【正文】 MS 系統(tǒng)） 采用分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的一次能源和二次能源及余熱利用等實(shí)現(xiàn)了分散控制和集中管理，為使煤氣、電力、蒸汽等諸多能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換、互為補(bǔ)充，節(jié)能運(yùn)行，建立了系統(tǒng)硬件、軟件的有效基礎(chǔ)。 EMS 系統(tǒng)的歷年運(yùn)行，在能源介質(zhì)主要信息的采集、基礎(chǔ)自動(dòng)化和運(yùn)行監(jiān)控方面發(fā)揮著其不可替代的重要作用。然而， EMS 系統(tǒng)作為一個(gè)特大型在線監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)能源系統(tǒng)管理決策的支持能力有一定的局限性。主要表現(xiàn)在： （ 1） 各種管理報(bào)表的編制 方面。 EMS 系統(tǒng)完成的報(bào)表功能為固定格式的日?qǐng)?bào)、月報(bào)、準(zhǔn)點(diǎn)報(bào)等。能源中心技術(shù)人員在編制各種報(bào)表時(shí)，對(duì) EMS數(shù)據(jù)的利用還停留在閱讀 EMS 的打印報(bào)表，人工選擇、輸入供需月報(bào)編制所需的數(shù)據(jù)階段，對(duì)各種報(bào)表的使用停留在文件處理方式，實(shí)現(xiàn)各種報(bào)表的編制工作量大，對(duì)報(bào)表中積累的數(shù)據(jù)再利用率低，難以實(shí)現(xiàn)已有報(bào)表匯總數(shù)據(jù)的查詢和分析。 （ 2） 近期能介數(shù)據(jù)利用方面。 EMS系統(tǒng)對(duì)能源中心技術(shù)人員只提供幾種特定格式的數(shù)據(jù)查詢功能，而且，使用人員需對(duì) EMS 系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牧私?，能介?shù)據(jù)導(dǎo)出和再使用困難，所以，技術(shù)人員要利用這些數(shù)據(jù)做分析相當(dāng) 不便。 （ 3） 歷史能介數(shù)據(jù)利用方面。 EMS的數(shù)據(jù)備份為數(shù)據(jù)文件，有其特有的命名方法，文件內(nèi)數(shù)據(jù)以 EMS 定義的信號(hào)標(biāo)識(shí)加以區(qū)別。要了解這些數(shù)據(jù)的定義和文件的定義方式需要大量的時(shí)間，要利用這些數(shù)據(jù)做分析，更需要大量的編程工作。因此，能源中心技術(shù)人員對(duì) EMS 的歷史數(shù)據(jù)利用變得相當(dāng)困難。 （ 4） 對(duì)信息的覆蓋面方面。 EMS 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)寶鋼重要能介設(shè)備狀態(tài)的遙測(cè)、遙控和主要能介過(guò)程信息的采集。寶鋼中小型能源設(shè)備的操作仍為人工現(xiàn)場(chǎng)操作、對(duì)操作信息的記錄和管理為紙面形式，難以進(jìn)行設(shè)備操作情況的查詢和統(tǒng)計(jì)，缺乏對(duì)各種設(shè)備操作進(jìn)行科學(xué)管理的 有效手段。 建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性 從上一小節(jié)中對(duì)寶鋼能源中心管理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的分析可以看出，雖然寶鋼能源中心通過(guò) EMS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了寶鋼一次能源、二次能源及余熱利用等的集中控制監(jiān)測(cè)和管理，但 EMS 系統(tǒng)屬于監(jiān)控管理系統(tǒng)，其提供的信息和功能的主要面向能源中心調(diào)度室的現(xiàn)場(chǎng)操作人員，且定制報(bào)表、信息查詢以及數(shù)據(jù)分析等功能有限。為使能源中心 技術(shù)室人員也能夠有效地利用 EMS 系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗分析，為優(yōu)化能源利用和管理服務(wù)，必須按能源管理的需求，系統(tǒng)規(guī)劃、開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)，以滿足對(duì)能源運(yùn)行狀況 分析的需要，并進(jìn)一步為實(shí)時(shí)優(yōu)化能源運(yùn)行服務(wù)，而這個(gè)新的系統(tǒng)，就是能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)。 推而廣之，建立 能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng) ，對(duì)寶鋼之外的其它大型鋼鐵企業(yè)具有同樣重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需要。大型鋼鐵企業(yè)不僅面對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，隨著我國(guó)即將進(jìn)入 WTO，還將面對(duì)國(guó)外大型鋼鐵企業(yè)的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)壓力。能源成本在鋼鐵生產(chǎn)的成本中占有很大的比重。加強(qiáng)能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，提高能源的利用率，可以有效的降低成本，提高企業(yè)在世界鋼鐵市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 2） 企業(yè)決策支持的需要。對(duì)大型鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，它 的能源中心已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化和監(jiān)控層面的信息化。而它對(duì)于管理決策的支持有限，這樣會(huì)造成決策支持在能源系統(tǒng)方面的薄弱環(huán)節(jié)，使企業(yè)在降低能源成本時(shí)缺乏合理的切入點(diǎn)。 （ 3） 數(shù)據(jù)資源有效利用的需要。 