Кордюкова Екатерина Александровна

Темпы использования как возобновляемых, так и невозобновляемых ресурсов ускоряются из года в год. Однако, большинство ресурсов исчерпаемы и требуют рационального использования. В связи с этим в последние де-сятилетия интенсивно развиваются и применяются различные ресурсосберегающие технологии, обеспечивающие производство продукции с минимально возможным потреблением топлива и других источников энергии, а также сырья, материалов, воздуха, воды и прочих ресурсов для технологических целей.

За историю развития человеческого общества потребление энергии, в расчете на одного человека, возросло более чем в 100 раз. Через каждые 10 -15 лет мировой уровень потребления энергии практически удваивается. В то же время запасы традиционных источников энергии — нефти, угля, газа исто-щаются. Кроме того, сжигание ископаемых видов топлива приводит к нараcтающему загрязнению окружающей среды. Поэтому становится очень важным получать энергию с использованием экологически чистых технологий. В себестоимости многих продуктов значительную долю составляют затраты на энергию, в связи с чем, внедрение энергоэффективных технологий могло бы повысить их конкурентоспособность.

1. Актуальность темы

Известно множество методов сбережения энергии. Мониторинг и анализ потребления энергоресурсов является наиболее актуальным на данный момент, так как человечество перешло в эру IT, системы мониторинга стали доступными и их использование не составляет особого труда.

Магистерская работа посвящена актуальной научной задаче разработки математической модели анализа энергозатрат промышленного предприятия, направленного на экономию тоепливно-энергетических ресурсов, а так же интеграция её в систему мониторинга OpenJEVis.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является разработка математической модели анализа энергобаланса промышленного предприятия

Основные задачи исследования:

  1. Рассмотрение основных показателей энергобаланса предприятия.
  2. Анализ основы построения информационной системы.
  3. Поиск подобных характеристик существующих систем мониторинга.
  4. Разработка математической модели анализа баланса предприятия.
  5. Сопоставление полученных данных матмодели и фактических показаний.

Объект исследования : топливно-энергетические ресурсы предприятия

Предмет исследования : математическая модель в среде программирования Delphi

10 стр., 4905 слов

Модемы: назначение, сравнительный анализ моделей, принцип работы, ...

... доступны к прочтению с любого третьего факса. К сожалению, в модеме отсутствует разъем для подключения телефона. Установка и настройка не вызывает проблем, так как поддерживается технология Plug-and-Play. В ... темой для исследований, так как предоставляет практически не ограниченные возможности для доступа к информации по всему миру. 2.1 Назначение модема 2.1.1 Что такое модем? Модем (Modem) - ...

3. Анализ энергобаланса промышленного предприятия

Энергетический баланс промышленного предприятия является наиболее важной характеристикой энергетического хозяйства предприятия. Он составляется с целью выявления всех резервов экономии энергоресурсов.

Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии в производстве.

Энергобаланс является отражением закона сохранения энергии в условиях конкретного производства. Энергетический баланс (энергобаланс) состоит из приходной и расходной частей. Приходная часть энергобаланса содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей (ископаемое топливо и ядерное горю-чее, газ, пар, вода, воздух, электрическая энергия).

Расходная часть энергобаланса определяет расход энергии всех видов во всевозможных ее проявлениях, потери при преобразовании энергии одного вида в другой при ее транс-портировке, а также энергию, накапливаемую (аккумулируемую), в специальных устройствах (например, гидроаккумулирующих установках).

Как и в любых других балансах, например, бухгалтерских, приходная и расходная часть энергобаланса должны быть равны.

Энергетический баланс показывает соответствие, с одной стороны, суммарной подведенной энергией и, с другой стороны, суммарной полезно используемой энергией и ее поте-рями. При составлении баланса рассматриваются все виды потребляемой на предприятии энергии: электроэнергия, газ, мазут, вода, пар и т.п. Потребление энергии на все цели на каждом участке предприятия измеряется количественно, кроме того, оцениваются и поте-ри энергии. Составление баланса производится на основе данных о фактическом потреблении энергии на конкретных участках данного предприятия (двигатели, электрооборудование, освеще-ние и т.д.).

