Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Темпи використання як віднолюваних, так і невідновлюваних ресурсів прискорюються з року в рік. Однак, більшість ресурсів вичерпними і вимагають раціонального використання. У зв'язку з цим в останні де-сятілетія інтенсивно розвиваються і застосовуються різні ресурсозберігаючі технології, що забезпечують виробництво продукції з мінімально можливим споживанням палива та інших джерел енергії, а також сировини, матеріалів, повітря, води та інших ресурсів для технологічних цілей.

За історію розвитку людського суспільства споживання енергії, в розрахунку на одну людину, зросла більш ніж у 100 разів. Через кожні 10 -15 років світовий рівень споживання енергії практично подвоюється. У той же час запаси традиційних джерел енергії - нафти, вугілля, газу істо-щаются. Крім того, спалювання викопних видів палива призводить до нараcтающему забруднення навколишнього середовища. Тому стає дуже важливим отримувати енергію з використанням екологічно чистих технологій. У собівартості багатьох продуктів значну частку становлять витрати на енергію, у зв'язку з чим, впровадження енергоефективних технологій могло б підвищити їх конкурентоспроможність.

1. Актуальність теми

Відомо безліч методів заощадження енергії. Моніторинг та аналіз споживання енергоресурсів є найбільш актуальним на даний момент, так як людство перейшло в еру IT, системи моніторингу стали доступними і їх використання не становить особливих труднощів.

Магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі розробки математичної моделі аналізу енерговитрат промислового підприємства, спрямованого на економію тоеплівно-енергетичних ресурсів, а так само інтеграція її в систему моніторингу OpenJEVis.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Метою дослідження є розробка математичної моделі аналізу енергобалансу промислового підприємства

Основні завдання дослідження:

  1. Розгляд основних показників енергобалансу підприємства.
  2. Аналіз основи побудови інформаційної системи.
  3. Пошук подібних характеристик існуючих систем моніторингу.
  4. Розробка математичної моделі аналізу балансу підприємства.
  5. Зіставлення отриманих даних матмоделі і фактичних свідчень.

Об'єкт дослідження : паливно-енергетичні ресурси підприємства

Предмет дослідження : математична модель у середовищі програмування Delphi

3. Аналіз енергобалансу промислового підприємства

Енергетичний баланс промислового підприємства є найбільш важливою характеристикою енергетичного господарства підприємства. Він складається з метою виявлення всіх резервів економії енергоресурсів.

Енергобаланс - баланс видобутку, переробки, транспортування, перетворення, розподілу і споживання всіх видів енергетичних ресурсів та енергії у виробництві.

Енергобаланс є відображенням закону збереження енергії в умовах конкретного виробництва. Енергетичний баланс (енергобаланс) складається з прибуткової і витратної частин. Прибуткова частина енергобалансу містить кількісний перелік енергії, що надходить за допомогою різних енергоносіїв (викопне паливо і ядерне горю-чее, газ, пара, вода, повітря, електрична енергія). Видаткова частина енергобалансу визначає витрата енергії всіх видів у всіляких її проявах, втрати при перетворенні енергії одного виду в інший при її транспортуванні, а також енергію, що накопичується (акумулюється), у спеціальних пристроях (наприклад, гідроакумулюючих установках). Як і в будь-яких інших балансах, наприклад, бухгалтерських, прибуткова і витратна частина енергобалансу повинні бути рівні.

