【正文】 代化信息技術來建立該能源運行管理與分析系統(tǒng)的解決方案。按照國家統(tǒng)計局和國家冶金局的規(guī)定，我國噸 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)間能耗對比的噸鋼可比能耗。 如果對能源系統(tǒng)加強科學管理，降低能耗，不但可以改善環(huán)境，而且可以降低環(huán)保方面的費用。而它對于管理決策的支持有限，這樣會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)在降低能源成本時缺乏合理的切入點。 建立能源運行管理與分析系統(tǒng)的必要性 從上一小節(jié)中對寶鋼能源中心管理現(xiàn)狀及存在問題的分析可以看出，雖然寶鋼能源中心通過 EMS 系統(tǒng)實現(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度室的現(xiàn)場操作人員，且定制報表、信息查詢以及數(shù)據(jù)分析等功能有限。 EMS系統(tǒng)對能源中心技術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 EMS 系統(tǒng)有相當?shù)牧私猓芙閿?shù)據(jù)導出和再使用困難，所以，技術人員要利用這些數(shù)據(jù)做分析相當 不便。 寶鋼能源中心的主要功能可概括為： （ 1） 根據(jù)鋼鐵生產計劃編制能源供需計劃； （ 2） 對各種能源進行潮流監(jiān)視和供需調整； （ 3） 對重要的能源設備進行遙測、遙控操作，實 現(xiàn)集中操作管理； （ 4） 通過聯(lián)絡指令裝置對各生產廠、各能源設備生產崗位、能源設備巡檢人員進行業(yè)務聯(lián)系和發(fā)布調整指令，使能源設備合理運轉，充分而高效地利用各種能源； （ 5） 能源系統(tǒng)發(fā)生異常和事故時，進行能源系統(tǒng)緊急調整處理，防止事故擴大，保證生產和設備的安全；一旦發(fā)生全廠性的事故（如臺風、火災、大潮汛）時，能源中心還可以起到防災指揮中心的作用； （ 6） 能源中心的計算機進行能源信息采集處理、監(jiān)視報警、預測控制等工作，并制作和打印各種能源生產報表； （ 7） 收集廠內、外的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和定點氣象觀測數(shù)據(jù)。為此寶鋼設立了能源中心。寶鋼生產所需的能源介質有電力、水、重油、各種煤氣、蒸汽、氧、氮、氬等 17 種，能源介質的流程見圖 所示。 要解決鋼鐵企業(yè)的高能耗問題，目前迫切需要解決的兩個問題是： ? 建立現(xiàn)代化的能源中心 所謂現(xiàn)代化的能源中心，是集能源管理與能源系統(tǒng)工程、計算機技術與網絡通訊技術、軟件工程與人工智能等于一體的現(xiàn)代化能源管理 手段，也是一種利用先進的電子、信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的有力工具。它可以通過高速數(shù)據(jù)網在線采集能源數(shù)據(jù)，利用電子計算機統(tǒng)一管理企業(yè)的能源購入、轉換、分配和使用諸環(huán)節(jié)，監(jiān)視能源設備的安全運行，實時進行能源介質的工序調度平衡工作，綜合實現(xiàn)企業(yè)的能源需求預測、優(yōu)化分配、合理利用、計劃平衡、自動控制和決策分析，從而能夠行之有效地為鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗工作服務。能源介質管網遍布全廠，線路長達數(shù)百公里，供應生產的能源介質晝夜不息、變化頻繁，形成了能源介質系統(tǒng)性強、產供用同時完成、等量平衡困難、運行動態(tài)變化復雜、信息量大等特征，而且能源產供用具有連續(xù)型流程業(yè)的特點。