Для получения такой информации используются специальные приборы – счетчики электроэнергии, газа, пара, воды и пр. Изучение энергетических балансов дает возможность установить фактическое состояние использования энергии, как на отдельных участках предприятия, так и на предприятии в целом. Энергетический баланс позволяет сделать выводы об эффективности работы предприятия. После закрытия баланса должны быть выявлены точки, участки на предприятии, где можно сэкономить энергию. В зависимости от вида и количества энергоносителей баланс может быть частным, составленным только для одного энергоносителя, либо сводным энергетическим балансом, составленным по суммарному потреблению всей используемых на предприятии энергетических ресурсов. При составлении частных энергетических балансов количественное измерение энергоносителей производится в джоулях (Дж, МДж, ГДж), киловаттчасах (кВт?ч), тоннах условного топлива (т.у.т.).

При составлении сводного энергетического баланса измерение различных энергоресурсов и энергоносителей производится в тоннах условного топлива. Основными видами энергии, потребляемой в промышленности, городском и сельском хозяйстве, являются тепловая и электрическая энергия. Поэтому составляют частичные энергобалансы – тепловые и электрические. Рассмотрим особенности составления электробалансов. В условиях действующих предприятий энергобалансы составляются для отдельных агрегатов или их групп, цехов и предприятий в целом. На основе электробалансов выносится объективное суждение о качестве использования электрической энергии на данном предприятии, в производственных подразделениях или энергоемких агрегатах, выявляются возможности сокращения непроизводительного расхода электроэнергии, ее потерь, в результате чего планируются мероприятия по улучшению электроиспользования. Различают три основных вида электробалансов:

4 стр., 1684 слов

Энергетические балансы

... рациональному использованию энергии на предприятии. Схема материальных и энергетических потоков сопровождается описанием видов и параметров энергоносителей, состояния использования вторичных энергетических ресурсов, системы учета и контроля расхода энергии и энергоносителей. Анализ энергетического баланса состоит ...

1) фактические, отражающие сложившиеся в цехе или на предприятии производственные условия;

2) нормализованные, учитывающие возможности рационализации и оптимизации электропотребления и снижения потерь в механизмах и электрических сетях;

3) перспективные, составляемые с учетом прогнозируемого развития производства и его качественных изменений на ближайший период (до 5 лет) или на более длительный срок.

Анализ энергетического баланса состоит в качественной и количественной оценке со-стояния энергетического хозяйства предприятия. Анализ использования энергоносителей может быть произведен путем сравнения факти-ческих показателей с нормативными, фактическими за предыдущий период, перспектив-ными, аналогичными на других предприятиях. При этом сравнение показателей должно проводиться с учетом условий сопоставимости (при одинаковых объемах производства, составе и качестве продукции и т.п.).

Эффективность использования энергии в установке можно характеризо-вать коэффициентом полезного действия (КПД), который определяется по формуле:

h = Эпол / Эподв,

где Эпол — количество полезно использованной энергии;

  • Эподв – количество подведенной энергии.

При оценке эффективности использования энергоресурсов на предприятии суммируются как количество использованной, так и количество подведенной энергии на всех установ-ках для различных видов энергоносителей. В результате изучения энергетического баланса производится оценка такого важного по-казателя эффективности энергоиспользования, как удельный расход энергии на производ-ство продукции.

4.Системы мониторинга энергобаланса предприятия

Поставляемые разработчиками оборудования программы чаще всего не дают возможности интеграции данных, получаемых из множества источников разных типов. Создание комплексных систем мониторинга и учета энергопотребления – это актуальная задача, которая предусматривает разработку программно-аппаратных комплексов, предназначенных для решения взаимосвязанных задач сбора, обработки и архивации данных о функционировании сложных систем, включающих различные источники и потребителей энергоресурсов.

