能源信息化应用初探

文│ 中博信息技术研究院有限公司 吉 慧

1 我国能源现状

某些学者提出，人类社会三个最基本的要素是物资、能量和信息。能提供能量的物质称为能源。能源行业是我国国民经济的基础行业，也是国家的支柱性行业。

作为世界上最大的发展中国家，我国目前能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的10.4%，仅次于美国，居世界第二位，可见我国已经成为一个能源生产和消费大国。近年来，我国能源紧缺和经济快速发展之间的矛盾日趋加剧[1]。从表1、表2中可以看出，我国原煤的产量大约占能源生产总量的70%，石油大约占20%，天然气大约占2.3%，水电大约占6.5%。而上述种类能源的世界平均水平分别是：26.7%、41%、23.8%、8.5%。可见，我国总的能源状况是富煤缺油少气，这导致了我国的能源生产和能源消费的结构不合理，一定程度上制约我国经济的总体发展[2]。

21世纪后，面对能源挑战，美国奥巴马提出了新能源政策，我国采取相应的应对策略，简要概括为：开发新能源与节能并举。具体策略为：煤炭行业大力开发和推广洁净煤技术，充分利用煤层气；石油行业加大勘探开发力度，拓宽石油进口渠道，进行石油战略储备；天然气行业策略——国内和国外资源开发利用并重，注意天然气开发利用的整体性，合理使用天然气资源。

表1 中国能源生产总量及构成

表2 中国能源消费总量及构成

2 能源信息化大势所趋

信息作为一种无形的资源越来越受到人们的重视。能源是工业化社会经济发展过程中的“血液”，没有充足的能源供应，社会经济是难以整体持续发展的。18世纪中叶以来，世界已进行了三次工业革命，进入21世纪以后，为应对能源危机和全球气候变化，人类迎来了第四次工业革命——绿色工业革命。

针对我国现状，能源生产倡导提高生产效率、提高管理水平、降低成本、保证安全生产，加大了对信息化建设的投入力度，能源生产的信息化建设正在加快步伐。能源消费量大、利用效率低已经成为我国经济社会发展的“软肋”，而能源消费的信息化可以建立可持续的经济增长方式[3]。能源使用者，对能源的消费过程进行跟踪、消费量进行统计与分析，并采取节能措施，以达到消耗最少的能源，发挥最大的用途。可见能源信息化建设分为两部分，一部分是生产信息化，另一部分是消费信息化。

（1）生产信息化，主要指生产现场的生产过程及所用设备控制的自动化，主要包括生产自动化控制和生产设备自动化管理。国有能源生产自动化程度一般较高，有些已达到国外先进水平。大多能源生产过程都在不同程度上实现了机械化和自动化，但在生产的各个环节上采用了不同的自动化系统，彼此独立，难以形成整体。如果采用先进的信息技术加以改造，形成完整的生产综合自动化系统，将大大提升自动化水平，进一步实现“减人增效”的根本目标，逐步实现信息化。有生产必然存在安全问题，生产信息化也必然带来安全信息化。部分能源生产的环境具有特殊性，决定了能源的信息技术应用要把对安全的监测和监控作为另一重点。在发生突发事件情况下实施抢救和救援更需要先进的信息技术支持。包括灾害情况下快速建立的信息网络系统、各种方式组建的通信系统、视频系统以及各种探测技术设备等，以及安全生产调度和安全作业规程管理等。生产必然伴随着管理，生产的信息化也必然带来管理的信息化。在能源生产和环境安全广泛采用信息技术的基础上，中央调度控制室可实现对全生产环境和设备的监视和控制。管理人员通过计算机即可随时了解安全、生产、人员、运输等各种信息，对全矿生产经营进行统一调度及统一管理。对各种信息进行分析处理、统计、优化，可以为企业领导决策提供及时准确的数据，从而实现能源各行业“管、控、营”的一体化建设。企业管理信息化主要包括人力资源、财务资金、生产、物资供应、设备和运销等核心业务管理信息化，以及决策信息化、办公自动化、能源行业内部和外部的门户网站。