能源中心集計算機技術、系統(tǒng)工程、網絡通訊及管理科學于一體，采用現(xiàn)代化方法，對二次能源的發(fā)生設備和能 源使用進行集中統(tǒng)一的系統(tǒng)管理。 寶鋼能源中心的管理現(xiàn) 狀與存在問題 寶鋼能源中心的 實時監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)（ EMS 系統(tǒng)） 采用分布式計算機網絡系統(tǒng)，對鋼鐵企業(yè)各生產環(huán)節(jié)所需的一次能源和二次能源及余熱利用等實現(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實現(xiàn)相互轉換、互為補充，節(jié)能運行，建立了系統(tǒng)硬件、軟件的有效基礎。 （ 3） 歷史能介數(shù)據(jù)利用方面。為使能源中心 技術室人員也能夠有效地利用 EMS 系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進行能耗分析，為優(yōu)化能源利用和管理服務，必須按能源管理的需求，系統(tǒng)規(guī)劃、開發(fā)新的系統(tǒng)，以滿足對能源運行狀況 分析的需要，并進一步為實時優(yōu)化能源運行服務，而這個新的系統(tǒng)，就是能源運行管理與分析系統(tǒng)。 （ 3） 數(shù)據(jù)資源有效利用的需要。 能源運行管理與分析系統(tǒng)的建設目標 在鋼鐵企業(yè)的能源中心建立能源運行管理與分析系統(tǒng) （以下簡稱 ESEOS），通過利用計算機網絡、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫等先進的計算機技術，對 EMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源進行提取、處理，以便能源中心技術人員能及時生成適用的生產報表、曲線和對能源運行狀況進行分析，為能源生產專業(yè)技術人員優(yōu)化能源系統(tǒng)運行方式提供決策支持；系統(tǒng)同時實現(xiàn)能介系統(tǒng)運行方式變更信息無紙化歸檔管理，能介動力系統(tǒng)管網設備 運行信息的計算機管理和查詢，這一功能的實現(xiàn)將提高能源管理系統(tǒng)的應變處理能力，完善科學管理；系統(tǒng)還實現(xiàn)對各種能源介質的主要標志性數(shù)據(jù)提供靈活的查詢和分析手段，為對鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)運行進行深入的數(shù)據(jù)挖掘和建模，為企業(yè)各級領導進行能源系統(tǒng)宏觀管理提供決策支持，奠定堅實的基礎。 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構分析法、層次分析法、對比分析法及 ep 分析法等，目前已經有很多文獻針對這些能耗分析方法進行了討論。同 時，在對鋼鐵企業(yè)能耗指標及能耗分析方法進行系統(tǒng)介紹的基礎上，利用一種改進的模糊神經網絡算法對影響鋼鐵企業(yè)綜合噸鋼能耗的因素進行了一些剖析，為優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的能源結構與生產結構，最終達到節(jié)能降耗的目的提供了一些新的思路。本章中，我們將以寶鋼為例，進 一步討論我國大型鋼鐵企業(yè)能源運行管理與分析系統(tǒng)的設計。 總體設計 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） 任務單與管網子系統(tǒng)：實現(xiàn)能源中心各種能介系統(tǒng)任務單信息的無紙化傳送與歸檔管理；實現(xiàn)停復役申請單的無紙化傳送與歸檔管理；利用管網圖將各動力管網設備運 信息記入數(shù)據(jù)庫并提供查詢。能源中心根據(jù)回歸式可以明確哪些功能或能耗部門出現(xiàn)問題時，變化快，幅度大，經濟損失大（或因勢利導可取得大的收益），因而必須迅速處理。