Несмотря на многообразие существующих решений можно выделить общие для всех функции, подходы к реализации. Практически все продукты включают программные компоненты для выполнения следующих функций:

  • телеметрический контроль режимов работы электрических, тепловых и газовых сетей, энергетического оборудования, систем тепло- и водоснабжения;
  • пределение параметров энергопотребления, подлежащих контролю;
  • автоматический сбор данных с приборов учета;
  • оперативный контроль поступающих данных и фиксация нештатных — ситуаций по установленным критериям;
  • формирование ретроспективных (исторических, или темпоральных) данных в архивах различной дискретности;
  • отображение оперативных и ретроспективных данных в виде мнемосхем, графиков, таблиц, гистограмм;
  • создание и ведение отчетных форм, генерация отчетов и вывод данных на печать, архивация документов;
  • информационный обмен между компонентами системы;
  • ретрансляция данных, организация информационного обмена со смежными системами;
  • администрирование комплексов, баз данных. [ 1 ]

Кроме того, в зависимости от их назначения, системы могут включать также компоненты для решения других задач, в частности, расчет удельных затрат энергоносителей, вывод сигналов управления технологическим оборудованием и пр.

5 стр., 2075 слов

PDM системы управления информацией об изделиях в процессе производства» ...

... удобного и расширенного архива этих объектов. Модуль Workflow Management («Управление технологиями») позволяет создать базу данных о проведении работ, помогает руководить процессами ... системы третьего поколения Идея внедрения систем управления информацией об изделии продолжала активно развиваться. Ведущие системные разработчики представляли проекты систем, затрагивающих любую информацию о ...

На основе получаемых данных может быть выполнена идентификация энергоемких устройств и процессов для выработки решений, направленных на повышение эффективности энергопотребления.

Программная часть большинства комплексов представляет собой клиент-серверные системы, включающие программное обеспечение нескольких уровней. Можно выделить следующие компоненты:

— Модуль опроса, решающий задачи сбора информации, получаемой от контроллеров, кодовых счетчиков электроэнергии и расходомеров (теплосчетчиков) и пр. Здесь осуществляется конфигурирование и настройка связи с оборудованием различных производителей. Обычно используются стандартизированные интерфейсы для подключения к источникам разных типов.

— Модуль ведения баз данных (БД), выполняющий функции доступа к БД, ведущий запись полученной информации в БД и предоставляющий доступ к ней средствам анализа данных, репортинга. Для обеспечения переносимости доступ к БД осуществляется с использованием методов доступа, независимых от конкретных СУБД (на основе ODBC, ADO.NET и т.п.).

— Модуль оперативного контроля, отвечающий за контроль поступления, целостности получаемых данных, проверка выполнения граничных условий. Получаемые данные визуализируются в реальном времени, на их основе строятся графики, диаграммы. Этот модуль выполняет также функции оперативного мониторинга событий системы, формирования в реальном времени тревожных сообщений пользователям системы, журнализации событий (записи аварийных событий, аудит которых ведется в системе в соответствии с заданными критериями, в специальный журнал).

Может осуществляться рассылка сообщений во внешние приложения по локальной сети, электронной почте, через SMS и т.п.

— Модуль администрирования, предназначенный для решения задач администрирования, резервного копирования и восстановления БД, управления правами пользователей. Кроме того, во многих системах имеются средства для конфигурирования структуры получаемых от источников данных.

— Модуль репортинга, выполняющий функции анализа данных и генерации отчетов в соответствии с формами (шаблонами) имеющимися в системе или задаваемыми пользователями. Обычно предусмотрены средства проектирования системы отчетности в соответствии с потребностями пользователей.

