一、 选题背景、研究意义及文献综述

1、

选题背景

能源是人类生存与发展的物质基础。随着世界范围内工业革命的爆发，各种能源的消耗

越来越大。从现今全球范围看来，能源问题已是重中之重，世界都在提倡节能环保。而在最

耗能方面上看来，企业耗能大，浪费多等问题无疑不为社会造成负担，同时对企业自身的发

展也带来了一定的影响。企业不能仅靠提高设备利用率或降低能耗来节约资源，而应该对这

些设备进行监控与管理，将能源的计划和消耗信息进行管理，从而达到节能减排的效果。而

面对现今科技的发达，我们完全可以开发软件来统计能源消耗，避开繁琐的人工统计行为，

从而从中分析出能源浪费所在，为企业自身乃至社会做出贡献。

能源管理系统（EMS）就是能够对能耗数据进行分析和整理，对能源用量、能耗成本

进行分摊，同时生成各种关键能耗指标（E-KPI) 并根据系统的分析数据进行需求侧管理，

从而发现生产过程中对于能源的浪费。

2、

研究意义

能源管理系统（EMS）把分散的能源信息，利用各种能源计量设备（水、汽、风、电、

煤、气等）实现能源信息的统一汇总、计算、分析，通过数据库读取数据，科学的得出每天，

每周，每月,每季，每年各种能源的消耗情况。从而科学的得出节能操作指导报告，挖掘从

中的节能潜力，为领导对于能源管理提出科学依据。能源管理系统根据分析节能成果的数据，

实现主观和客观控制额外节能，最终帮助企业实现能源管理、节能降耗、降低成本、提高生

产效益。

3、

文献综述

企业能源管理系统的设计包括数据库设计以及软件设计两大部分。两大部分均有很多种

技术可以实现。同时界面设计也是软件能否吸引企业选择的一大要点。

我通过对现在已有的各种对于能源管理系统的研究和设计的考察，对于各种技术做了如

下比较：

1）系统应用技术

中国石油兰州石化公司的“石化企业能源管理系统的研究与设计”中采用B/S架构，通

过WEB浏览器方式实现数据信息的录入、审核、平衡、查询和报表生成等功能，充分运用MES

的Uniformance（实时数据库）数据平台和WPKS发布平台做到与MES其它模块的统一结合。其

应用结构如图1所示。他们所开发的这种系统改变了传统的计量管理模式，集成了生产、统

计等业务，实现了与PCS和ERP系统的进一步融合，大大提高了各炼厂的能源计量管理水平。

图1 能源管理系统应用结构

在“高效的能源管理系统的设计与实现”期刊中采用SSH2，即Struts2 + Spring +

Hibernate框架。这三种技术相结合的开发方式构成了一个web应用开发框架。由于在MVC模

型的每层都以一种松耦合的方式彼此沟通而与底层的技术无关，大大减轻了开发人员的负担，

提高了开发效率。

这种架构将能源管理系统分为多个层次来实现。表现层用JSP配合Struts2丰富的标签显

示数据。控制层由Struts2完成，它负责控制业务逻辑的转向，以及调用业务逻辑的处理。

Spring将业务逻辑的处理从控制层分开，作为独立的一个层次来处理。Hibernate将数据库

操作独立成对应的JAVA对象来操作。数据持久层负责与这些JAVA对象交互，它封装了数据的

增、删、查、改操作。图2为SSH2的整体框架。

图 2 SSH2 整体框架图

在“企业能源管理系统解决方案系统架构”和“南山科技-冶金工业能源管理系统”文

献中都提到了国际主流的SCADA软件，它主要是建立I/O Server实时数据服务器功能，通过

在线的数据采集实现动态流程图、参数表、趋势曲线等监控功能，并与关系数据库建立通讯。

这种技术软件体系采用真正的客户/服务器（C/S）体系结构，能够完全做到实时数据服务器

以及趋势、报警、报表和文件等功能模块的冗余；I/O通讯冗余，主通讯中断时自动切换到

旁路；支持在线组态，即在不影响操作的情况下，允许全部或部分应用程序进行修改；支持

ODBC、OPC、API、DDE等标准数据交换方式；网络通讯采用标准的NetBIOS，支持IPX/SPX、

TCP/IP等协议；支持多种关系型数据，包括Oracle、SQL Server、dBASE等。系统通过设置

不同级别的用户操作权限而防止越权操作保护系统的安全。

在“基于Web和OPC技术的钢厂能源管理系统”中采用Web和OPC技术，开发了基于Oracle

数据库的钢厂能源数据管理系统，实现了生产数据采集和Web数据发布的功能。系统具有基

于B/S架构、远程操作、平台无关性、扩展灵活等特点。OPC(OLE for Process Control，用

于过程控制的OLE)是一个工业标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客

户机之间交换自动化实时数据的方法，极大提高了控制系统的互操作性和适应性。Web技术

引发了控制领域的深刻变革，已经成为企业级管理系统中最普遍应用的信息交互平台，Web

采用B／S结构，具有开放灵活和复用性强的特点。对于用户来说易于操作且与平台无关；对

于开发者来说，不用开发专用的客户端软件，客户端功能模块经过Web服务器就可以发布，

系统的升级和维护都变得简单化。本系统采用OPC技术通过OPC2DB客户端将OPC服务器上采集

的数据发送到Oracle数据库中，经过Web服务器发布后用于数据的增删改查和报表的生成。

图3 系统总体架构

本文采用当前Web开发中最为流行的MVC设计模式：View(视图层)由Jsp，Html，Dom，Ajax，

Struts标签来实现。Model(业务层)由JavaBean Java实用类来实现。Controller(控制层)

由Xml，ActionServlett来实现。

在“南山科技-冶金工业能源管理系统”中采用的是JavaEE 自动化开发平台，使用源码

级自动化开发的思想，可以使人员专著于自己的应用需求，实现快速建模及标准化程序生成。

基于南山软件平台的应用系统开发，可以使工程技术人员不再深陷于底层平台和一些技术细

节问题的处理上，而是全力集中在业务和业务逻辑的处理，并通过自动化的业务组件生成、

应用组装等技术，节省开发人员70-90%的工作量。一个典型的开发流程，如图4所示。开发

人员首先针对项目或产品进行分割，直到获得一个个的业务对象，在南山软件平台里直接生

成它所对应的业务组件。这些业务组件将包括数据库相关的脚本、Java代码(Bean、BeanAction)