EMS 系統(tǒng)記錄了寶鋼能源運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是企業(yè)的寶貴財(cái)富，通過(guò)對(duì)它的分析和發(fā)掘，可以發(fā)現(xiàn)重要的企業(yè)能源運(yùn)行規(guī)律。這些規(guī)律，無(wú)論在管理決策時(shí)，還是在系統(tǒng)的改造中，都有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 （ 4） 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的需要。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，對(duì)鋼鐵企業(yè)的環(huán)保提出了更高的要求。對(duì)鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，高能耗往往意味著高污染。 如果對(duì)能源系統(tǒng)加強(qiáng)科學(xué)管理，降低能耗，不但可以改善環(huán)境，而且可以降低環(huán)保方面的費(fèi)用。 能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo) 在鋼鐵企業(yè)的能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng) （以下簡(jiǎn)稱 ESEOS），通過(guò)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì) EMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行提取、處理，以便能源中心技術(shù)人員能及時(shí)生成適用的生產(chǎn)報(bào)表、曲線和對(duì)能源運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，為能源生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)人員優(yōu)化能源系統(tǒng)運(yùn)行方式提供決策支持；系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息無(wú)紙化歸檔管理，能介動(dòng)力系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備 運(yùn)行信息的計(jì)算機(jī)管理和查詢，這一功能的實(shí)現(xiàn)將提高能源管理系統(tǒng)的應(yīng)變處理能力，完善科學(xué)管理；系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)對(duì)各種能源介質(zhì)的主要標(biāo)志性數(shù)據(jù)提供靈活的查詢和分析手段，為對(duì)鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)挖掘和建模，為企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行能源系統(tǒng)宏觀管理提供決策支持，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 鋼鐵企業(yè)能耗分析概述 要實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗，另一個(gè)急待解決的問(wèn)題就是掌握科學(xué)、高效、可靠的能耗分析方法。 鋼鐵企業(yè)能耗分析的必要性 鋼鐵企業(yè)是耗能大戶，其能源消耗費(fèi)用包括一次能源費(fèi)用及二次能源轉(zhuǎn)換、加工、輸送 、回收等費(fèi)用約占鋼鐵生產(chǎn)總成本的 20% ~ 30%，而能源消耗又是生產(chǎn)總成本中可控制的關(guān)鍵部分。 高能耗不僅會(huì)導(dǎo)致高成本，也會(huì)造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染，嚴(yán)重影響鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 因此，通過(guò)能耗分析實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗就成為鋼鐵企業(yè)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)。 鋼鐵企業(yè)能耗分析的主要指標(biāo) 我國(guó)鋼鐵企業(yè)能源消耗指標(biāo)主要用噸鋼能耗表示。噸鋼能耗是反映鋼鐵企業(yè)能源消耗和能源利用狀況的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它能大致反映出鋼鐵聯(lián)合企業(yè)鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)水平、原材料條件和管理水平等。按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和國(guó)家冶金局的規(guī)定，我國(guó)噸 鋼能耗有反映企業(yè)能源消耗的噸鋼綜合能耗和用于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)間能耗對(duì)比的噸鋼可比能耗。 現(xiàn)有的鋼鐵企業(yè)能耗分析方法 現(xiàn)有的鋼鐵企業(yè)能耗分析方法包括工藝結(jié)構(gòu)分析法、層次分析法、對(duì)比分析法及 ep 分析法等，目前已經(jīng)有很多文獻(xiàn)針對(duì)這些能耗分析方法進(jìn)行了討論。但因?yàn)橛绊戜撹F企業(yè)能源消耗的因素很多，各因素之間的相互作用又非常復(fù)雜，而傳統(tǒng)的能耗方法或者計(jì)算太過(guò)復(fù)雜，或者根本無(wú)法解決能耗分析中的非線性問(wèn)題，因此，迫切需要為鋼鐵企業(yè)的能耗分析問(wèn)題提供新的智能化解決途徑。 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在鋼 鐵企業(yè)能耗分析中的應(yīng)用 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、人們需要解決的問(wèn)題的復(fù)雜性增加，直接從數(shù)據(jù)樣本中抽取經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ Fuzzy Neural Network）已得到越來(lái)越多的關(guān)注。