烟草能源管理系统的应用开发

文/林峰平 刘正方

烟草能源管理系统的应用开发

文/林峰平 刘正方

本文根据烟草行业“十二五”节能减排工作纲要，以及结合烟草厂实际能耗情况和能源管理需求，采用当今最流行的B/S架构、struts2和jquery技术，为烟草厂专门设计一套能源管理系统，用系统的、科学的、高效的能源管理制度指导企业的节能工作，实现能源精细化管理上水平。

能源管理 能耗模型 struts2

按照烟草行业“十二五”节能减排工作纲要（国烟运[2011]335 号）的总体部署和国家局对烟草行业 29 家重点能耗单位的具体要求（国烟办综[2012]95 号），要求该烟草重点能耗单位以《能源管理体系》（GB/T23331-2012）国家标准为指导，根据自己的实际情况，研究建立和执行企业能源管理体系，用系统的、科学的、高效的能源管理制度指导企业的节能工作，实现能源精细化管理上水平。

1 概述

基于以上对国家宏观政策、行业发展水平和卷烟厂自身现状的全面分析，我们可以看到，在当今世界能源极端紧缺的情况下，“节能减排”已成为我国的国策，企业能否实现对其能源使用实施科学管理，以及能否保证企业能耗系统在最优的状态下运行，已是所有耗能企业求得生存与发展，实现企业可持续发展和增强企业竞争能力不可缺少的重要手段，企业对于能源管理的工作需要往纵深层面拓展。充分应用自动化、计算机、网络通信技术和现代信息化手段，构筑科学先进、经济实用、安全稳定、创新型的能源计划、能源信息采集、能耗数据分析、能源审计和能源预警体系的能源管理系统，将为企业深入开展节能减排工作提供自动化和信息化手段，有了这样一个平台，就可以快捷地实现对企业能源流向、能源工艺工序、能源费用的追踪，完成企业能源耗用的预测、预警和能源审计等科学管理工作。因此，能源管理系统项目，对贯彻落实科学发展观，促进能源、企业、社会的持续、稳定、同步发展，实现人与自然和谐发展，保持卷烟厂能源管理水平在国内烟草企业中的领先，有着及其重要的战略意义。

2 系统数据流设计

本系统的主体框架采用struts2，前端的表现层采用jquery的开源界面插件jQuery LigerUI 版本号为V1.1.9，数据库连接池组件采用proxool，版本：0.9.1，如图1所示。

由于系统是采用B/S架构的，所以一切流程都是由用户首先发起的。从结构上来看，整个系统主要分为三部分：前台界面、后台支撑、数据存储。

用户通过浏览器提交请求，浏览器响应请求后将请求数据通过http协议发送到服务器，服务器端struts2的拦截器拦截到请求后根据配置文件中的配置信息决定请求转发给哪个action（业务处理类）来处理请求。action接收到处理请求后按照业务需求去访问数据库。

访问数据必需先与数据库建立连接，系统在启动的时候已经事先按配置文件配置的信息建立好了一定数据的数据库连接，并对数据库连接进行了维护。所以当后台需要访问数据库时就到数据库连接池去获取连接。连接池会判断池里是否有空闲的连接，有的话就马上返回，没有的话就根据当前在用的连接数是否超过设定的最大连接数，如果没有则创建新的连接并返回，如果超过则需等。当后台得到数据库连接并完成与数据库的交互后，将连接返回连接池。连接池得到连接后查看池内存放的空闲连接数是否达到最大，如果没有则将连接放回池内并定期维护，如果超过则关闭该连接。

后台处理完业务后返回处理信息给控制器，控制器再根据配置文件的配置信息决定页面的跳转并返回数据，结果页面得到返回的数据后解释并展示。

3 系统框架设计

本系统框架结构主要分为三部分：用户界面层、业务控制层、数据模型层。

用户界面层是用户在客户端上看的最终效果，用户在此页面进行数据的查阅、更新、删除等操作。控制器则将用户的操作在后台上通过配置文件决定调用哪个模型构件去处理请求，然后用确定用哪个视图来显示模型处理返回的数据。数据模型通过指定的业务逻辑进行处理，最终将处理后的数据返回给用户界面或提交给数据持久化层，例如数据的持久化最典型的例子写数据库。

视图是用户看到并与之交互的界面。对老式的Web应用程序来说，视图就是由HTML元素组成的界面，在新式的Web应用程序中，HTML依旧在视图中扮演着重要的角色，但一些新的技术已层出不穷，它们包括Macromedia Flash和像XHTML，XML/XSL，WML，SVG等一些标识语言和Web services及javascript等脚本语言。