  • Модуль экспорта/импорта, выполняющий функции по интеграции с внешними системами (передача/прием информации) в различных форматах (XML, XLS и пр.).[ 2 ]

Многие системы предусматривают ручное заполнение недостающих данных, текущих и зафиксированных показаний счётчиков, состояний дискретных вводов и др. Еще одна функция – прогнозирование потребления энергоресурсов, а также аварийных ситуаций на основе архива статистики потребления и прогноза различных внешних факторов. Возможности систем расширяются за счет включения в их состав модулей планирования задач, для выполнения которых может быть задан график или периодичность. В качестве заданий могут быть запланированы работы по подготовке отчетов, передаче данных и т.п. Для повышения гибкости системы, ее возможностей, стандартная функциональность расширяется счет подключения программных компонентов сторонних разработчиков, предоставления возможности создания макросов, скриптов на языках программирования VBS, VBA и т.д. Многие системы позволяют настраивать не только формы отчетов, но и вид экранных форм с учетом специфики использования программного обеспечения, потребностей конкретных пользователей.

13 стр., 6182 слов

Разработка системы защиты информации на предприятии. Специальность: ...

... В экономической части работы рассчитаны затраты на проектирование системы защиты. 5 2 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИБ информационная безопасность НСД несанкционированный доступ СЗКИ средства защиты конфиденциальной информации АС автоматизированная система КИ кредитная история ...

4.1 Основы построения информационной системы.

Одна из основных проблем управления заключается в значительном возрастании темпов производственных процессов. Поэтому традиционные способы сбора, переработки информации и методы принятия решений не успевают отражать все изменения в производстве или фиксируют их с большим запозданием.

Это приводит к возникновению определённых неувязок в планировании, снабжении и обслуживании, снижает производительность общественного труда, ухудшает экономические показатели производства.

Использование экономико-математических методов и вычислительных средств позволяет создать комплексную человеко-машинную систему управления, в которой автоматизированы расчёты по обработке технико-экономической информации, а в ряде случаев и процессы принятия решений. Главная цель такой системы повышение эффективности производства при обязательном выполнении плановых заданий и рациональном использовании производственных мощностей, материальных трудовых и денежных ресурсов.

Процесс управления осуществляется путём непрерывного обмена информацией между элементами системы управления. При этом по характеру следует различать основные виды потоков информации: плановой, отчётной, нормативно-справочной и научно-технической.

Плановая информация осуществляет управляющее воздействие путём задания целей и внешних условий развития и функционирования объекта управления для обеспечения нормальной и целенаправленной деятельности объекта. По своему характеру плановая информация делится на директивную и рекомендательную. Директивная информация содержит задание в виде утверждённых планов, указаний, распоряжений и т.п., подлежащих обязательному выполнению. Рекомендательная информация не имеет обязательного характера, она раскрывает общее направление развития объекта и используется при выработке окончательного решения.

Отчётная информация характеризует состояние управляемого объекта за определённый период времени или на определённый момент времени. Отчётная информация со строгой периодичностью образует статистическую информацию. Отчётная информация всегда направлена снизу вверх по иерархической структуре управления.

Нормативно-справочная информация включает необходимые данные о внутренних и внешних условиях развития и функционирования объекта управления. К ним относятся технические условия, стандарты, инструкции, нормативы и другие сведения, необходимые для выработки оптимального решения.

12 стр., 5615 слов

Автоматизированные системы обработки информации и управления на предприятии

... подчиняются бухгалтерия и экономический отдел. Централизованная бухгалтерия (расчеты с контрагентами, ведение и обработка данных по всем ... развития системы торговых представителей входит создание и дальнейшее развитие: подсистемы оперативного обмена информацией между ... сеть. Организационная структура управления предприятием построена по линейно-функциональному принципу и представлена на рисунке ...

Научно-техническая информация в целом характеризует технический процесс в области методов и средств производства, новых видов сырья и материалов, новые социальные, экономические, культурные явления в развитии общества.

Информационные потоки независимо от своего содержания характеризуются следующими признаками: источником возникновения конкретными элементами системы управления, между которыми существует информационная связь; направлением; периодичностью возникновения; характером; взаимосвязью с другими видами информации; носителем информации; методом обработки; условиями хранения.