模糊控制是從行為上模擬人的邏輯思維、推理和決策過(guò)程；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是從機(jī)理上模擬人的神經(jīng)系統(tǒng)的抑制、興奮和沖動(dòng)過(guò)程。模糊控制基于模糊語(yǔ)言描述的產(chǎn)生式規(guī)則；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制基于蘊(yùn)涵某種函數(shù)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為這兩種非解析性方法的結(jié)合體，在過(guò)程建模、模式識(shí)別和優(yōu)化控制等領(lǐng)域中，表現(xiàn)出了不同于傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢(shì)。 在鋼鐵企業(yè)能源消耗分析中應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，不僅能為能源消耗的影響因素作定量診斷，而且能對(duì)各影響因素作優(yōu)化設(shè)計(jì)，甚至還可以對(duì)各影響因素作出預(yù)測(cè)，這就能為鋼鐵企業(yè)的能源決策提供依據(jù)，這些，是其它很多研傳統(tǒng)究方法所不能及的。 本文的主要內(nèi)容與編排 本文針對(duì)我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)的高能耗問(wèn)題，以寶鋼為背景，提出了在鋼鐵企業(yè)的能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想，并進(jìn)一步論述了如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及 OLAP 技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)來(lái)建立該能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的解決方案。同 時(shí)，在對(duì)鋼鐵企業(yè)能耗指標(biāo)及能耗分析方法進(jìn)行系統(tǒng)介紹的基礎(chǔ)上，利用一種改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)影響鋼鐵企業(yè)綜合噸鋼能耗的因素進(jìn)行了一些剖析，為優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的提供了一些新的思路。 本文的具體內(nèi)容安排如下： 第一章 緒論 針對(duì)我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)的高能耗問(wèn)題，以寶鋼為背景，簡(jiǎn)要介紹了鋼鐵企業(yè)能源中心的地位和功能、在能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性以及鋼鐵企業(yè)能源消耗的分析指標(biāo)及分析方法，從而引出本文的研究目的及內(nèi)容安排。 第二章 鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 以寶鋼為例，在需求分析的基礎(chǔ)上，提出了鋼鐵企業(yè)能源管理與分析系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想，并比較詳細(xì)地介紹了各子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。 第三章 建立鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 介紹了與建立鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)以及 OLAP 技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)。 第四章 鋼鐵企業(yè)能耗指標(biāo)及能耗分析方法概述 以寶鋼為例，介紹了鋼鐵企業(yè)能耗分析的意義，并對(duì)現(xiàn)有的各種能耗分析方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的敘述。 第五章 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗分析中的應(yīng)用 簡(jiǎn)要介紹了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 理論，并以寶鋼為例介紹如何將一種改進(jìn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的 ep 分析法中，對(duì)影響鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的各項(xiàng)因素進(jìn)行了剖析，為鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗工作提出了一種新型的分析與決策方案。 第六章 總結(jié)與展望 對(duì)本文內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，指出將來(lái)的發(fā)展方向。 第二章 鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在緒論中，我們已經(jīng)討論了在鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)代化能源中心建立能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的必要性和建設(shè)目標(biāo)。本章中，我們將以寶鋼為例，進(jìn) 一步討論我國(guó)大型鋼鐵企業(yè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 需求分析 通過(guò)與寶鋼能源部技術(shù)人員之間的密切合作和對(duì)能源運(yùn)行現(xiàn)狀的深入分析，確定了寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的信息及功能需求如下： ? 實(shí)現(xiàn)能介系統(tǒng)運(yùn)行方式變更信息聯(lián)機(jī)處理，并進(jìn)行歸檔管理；實(shí)現(xiàn)能介動(dòng)力系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息查詢，提高能源系統(tǒng)調(diào)度的應(yīng)變處理能力，完善科學(xué)管理。 ? 運(yùn)用先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)寶鋼的重要能源數(shù)據(jù)進(jìn)行集中有效管理，生成適用的生產(chǎn)報(bào)表、曲線。 ? 實(shí)現(xiàn)對(duì)各種主要能源數(shù)據(jù)的在線聯(lián)機(jī)分析處理（ OLAP）。 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 基于緒論中提到的問(wèn)題及上述系統(tǒng)需求分析，確定寶鋼能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想如下： ? 整體規(guī)劃，充分發(fā)揮和利用現(xiàn)有硬件和軟件系統(tǒng)的作用，減少不必要的經(jīng)濟(jì)投入，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性、近期目標(biāo)與長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)的結(jié)合。 ? 分布實(shí)施，利用分布式服務(wù)器 /客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立規(guī)范、開(kāi)放、安全可靠的人機(jī)交互系統(tǒng)。 ? 密切交互，在需求分析和系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中不斷與能源中心的工作人員進(jìn)行交流，以期盡可能減少系統(tǒng)的更新次數(shù)。 ? 用戶滿意，使系統(tǒng)能夠充分符合用戶需求，從而實(shí)現(xiàn)最佳的工作效率與經(jīng)濟(jì)效益。 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 寶鋼能源分析管理系統(tǒng)主要由三大部分組成（如圖 所示）： （ 1） 任務(wù)單與管網(wǎng)子系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)能源中心各種能介系統(tǒng)任務(wù)單信息的無(wú)紙化傳送與歸檔管理；實(shí)現(xiàn)停復(fù)役申請(qǐng)單的無(wú)紙化傳送與歸檔管理；利用管網(wǎng)圖將各動(dòng)力管網(wǎng)設(shè)備運(yùn) 信息記入數(shù)據(jù)庫(kù)并提供查詢。 （ 2） 報(bào)表子系統(tǒng)： 為用戶提供燃?xì)?、電力、熱力、氧氮?dú)逅膫€(gè)專業(yè)和供需月報(bào)、管理月報(bào)、調(diào)度日?qǐng)?bào)三個(gè)層次的報(bào)表查詢及編制功能。同時(shí)，能夠根據(jù)用戶的要求隨時(shí)導(dǎo)入 EMS 的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生累計(jì)月報(bào)，生成圖表曲線或歸檔當(dāng)日、當(dāng)月的數(shù)據(jù)。 （ 3） OLAP 子系統(tǒng)：建立寶鋼能 源數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，提供瀏覽和查詢寶鋼能源數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)的能源管理和 OLAP 系統(tǒng)。 圖 ESEOS 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 寶鋼能源運(yùn)行分析管理系統(tǒng) 任務(wù)單及管網(wǎng)圖聯(lián)機(jī)處理系統(tǒng) 報(bào)表及圖表曲線系統(tǒng) 能源OLAP系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、 SQL Server 、 VB、 PB、應(yīng)用軟件支撐系統(tǒng) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)能源運(yùn)行管理與分析系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)，它支持信息資源共享和分布式處理。本系統(tǒng)采用客戶機(jī) /服務(wù)器模式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)主要執(zhí)行下述四項(xiàng)功能： 第一個(gè)功能是監(jiān)視全廠能源供求情況，并立即用數(shù)字表格或圖的形式顯示出來(lái)，與此同時(shí)，把 收到的數(shù)據(jù)信息迅速整理出供第二、第三功能所需的計(jì)算原始數(shù)據(jù)。需要時(shí)，它還將根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，回歸出能耗變化的方程式報(bào)出能源供求的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，這種回歸和預(yù)測(cè)很重要。能源中心根據(jù)回歸式可以明確哪些功能或能耗部門(mén)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，變化快，幅度大，經(jīng)濟(jì)損失大（或因勢(shì)利導(dǎo)可取得大的收益），因而必須迅速處理。利用預(yù)測(cè)功能，可以在問(wèn)題剛剛出現(xiàn)或即將出現(xiàn)時(shí)，預(yù)知到發(fā)出調(diào)度指令時(shí)，問(wèn)題將發(fā)展到什么程度，按此做出調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)度達(dá)到快速處理的目的。一個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各耗能工序和供能部門(mén)需監(jiān)測(cè)的有數(shù)百甚至上千個(gè)測(cè)試點(diǎn)，如每小時(shí)監(jiān)測(cè)一邊連同數(shù) 據(jù)整理。 第二個(gè)功能是編制年、季、月及日能源供求計(jì)劃。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃做出能源供H P N e t S e r v e r L H 3 0 0 0E S E