Енергетичний баланс показує відповідність, з одного боку, сумарною підведеної енергією і, з іншого боку, сумарною корисно використовуваної енергією і її втратами. При складанні балансу розглядаються всі види споживаної на підприємстві енергії: електроенергія, газ, мазут, вода, пара і т.п. Споживання енергії на всі цілі на кожній ділянці підприємства вимірюється кількісно, ??крім того, оцінюються і поті-ри енергії. Складання балансу проводиться на основі даних про фактичне споживання енергії на конкретних ділянках даного підприємства (двигуни, електроустаткування, освітлений-ня і т.д.). Для отримання такої інформації використовуються спеціальні прилади - лічильники електроенергії, газу, пари, води і пр. Вивчення енергетичних балансів дає можливість встановити фактичний стан використання енергії, як на окремих ділянках підприємства, так і на підприємстві в цілому. Енергетичний баланс дозволяє зробити висновки про ефективність роботи підприємства. Після закриття балансу повинні бути виявлені точки, ділянки на підприємстві, де можна заощадити енергію. Залежно від виду та кількості енергоносіїв баланс може бути приватним, складеним тільки для одного енергоносія, або зведеним енергетичним балансом, складеним за сумарним споживанням всій використовуються на підприємстві енергетичних ресурсів. При складанні приватних енергетичних балансів кількісний вимір енергоносіїв виробляється в джоулях (Дж, МДж, ГДж), кіловатгодини (кВт? Год), тоннах умовного палива (т.у.п.). При складанні зведеного енергетичного балансу вимір різних енергоресурсів та енергоносіїв проводиться в тоннах умовного палива. Основними видами енергії, споживаної в промисловості, міському та сільському господарстві, є теплова і електрична енергія. Тому складають часткові енергобаланси - теплові та електричні. Розглянемо особливості складання електробалансі. В умовах діючих підприємств енергобаланси складаються для окремих агрегатів або їх груп, цехів і підприємств в цілому. На основі електробалансі виноситься об'єктивне судження про якість використання електричної енергії на даному підприємстві, у виробничих підрозділах або енергоємних агрегатах, виявляються можливості скорочення непродуктивної витрати електроенергії, її втрат, в результаті чого плануються заходи щодо поліпшення електроспоживання. Розрізняють три основних види електробалансі:

1) фактичні, що відображають склалися в цеху або на підприємстві виробничі умови;

2) нормалізовані, що враховують можливості раціоналізації та оптимізації електроспоживання і зниження втрат в механізмах і електричних мережах;

3) перспективні, складаються з врахуванням прогнозованого розвитку виробництва та його якісних змін на найближчий період (до 5 років) або на більш тривалий термін.

Аналіз енергетичного балансу складається в якісній і кількісній оцінці со-стояння енергетичного господарства підприємства. Аналіз використання енергоносіїв може бути проведений шляхом порівняння фактичних показників з нормативними, фактичними за попередній період, перспектив-ними, аналогічними на інших підприємствах. При цьому порівняння показників повинно проводитися з урахуванням умов порівнянності (при однакових обсягах виробництва, склад та якість продукції тощо). Ефективність використання енергії в установці можна характеризувати-вати коефіцієнтом корисної дії (ККД), який визначається за формулою:

h = Епол / Еподв,

де Епол - кількість корисно використаної енергії;

Еподв - кількість підведеної енергії.

При оцінці ефективності використання енергоресурсів на підприємстві підсумовуються як кількість використаної, так і кількість підведеної енергії на всіх установ-ках для різних видів енергоносіїв. У результаті вивчення енергетичного балансу проводиться оцінка такого важливого по-казника ефективності енерговикористання, як питома витрата енергії на виробниц-ство продукції.

4.Системи моніторингу енергобалансу підприємства

Поставляються розробниками обладнання програми найчастіше не дають можливості інтеграції даних, одержуваних з безлічі джерел різних типів. Створення комплексних систем моніторингу та обліку енергоспоживання - це актуальне завдання, яка передбачає розробку програмно-апаратних комплексів, призначених для вирішення взаємопов'язаних завдань збору, обробки та архівації даних про функціонування складних систем, що включають різні джерела і споживачів енергоресурсів.