日計劃的編制應是按典型生產日計劃進行能源的分配計劃。能源價格的變化直接影響到費用的多少，因此它也是選擇解決辦法時的一個重要因素。在最優(yōu)化計算中，計劃達到的能源費用是目標，各工序間互相影響規(guī)律是約束條件，而經過整理的實測生產、能耗數(shù)字則是計算的原始數(shù)據(jù)。顯然，計算速度越快，這種因計算速度延遲導致情況變化過大、需重新計算發(fā)生的機率也就相應減少。 圖 ESEOS任務單及管網子系統(tǒng)軟件結構 1 ESEOS任務單子系統(tǒng) 1.1 系統(tǒng)設置1.2 能源中心子系統(tǒng)1.3 技術室子系統(tǒng)1.4 調度室子系統(tǒng)系統(tǒng)管理網絡管理服務器管理用戶管理新建停復役申請單查詢管網系統(tǒng)新建任務單更改任務單簽收停復役申請單查詢管網系統(tǒng)簽收任務單執(zhí)行任務單查詢管網系統(tǒng)發(fā)送打印查詢待簽收申請單查詢近期簽收的申請單查詢近期取消的申請單查詢待簽收任務單查詢待執(zhí)行任務單一般查詢查詢操作記錄操作設備查詢設備資料修改設備資料添加更改刪除簽收取消執(zhí)行中執(zhí)行畢 報表子系統(tǒng)的功能與軟件結構 報表子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能包括： ? 提供調度日報以及各專業(yè)的供需月報、管理月報的編制、歸檔及查詢功能；根據(jù)用戶的要求能夠導入 EMS 的相關數(shù) 據(jù)。 圖 OLAP 子系統(tǒng)軟件結構層次圖 系統(tǒng)的創(chuàng)新點 總結寶鋼能源運行管理與分析系統(tǒng)項目的實施，我們認為其主要創(chuàng)新點在于： （ 1） 系統(tǒng)有機地運用了先進的系統(tǒng)技術、信息技術、計算機技術，對寶鋼的重 要能源信息進行集中有效管理，方便了能源技術人員、管理人員對重要能 源數(shù)據(jù)的靈活查詢、提供了有效的決策支持手段。 SQL Server 利用動態(tài)鎖定功能防止用戶在查詢和更新并發(fā)操作時相互發(fā)生沖突，動態(tài)鎖定是隱含的，用戶不必關心鎖定過程。 ? 具有很好的伸縮性。 ? 規(guī)則（ Rule）：規(guī)則規(guī)定能被插入列中的可接收值。動態(tài)備份允許數(shù)據(jù)庫正在運行的時候備份數(shù)據(jù)，即使是在數(shù)據(jù)庫正備份時，用戶仍可以繼續(xù)訪問數(shù)據(jù)庫。 SQL Server 的性能優(yōu)化方法 ? 服務器的選擇與配置 SQL Server 作為一種新型的數(shù)據(jù)庫，與 Windows NT 網絡操作系統(tǒng) 結合得最為緊密，提高 Windows NT 自身的性能，可以減少數(shù)據(jù)的沖突，消除瓶頸，提高系統(tǒng)的訪問性能。冗余數(shù)據(jù)的減少，也就減少了數(shù)據(jù)庫中的總數(shù)據(jù)量，這相應地提高了系統(tǒng)的查詢性能。一般來說，在查詢中應限制會占用大量資源的數(shù)據(jù)轉換的串操作，同時應避免使用會導致全表掃描的操作。因此，在設計數(shù)據(jù)庫時，要盡量減少數(shù)據(jù)庫鎖的沖突。 設置連接字符串 strConnectionString = PROVIDER=SQLOLEDB amp。PWD= amp。 ‘ 執(zhí)行查詢 Dim rstYFD As New ‘rstYFD 是一個 Recordset 對象 ‘的實例 = nYFD ‘提供當前連接的 Connection 對象 strSql ‘執(zhí)行查詢，創(chuàng)建結果集。流類方式的特點是通信可靠，對數(shù)據(jù)有校驗和重發(fā)機制，通常用來做數(shù)據(jù)文件的傳輸，如 ftp， tel 等。 客戶機程序通常處理用戶交互，為用戶請求數(shù)據(jù)或啟動數(shù)據(jù)修改。 如果您更改使用的數(shù)據(jù)庫，可能需要修改服務器，但無需修改客戶機。 