В общем случае информация должна удовлетворять следующим основным требованиям:

  • направленности чётко указывать источник возникновения и объекты, которые её используют;
  • достаточности быть исчерпывающей для принятия решений по управлению объектами;
  • достоверности удовлетворять принятым критериям качества, например иметь доверительные пределы, не превышающие заданного уровня погрешности;
  • сопоставимости позволять проводить сравнения объектов или исследовать их поведение в динамике;
  • стабильности сохранять неизменным экономическое содержание основных понятий, характеризующих сущность информации в течение длительного времени;
  • своевременности обеспечить поступление информации к отдельным объектам системы управления с периодичностью и в сроки, которые не нарушают нормального функционирования всей системы;
  • доступности позволять использовать централизованную информацию во всех необходимых случаях.

При построении рациональной информационной системы следует учитывать отмеченные выше требования.

4.2 Система мониторинга OpenJEVis

Система JEVis представляет собой базу данных на основе программного решения, предлагая возможность получения и обработки физических данных для всех видов мониторинга. Источником данных физически широко распространены и могут быть приобретены автоматизированные регистраторы данных (счетчики), системы управления технологическими процессами, а также из общие базы данных и данных, вводимые вручную пользователем.[ [5] ] Система контролирует, что все ключевые характеристики производственного процесса, которые определяют энергоэффективность, отслеживаются, измеряются и анализируются. В ключевые характеристики включаются, как минимум:

  • а) энергетический профиль;
  • б) значительное энергопотребление;
  • в) эффективность рабочего плана по достижению поставленных целей и задач.

Данные мониторинга и измерений регистрируются. Организация проверяет, что все оборудование, которое используется для мониторинга и измерений, предоставляет достоверные данные, которые могут быть получены вновь. Данные калибровки сохраняются. Результаты мониторинга и измерений сохраняются.

Программное обеспечение, которое используется для работы с базами данных мониторинговой системы, представляется собой:

1. JEGraph — универсальный инструмент для визуализации данных и операции сравнения.

16 стр., 7884 слов

Автоматизированная информационная система мониторинга производства

... информационную систему руководителя, экспертную систему и искусственный интеллект. Автоматизированная информационная система мониторинга — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Таким образом, автоматизированная информационная система мониторинга ...

Позволяет рассматривать и сравнивать кривые энергопотребления как за год, там и за каждый час с момента начала сбора информации.

2. JEConfig помогает пользователю настроить, редактировать и создавать новые реестры. Кроме того, импортирует, экспортирует и редактирует данные.

3. JEReport — генератор отчетов для системы JEVis. С JEReport вы можете получить информацию о периодически данных из базы JEVis. Для использования JEReport вы должны сначала создать файл шаблона и отчетности узла в JEConfig. В файле шаблона можно использовать определенные функции. Эти функции будут переведены на данные базы данных JEVis. С данным идентификаторы в отчетном узлов JEConfig.[[3] ]

Выводы

Цены на топливо постоянно возрастают (в основном это природный газ, который поставляется в Украину из России), что остро ставит проблему экономного расходования энергоресурсов, чем и обусловлен выбор темы исследования. Поэтому получение данных энергобаланса предприятия является весьма актуальным и требует внимания.

Создание комплексных систем мониторинга и учета энергопотребления предусматривает разработку программно-аппаратных комплексов, предназначенных для решения взаимосвязанных задач сбора, обработки и архивации данных о функционировании сложных систем, включающих различные источники и потребителей энергоресурсов.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабре 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sovremennyiy-energeticheskiy-monitoring/

  1. Калашников Е.А. Лядова Л.Н. Система мониторинга источников энергопотребления METAS Control // Материалы конференции «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2010. С. 183 185.
  2. Лядова Л.Н. Технология создания динамически адаптируемых информационных систем // Труды междунар. науч.-техн. конф. «Интеллектуальные системы» (AIS’07).

    Т. 2. – М.: Физматлит, 2007.

  3. Семинар на тему: „Энергоменеджмент и энергомониторинг“/Дипл.-инж. Томас Франк, Envidatec GmbH, Киев, 21.12.2012
  4. Электронный журнал энергосервисной системы «Экологические системы»/Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий,январь 2004.
  5. http://www.openjevis.org/projects/openjevis