Незважаючи на різноманіття існуючих рішень можна виділити загальні для всіх функції, підходи до реалізації. Практично всі продукти включають програмні компоненти для виконання наступних функцій:

- телеметричний контроль режимів роботи електричних, теплових і газових мереж, енергетичного обладнання, систем тепло-і водопостачання;

- пределеніе параметрів енергоспоживання, що підлягають контролю;

- автоматичний збір даних з приладів обліку;

- оперативний контроль вступників даних і фіксація нештатних - ситуацій за встановленими критеріями;

- формування ретроспективних (історичних, або темпоральних) даних в архівах різної дискретності;

- відображення оперативних і ретроспективних даних у вигляді мнемосхем, графіків, таблиць, гістограм;

- створення і ведення звітних форм, генерація звітів і виведення даних на друк, архівація документів;

- інформаційний обмін між компонентами системи;

- ретрансляція даних, організація інформаційного обміну з суміжними системами;

- адміністрування комплексів, баз даних. [ 1]

Крім того, залежно від їх призначення, системи можуть включати також компоненти для вирішення інших завдань, зокрема, розрахунок питомих витрат енергоносіїв, висновок сигналів управління технологічним обладнанням та ін

На основі одержуваних даних може бути виконана ідентифікація енергоємних пристроїв і процесів для вироблення рішень, спрямованих на підвищення ефективності енергоспоживання.

Програмна частина більшості комплексів представляє собою клієнт-серверні системи, що включають програмне забезпечення декількох рівнів. Можна виділити наступні компоненти:

- Модуль опитування, вирішальний завдання збору інформації, одержуваної від контролерів, кодових лічильників електроенергії та витратомірів (теплолічильників) та ін Тут здійснюється конфігурування та налаштування зв'язку з устаткуванням різних виробників. Зазвичай використовуються стандартизовані інтерфейси для підключення до джерел різних типів.

- Модуль ведення баз даних (БД), що виконує функції доступу до БД, провідний запис отриманої інформації в БД і надає доступ до неї засобам аналізу даних, репортінгу. Для забезпечення переносимості доступ до БД здійснюється з використанням методів доступу, незалежних від конкретних СУБД (на основі ODBC, ADO.NET і т.п.).

- Модуль оперативного контролю, що відповідає за контроль надходження, цілісності отримуваних даних, перевірка виконання граничних умов. Отримувані дані візуалізуються в реальному часі, на їх основі будуються графіки, діаграми. Цей модуль виконує також функції оперативного моніторингу подій системи, формування в реальному часі тривожних повідомлень користувачам системи, журналізації подій (записи аварійних подій, аудит яких ведеться в системі відповідно до заданих критеріїв, в спеціальний журнал). Може здійснюватися розсилка повідомлень в зовнішні програми по локальній мережі, електронній пошті, через SMS і т.п.

- Модуль адміністрування, призначений для вирішення завдань адміністрування, резервного копіювання і відновлення БД, управління правами користувачів. Крім того, в багатьох системах є засоби для конфігурування структури одержуваних від джерел даних.

- Модуль репортінгу, що виконує функції аналізу даних і генерації звітів відповідно з формами (шаблонами) наявними в системі або задаються користувачами. Зазвичай передбачені кошти проектування системи звітності відповідно до потреб користувачів.

- Модуль експорту / імпорту, що виконує функції з інтеграції із зовнішніми системами (передача / прийом інформації) в різних форматах (XML, XLS і пр.). [ 2 ]

Багато системи передбачають ручне заповнення відсутніх даних, поточних та зафіксованих показів лічильників, станів дискретних вводів та ін Ще одна функція - прогнозування споживання енергоресурсів, а також аварійних ситуацій на основі архіву статистики споживання і прогнозу різних зовнішніх факторів. Можливості систем розширюються за рахунок включення до їх складу модулів планування завдань, для виконання яких може бути заданий графік або періодичність. Як завдань можуть бути заплановані роботи з підготовки звітів, передачі даних і т.п. Для підвищення гнучкості системи, її можливостей, стандартна функціональність розширюється рахунок підключення програмних компонентів сторонніх розробників, надання можливості створення макросів, скриптів на мовах програмування VBS, VBA і т.д. Багато систем дозволяють налаштовувати не тільки форми звітів, а й вид екранних форм з урахуванням специфіки використання програмного забезпечення, потреб конкретних користувачів.

4.1 Основи побудови інформаційної системи.


Одна з основних проблем управління полягає в значному зростанні темпів виробничих процесів. Тому традиційні способи збору, переробки інформації та методи прийняття рішень не встигають відображати всі зміни у виробництві або фіксують їх з великим запізненням.

