瓦楞紙制造過程能耗監控物聯網關鍵技術研究
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3.1 數據采集與監控系統
數據采集與監控系統是以計算機為基礎的生產過程監控與調度系統，它可以對現場設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，使用對象是現場監控操作人員。WinCC是西門子公司出品的人機界面數據采集與監控系統，完美支持西門子自動化設備。WinCC用于實現過程的可視化，提供強大的組態和過程開發組件，使開發人員能快捷地開發出可供操作員使用的圖形用戶界面。WinCC允許過程以圖形化的方式顯示在屏幕上，每次過程中的狀態發生改變，都會更新顯示；允許操作員控制過程，例如：可以從圖形界面預先定義設置值或開關閥；允許設置過程狀態臨界值，一旦超出，將自動發出報警信號。
3.2 基于物聯網的先進能源管理系統
能源管理系統由任務單與管網子系統、報表子系統及OLAP(聯機分析處理)子系統組成。系統采用分布式客戶彬服務器體系結構，有機地運用了先進的系統技術、計算機技術、數據庫技術、網絡技術及OLAP技術，實現了對能源中心內各種能介系統運行方式變更信息和各種動力管網設備運行信息的無紙化歸檔管理與查詢功能，集成了對各種計劃、管理、決策類報表的編制與查詢功能。
采用物聯網技術，可以以較低的安裝、維護成本實現對各類大量能源介質的在線監測，構建現場數據采集后傳遞給數據傳輸服務器的工業網絡，實現大量信息的在線采集、實時傳輸。通過有線或無線方式，將能源管理中心所需的能源數據采集進入系統，供監視、報警、數據分析、數據計算、數據統計等用。
在基于物聯網的先進能源管理系統中，通過傳感器感知生產過程、電力系統、動力系統、給排水系統等的能源介質信息，通過射頻識別(FRID)技術實現物料等的信息感知，構建整個能源管理系統的信息感知平臺，并實現海量信息的傳輸；結合基于智能信息處理的中間件技術對應用過程中存在的海量數據進行處理，支持多協議轉換和信息集成，為能源調度和監控提供數據支持。
3.3 能源動態平衡和優化調度方法的研究
利用計算機網絡、數據庫、數據倉庫等先進的計算機技術，對能源管理系統(EMS)的數據資源進行提取、處理，對能源的使用實時動態調整；對蒸汽使用的影響因素進行建模；對蒸汽使用的影響因素進行構序分析；用模糊神經網作供銷等量平衡預測分析；以管網和單元模型為基礎，將調度問題描述為數學規劃形式，用戶需求為相應的目標函數，利用多目標線性數學規劃方法，求解最優值，實現能源動態平衡和優化調度。
系統基于調度單元預測模型和能源網絡模型，綜合考慮了分級能源利用思想，自動將優化調度問題表述為大規模數學規劃的形式，進一步將數學規劃表達式化為線形數學規劃問題，使用原始對偶內點法進行求解。綜合考慮煤氣、蒸汽、電力三大能源的調度，在保證能源穩定供給和生產安全運行的前提下，提高能源綜合利用效率。對于煤氣、蒸汽能源，減少放散浪費；對于電力能源，有效錯開重要負荷的運行，削峰填谷，保證整體電力負荷相對穩定。
4 系統工作流程
瓦楞紙制造過程能耗監控物聯網系統的工作流程如圖所示。在公司總部設立中心服務器，采用光纖接入，采用防火墻與外界進行隔離，確保網絡安全性。在企業各廠房需要進行監測的能源流程節點設置相應的智能傳感器和射頻識別監測器，包括瓦楞紙生產線成套設備、生產過程節點、計量裝備以及耗能的監測設備；通過無線傳感器網絡將能源流程中監測的相關數據信息發送到數據中心服務器，存于海量數據倉庫；經知識發現和數據挖掘，實現用能單位能源數據的統計、匯總和分析。
系統工作流程
目前，節能降耗系統方案舊。有以下幾種：
1)總量管理：現場沒有安裝傳感器，根據能源購人總量和使用時間進行統計。
2)人工管理：現場安裝有傳感器，但是沒有數據采集設備。由于現場儀表都比較老舊，不具有通信或其他輸出方式。
3)獨立管理：重點設備有配套的監控設備，例如：鍋爐有獨立的監控系統，監控鍋爐的壓力、溫度、蒸汽、水等。
綜上所述，瓦楞紙制造過程能耗監控物聯網系統具有如下優勢：
1)完善能源信息的采集、存儲、管理和能源的有效利用：
2)在公司層面對能源系統采用分散控制和集中管理；
3)優化管理流程，建立客觀能源消耗評價體系；
4)減少能源系統運行成本，提高勞動生產率；
5)提高對全廠性能源事故反應能力；
6)節約能源和改善環境。
6 結束語
將物聯網技術引入到瓦楞紙制造過程能耗監控的具體工作中，充分利用物聯網的分層技術對能耗感知和檢測，進而得到科學可信的基礎數據。采集的數據通過WICN-H，光纖，Zig Bee，GPRS／CDMA，EVDO／WiFi等網絡傳輸方式，由數據導人服務傳送到能耗監測管理平臺，實現對全系統的管理，以及能耗數據的儲存、加工、查詢、分析等高級能源管理功能，極大地提高了能源管理與節能運行水平，滿足了“集中管理、集中監控、集中維護”和相關要求。(end)
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