业务控制层接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。所以当单击Web页面中的超链接和发送HTML表单时，控制器本身不输出任何东西和做任何处理。它只是接收请求并决定调用哪个模型构件去处理请求，然后用确定用哪个视图来显示模型处理返回的数据。

图1：总体框架流程图

数据模型层表示企业数据和业务规则。在MVC的三个部件中，模型拥有最多的处理任务。例如它可能用象EJBs和ColdFusion Components这样的构件对象来处理数据库。被模型返回的数据是中立的，就是说模型与数据格式无关，这样一个模型能为多个视图提供数据。由于应用于模型的代码只需写一次就可以被多个视图重用，所以减少了代码的重复性。

4 系统主要功能设计

4.1 设备能效分析

系统针对锅炉、空压、空调等模型进行设备能效分析。每个钟设备类型分别建立不同的能耗模型，模型的数据源是从MES系统同步过来的数据。能效分析中可以编辑录入对效率异常的分析情况。

算法与流程：获取模型当月的原因分析与对策措施→查找模型的指标参数→根据指标参数从历史库中获取本月、上月、去年数据→根据公式计算指标值→棒图展示和表格展示。

界面设计：用棒图展示设备能效的同比与环比；用表格展示设备各种能效的本月、上月、去年同期、较上月、较去年同期能效数值和百分比；列出对比分析结果；列出原因分析：列出改进建议。

4.2 对标分析

可以按年或月对指标进行对比设定。在这里我们提供多种对标，可以录入企业标准、中烟标准、标杆企业、国家标准、世界先进的指标值。

指标分为年度指标、月度指标。年指标每年录入一次，月指标每月录入一次，指标项可以不相同。

算法与流程：查找对标标准值→从历史库中获取指标对应的实际值→以图表展示数据。

界面设计：用棒图展示实际值、国际标准值、中国标准值、企业标准值。并且可以按年或月进行查找。

4.3 生产能耗分析

生产能耗综合分析指标包括全厂折标煤能耗分析、全厂碳排放能耗分析、万支能源消耗、万元能源消耗、单箱耗电、单箱耗水、单箱耗标煤、单箱综合能耗。提供日、月、年报表分析，以曲线和数据表格的方式呈现给用户。提供同比环比综合分析。此分析便于方便的分析能源的使用情况，可以对当前和历史的能源使用情况有个全面的比较。从宏观上了解企业能耗指标情况。

算法与流程：

（1）获取指标名称→年生产能耗综合报告→获取近三年本年数据→获取近三年每月数据；

（2）获取指标名称→月生产能耗综合报告→获取近每月指标数据→获取天气数据→获取产量数据→获取基础指标值；

（3）获取指标名称→生产能耗同比环比分析→获取本月、去年同期指标数据。

界面设计：上面曲线显示，下面用表格展示。

4.4 批次能耗分析

系统针对制丝和卷包车间以工艺段为模块进行分析，如松散回潮、加料、切烘丝、掺配加香工艺段为模块，算出每个工艺段的每个批次的能源消耗量，以批次开始时间和批次结束时间为节点，计算该时间段内能源消耗量（主要是电和蒸汽量），最终批次经过的所有工艺段的能源消耗量累加，得出批次能耗总量。掺配的梗丝等掺配丝的能源消耗量按该掺配丝批次的总量×掺配量占的比例加入叶丝批次能耗总量中。

算法与流程：后台数据采集已按3分钟一次采集把实时的数据记录在数据库表中，这是一个完整的原始数据，后台可以根据原始数据统计出各种需要的数据，然后返回到前端进行展示。批次能耗分析只要分四个模块，批次分析、牌号分析、班次分析、班次对比，每个模块从不同的角度分析生产线中每个环节的能耗情况。

界面设计：上面棒图显示，下面用表格展示。

5 结束语

该能源管理系统已经成功在国内某知名卷烟厂成功投入运行，得到客户一致好评。将为企业深入开展节能减排工作提供自动化和信息化手段，有了这样一个平台，就可以快捷地实现对企业能源流向、能源工艺工序、能源费用的追踪，完成企业能源耗用的预测、预警和能源审计等科学管理工作，大大提供企业生产效率，节省企业能源成本。

[1]樊文舫.能源管理概论[M].北京：中国市场出版社,2011.

[2]李平.能源管理体系标准的理解实施与审核[M].北京：中国标准出版社,2016.

作者单位 深圳市康必达控制技术有限公司 广东省深圳市 518055