OLAP 系統(tǒng)是一個企業(yè)級的評測工具，用它幫助企業(yè)總結過去的經驗教訓，并預測未來的成功和失敗。用戶無需編程就可以定義新的專門計算，將其作為分析的一部分，并以用戶理想的方式給出報告。 OLAP 展現(xiàn)在用戶面前的是一幅幅多維視圖。維就是相同類數(shù)據(jù)的集合，也可以理解為變量。但是要加一維（如加入商店維），則圖形很難想象，也不容易在屏幕上畫出來。數(shù)據(jù)的測量值發(fā)生在維的交叉 點上，數(shù)據(jù)空間的各個部分都有相同的維屬性。終端用戶更容易接近超立方結構，它可以提供高水平的報告和多維視圖。通常，數(shù)據(jù)庫存儲在硬盤上，但為了獲得更高的性能，某些產品允許多維數(shù)據(jù)結構存儲在 RAM 上。 關系數(shù)據(jù)庫：即使活動的 OLAP 數(shù)據(jù)存儲在關系數(shù)據(jù)庫中，采用在關系數(shù)據(jù)庫上完成復雜的多維計算也不是較好的選擇。 多維數(shù)據(jù)庫 多維數(shù)據(jù)庫（ MultiDimesional Database， MDD）可以簡單地理解為：將數(shù)據(jù)存放在一個 n 維數(shù)組中，而不是像關系數(shù)據(jù)庫那樣以記錄的形式存放。這些工具的功能性和實用性可能相當不錯，但由于受到規(guī)模的限制，它們不具備 OLAP的所有特性。盡管這些工具缺乏 4GL 及充分的開發(fā)環(huán)境，但卻有比高端 MDD 工具所使用的數(shù)據(jù)庫更為復雜的數(shù) 據(jù)庫。 ? 旋轉 通過旋轉可以得到不同視角的數(shù)據(jù)。 ? 噸鋼可比能耗 噸鋼可比能耗是指企業(yè)每生產一噸鋼，從焦化、燒結、煉鐵、煉鋼直到成品鋼材配套生產所必需的耗能量及企業(yè)燃料加工與運輸，機車運輸能耗及企業(yè)能源虧損所分攤到每噸鋼的耗能量之和。 本節(jié)將在簡要介紹工藝結構分析法、層次分析法和對比分析法的基礎上，詳細介紹噸鋼綜合能耗的 ep 分析法，并會在下一章中將一種改進的模糊神經網絡算法應用到 ep 分析法中，從而為鋼鐵企業(yè)的能耗分析提供新的解決思路 。 通過把整個鋼鐵生產分解成不同的生產子系統(tǒng)，就可以用排列組合的方式，從前到后將主流程各子系統(tǒng)組合起來，構成不同的鋼鐵生產工藝流程，這將為研究鋼鐵工業(yè)結構優(yōu)化，特別是工藝結構優(yōu)化奠定基礎。 噸鋼綜合能耗與噸鋼可比能耗的區(qū)別 ? 包含的工序不同 噸鋼可比能耗只考慮某些規(guī)定的主要工序，即焦化、燒結、煉鐵、煉鋼等工序，其它工序的能耗量不計 算在內；而噸鋼綜合能耗則包括鋼鐵企業(yè)生產所有工序能耗量，包括了企業(yè)消耗的全部購入的自耗能源量。本章將主要介紹鋼鐵企業(yè)的兩種能耗分析指標以及四種常用的能耗分析方法，為在下一章中利用模糊神經網絡 對寶鋼能耗進行分析奠定基礎。 MDD 能提供優(yōu)良的查詢性能。當模型足夠大且稀疏數(shù)據(jù)沒有控制好時，這種模型將會不堪一擊。多維數(shù)據(jù)庫增加了一個時間維，與關系數(shù)據(jù)庫相比，它的優(yōu)勢在于可以提高數(shù)據(jù)處理速度，加快反應時間，提高查詢效率。在許多情況下，一些 OLAP 工具用 SQL 做一些計算，然后將計算結果作為多維引擎輸入。 基于客戶的文件：在這種情況 下，可以提取相對少的數(shù)據(jù)放在客戶機的文件上。多立方結構是存儲稀疏矩陣的一個更有效方法，并能減少計算量。 超立方結構有一種變形，即收縮超立方結構。 OLAP 的多維分析視圖 就是沖破了物理的三維概念，采用了旋轉、嵌套、切片、鉆取和高維可視化技術，在屏幕上展示多維視圖的結構，使用戶直觀地理解、分析數(shù)據(jù)，進行決策支持。每個銷售事實由一個特定的商店、特定的時間和特定的商品組成。對某一給定的商品，也許他想知道該商品在哪個商店和哪段時間的銷售情況。 ? 多維性 多維性是 OLAP 的關鍵屬性。 OLAP 系統(tǒng)的特點： ? 快速