和JSP代码，从功能上覆盖了工作流、业务数据的新建、修改、删除、列表、查看、权限等。

这些代码可以方便地进行二次开发。它采用JAVA开发工具，按MVC的设计框架，符合J2EE

规范；无平台、环境的依赖性，可以灵活布署在任何一台J2EE应用服务器上，不依赖操作

系统，很便利的在各种主流数据库软件间进行转换；能显著提高软件开发生产力；平台工具

对开发人员技术要求不高，能明显降低软件开发的技术门槛；平台工具及相应系统应用框架

易于上手，操作便利，可以灵活的进行系统移植和开发；良好的售前、售后技术服务体系，

全方位的技术支持方式；尽量减少人员投入，缩短开发时间，软件质量高；JavaEE开发平台

可以与实时数据库平台很好的集成，提高稳定性和开发效率。能源中心管理系统的软件体系

结构如下图5所示。

图4 开发流程

图5 软件体系结构图

2）系统功能实现

在“石化企业能源管理系统的研究与设计”能源管理系统主要由数据录入、数据审核、

统计平衡、统计查询和配置管理等五部分组成，其功能结构如图6所示。

图6 能源管理系统功能结构

主要功能有：

(1)数据录入：该模块主要以信息数据库为载体，构建企业公用工程物理模型，集成整个公

司管理网络的能源信息：用能源节点、能流路由、能源介质、采集方案以及购、产与耗等数

据，主要分为：人工录入、实时采集和系统计算。

(2)数据审核：该模块主要提供各级能源管理者对录入系统的表计量数据的审核与调整。

(3)统计平衡：该模块丰要构建平衡统计模型，提供系统能源的半衡、统计核算。可以实现

不同系统例如区域、分厂、装置的平衡，也可以实现不同时段例如月、旬、日的平衡，还可

以实现不同能源之问的平衡。

(4)统计查询：该模块丰要提供了能源数据的查询功能，用户根据统计组态的配置，可以查

看任一时问段内各种介质的消耗情况，例如月累积量、平衡量、各管线详细数据以及能源盈

亏情况等。

(5)配置管理：该模块主要提供了用户根据业务需求，可以灵活方便地进行各种类型功能方

式的组态配置，其主要包括：能流计量点组态、结算日期组态、平衡组态、算法组态和统计

组态等。

在“高效的能源管理系统的设计与实现”中能源管理系统有：能源编辑模块、能源误差

计算模块、能源查询模块、能源报表模块。其中能源信息录入主要对12种类别基础信息采集、

录人存储到数据库中。由于各种能源介质种类繁多，参数变化范围大，系统必须定制各种能

源信息的录入方法。如：能源种类的采集、能源数量的采集，能源消耗的采集等等。查询统

计部分主要提供各类能源使用情况查询和各种统计分析方法，制定能源使用计划，进行能源

核算管理等功能。能源的消耗情况要求能生成各种报表，并能完成打印功能。整个系统要求

具有操作方便、易于使用的特点。

在“企业能源管理系统解决方案系统架构”一文中对系统的设计主要分为三个方面：基

本能源管理、能源故障处理、能源信息处理。其主要功能如图7所示。

图7 系统功能

在“基于Web和OPC技术的钢厂能源管理系统”一文中能源系统针对用户设置了权限管

理，数据的增删改查和报表的导出等功能。其功能流程图如图8所示。

图 8 系统流程

在“南山科技-冶金工业能源管理系统”一文中能源管理系统的功能主要包括：数据采

集、实时调控、实时数据平台的建立、实时数据再现、历史数据的分析、报表生成、WEB服

务、能源数据分类查询、能源量参数分类统计、优化分析、负荷预测等功能。能源中心实时

监控与信息管理系统的总目标是建立一个全局性的能源管理系统，构成覆盖基础自动化、过

程监控及管理三个功能层次的计算机网络系统，并建立数据通讯网络，完成监测、控制、优