（2）消费信息化，主要指能源的使用跟踪，对使用能源的设备进行跟踪，并且记录其使用信息，同时对信息进行分析，方便节能决策，实现消费过程的透明化，打破了原有消费过程的黑盒效应。

3 能源信息化探索的两个应用

能源信息化大势所趋，我们加入此次浪潮，进行了探索，研究出能耗管理平台和人员定位系统，对应于能源信息化的两个方向——消费信息化和生产信息化。

3.1 能耗管理平台

能耗管理平台广泛用于城市、企业、园区和社区的能耗采集、分析和节能管理。能耗管理平台可以对管理对象的能耗数据进行采集、汇总、处理和能效分析；能够建立与当地的气象条件吻合的数据模型，指导建筑物的节能降耗；能够根据大楼的能耗数据建立其独有的能耗模型，实现预测能耗数值，指导节能工作的开展。

能耗管理平台具有以下优点：

◆ 简化建筑物能耗管理，提高建筑物能源使用效率；

◆ 采集设备能耗数据，挖掘设备节能潜力；

◆ 能耗统计与能效管理功能，有效优化运营成本；

◆ 系统具备良好的可扩充性能。

如图1、图2所示。

3.2 人员/设备定位系统

能源生产多数是高危生产，安全又是生产的要求，安全生产是指在生产过程中的人身安全和设备安全。也就是说，为了使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生，保障员工的安全与健康，保障企业生产的正常进行。安全生产是安全与生产的统一，安全促进生产，生产必须安全。安全生产关系人民群众的生命财产安全，关系改革发展和社会大局的稳定。安全生产关系到企业生存与发展，如果安全生产搞不好，发生伤亡事故和职业病，劳动者的安全健康受到危害，生产就会遭受巨大损失，影响工程的竣工时间。

图1 平台概述图

图2 平台功能图

日常生活中经常听到矿难事故，在这里以煤矿为例，煤矿多为地下作业，施工易发生事故为坍方和爆炸。煤矿施工现场人员/设备管理进行需求分析，施工人员考勤、施工现场找人、人员自我报警、获取伤亡信息、设备情况回馈、决策。

根据需求，我们采取如下解决方案：采用有源卡，利用无线基站进行定位、识别；在密集地增加无线基站个数，发生紧急情况，可以使用应急基站。主要设备有：有源卡、无线基站。

有源卡：卡上设有紧急按钮，该卡可固定于腰带或者鞋子上（不建议固定在安全帽上）。每隔200m设一个无线基站，人员密集的地方设3～4个无线基站，无线基站主要采用自备电（蓄电池），无线基站的数据传输主要采用接力传输，无线基站的位置是可移动的，尤其是密集地。应急通信无线基站主要是为了加大功率，用于意外事故，它能够穿透8～10m的岩土，方便查看人员情况（数量、位置、伤亡情况），以便管理人员采取应急措施。

该人员/设备定位系统主要实现功能：

（1）人员/设备定位：能够准确反应每个人员的位置。

（2）人员识别：20m范围内，2s钟内，识别所有人员信息。

（3）自助呼救：有源卡上设有紧急按钮，可用于自助呼救。

（4）紧急决策与通知：当矿难发生时，判断矿难发生的原因，伤亡人数判断，伤亡地点判断，并进行救援决策与实施；当设备情况回馈有问题时，通知人员如何撤退。

1 谢章勇.能源信息化——助解中国能源之困的必由之路［J］.甘肃科技，2008：8-10

2 詹华，姚士洪.对我国能源现状及未来发展的几点思考［J］.研究与探讨，2003：1-4

3 白景涛.能源信息化助力山西走可持续发展之路［J］.中国信息界，2010（4）：35-36