потребления электроэнергии от заявленного. Как правило, в соответствии с условиями договора электроснабжения, предприятие-потребитель обязано ежегодно предоставлять заявку на плановое потребление электроэнергии с разбивкой по месяцам и почасовой детализацией. В связи с этим, у предприятия-потребителя возникает задача краткосрочного и среднесрочного прогнозирования потребления электроэнергии с упреждением один календарный месяц и детализацией один час.