化、故障诊断等各类应用软件，实现对电、蒸汽、压缩空气、燃煤和水等有关能源介质的自

动控制及监测，进而完成能源的优化调度和管理。实现安全、优良供能、提高工作效率、降

低能耗，从而达到降低产品成本的目的。其中包括数据采集，现场监控，数据发布和数据分

析管理。

3）界面设计

关于能源管理系统的界面设计，文献中提到的并不多，在“新联能源管理系统简介”

中有关系统界面的截图，我通过分析发现他们做的系统非常科学与全面。通过窗口界面的设

计，做到人机交互的效果。

首先，它有各种能源每月，每周消耗的柱形图，以及折线图，甚至有每小时的消耗量，让客

户更清晰的看到能源消耗情况。

图9

图 10

图 11

其次，他们的设计中有计划的基准值和实际耗能的比较，能有效看到能源浪费与节约的值。

图12

图13

在“世博会中国馆能源管理系统”中界面设计如图所示：

图 14 中国馆能源管理系统主界面

图14实时显示电、冷、水3 种资源的总能耗， 电、冷、水能耗计量点数量及各区域建

筑面积。

图 15 国家馆分布画面

文献名称	技术先进性	开发难度	数据库应 用	系统功能	用户方便性
石化企业能源 管理系统的研 究与设计	B/S 结构 WEB 浏览器方式	易	实时数据 库，支持多 种数据库	较全面	较方便
高效的能源管 理系统的设计 与实现	SSH2 先进 MVC 设计模式	难度不大， 效率高	支持多种 数据库	较全面	操作方便
企业能源管理 系统解决方案 系统架构	国际主流软件 SCADA C/S 体系结构	较大	实时数据 库，支持多 种数据库	全面	不同用户不 同功能
基 于 Web 和 OPC 技术的钢 厂能源管理系 统	B/S 结构 MVC 设 计 模 式 Web 和 OPC 技术	一般	Oracle 数 据库	较简单	简单
南山科技 - 冶 金工业能源管 理系统	JavaEE 自 动 化 开发平台 MVC 的设计框架	较易，效率 高	实时数据 库，支持多 种数据库	全面	未知

图15为国家馆- 7. 75 m分层画面。中部偏左部分为楼层高度列表， 用于选择进入对应

高度的分层画面。中部偏右部分为楼层高度平面建筑示意图， 图中标示机电设备的能耗计

量点类型及其大致位置。点击图中的单个设备计量点小图标， 即可进入该设备的详细信息

监测界面。右侧部分显示了当前楼层不同种类计量设备的总能耗值和瞬时功率， 最上方标

示了当前楼层高度。

二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题

本课题需要将所需数据提取到内网数据库中，并分析所有车间的能源采集分布图，分析

各装置的能源计算公式和规则，通过数据库设计和软件设计，能够方便地展示各车间各种类

型能源的实际消耗情况。按照统计分析方法，通过直观图形展示按不同周期（天、周、月、

季、年）的统计结果。同时，与生产计划数据进行比较，找到计划与消耗的平衡区域，为能

源优化和计划完善提供关键依据。

拟解决的主要问题：

周次	日期	工作内容	具体要求
1	2.25-3.3	调研分析资料	分析企业能源管理系 统资料
2	3.4-3.10	调研分析资料	写开题报告初稿
3	3.11-3.17	分析中英文资料	全套毕业设计论文现成成品资料请咨询微信号：biyezuopin QQ：2922748026     返回首页 如转载请注明来源于www.biyezuopin.vip

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