Це призводить до виникнення певних неузгодженостей у плануванні, постачанні і обслуговуванні, знижує продуктивність суспільної праці, погіршує економічні показники виробництва.

Використання економіко-математичних методів і обчислювальних засобів дозволяє створити комплексну людино-машинну систему управління, в якій автоматизовані розрахунки з обробки техніко-економічної інформації, а в ряді випадків і процеси прийняття рішень. Головна мета такої системи підвищення ефективності виробництва при обов'язковому виконанні планових завдань та раціональне використання виробничих потужностей, матеріальних трудових і фінансових ресурсів.

Процес управління здійснюється шляхом безперервного обміну інформацією між елементами системи управління. При цьому за характером слід розрізняти основні види потоків інформації: планової, звітної, нормативно-довідкової та науково-технічної.

Планова інформація здійснює керуючий вплив шляхом завдання цілей і зовнішніх умов розвитку та функціонування об'єкта управління для забезпечення нормальної і цілеспрямованої діяльності об'єкта. За своїм характером планова інформація поділяється на директивну і рекомендаційну. Директивна інформація містить завдання у вигляді затверджених планів, вказівок, розпоряджень тощо, що підлягають обов'язковому виконанню. Рекомендаційна інформація не має обов'язкового характеру, вона розкриває загальний напрямок розвитку об'єкта і використовується при виробленні остаточного рішення.

Звітна інформація характеризує стан керованого об'єкта за певний період часу або на певний момент часу. Звітна інформація з суворою періодичністю утворює статистичну інформацію. Звітна інформація завжди спрямована знизу вгору по ієрархічній структурі управління.

Нормативно-довідкова інформація включає необхідні дані про внутрішні і зовнішні умовах розвитку і функціонування об'єкта управління. До них відносяться технічні умови, стандарти, інструкції, нормативи та інші відомості, необхідні для вироблення оптимального рішення.
Науково-технічна інформація в цілому характеризує технічний процес в області методів і засобів виробництва, нових видів сировини і матеріалів, нові соціальні, економічні, культурні явища в розвитку суспільства.

Інформаційні потоки незалежно від свого змісту характеризуються такими ознаками: джерелом виникнення конкретними елементами системи управління, між якими існує інформаційний зв'язок; напрямом; періодичністю виникнення; характером; взаємозв'язком з іншими видами інформації; носієм інформації; методом обробки; умовами зберігання.

У загальному випадку інформація повинна відповідати таким основним вимогам:

- Спрямованості чітко вказувати джерело виникнення та об'єкти, які її використовують;
- Достатності бути вичерпної для прийняття рішень з управління об'єктами;
- Достовірності задовольняти прийнятим критеріям якості, наприклад мати довірчі межі, що не перевищують заданого рівня похибки;
- Порівнянності дозволяти проводити порівняння об'єктів або досліджувати їх поведінку в динаміці;
- Стабільності зберігати незмінним економічний зміст основних понять, які характеризують сутність інформації протягом тривалого часу;
- Своєчасності забезпечити надходження інформації до окремих об'єктів системи управління з періодичністю і в строки, які не порушують нормального функціонування всієї системи;
- Доступності дозволяти використовувати централізовану інформацію в усіх необхідних випадках.

При побудові раціональної інформаційної системи слід враховувати зазначені вище вимоги.

4.2 Система моніторингу OpenJEVis

Система JEVis являє собою базу даних на основі програмного рішення, пропонуючи можливість отримання і обробки фізичних даних для всіх видів моніторингу. Джерелом даних фізично широко поширені і можуть бути придбані автоматизовані реєстратори даних (лічильники), системи управління технологічними процесами, а також з загальні бази даних і даних, що вводяться вручну користувачем. [ [5] ] Система контролює, що всі ключові характеристики виробничого процесу, які визначають енергоефективність, відстежуються, вимірюються й аналізуються. У ключові характеристики включаються, як мінімум:
а) енергетичний профіль;
б) значне енергоспоживання;
в) ефективність робочого плану з досягнення поставлених цілей і завдань.
Дані моніторингу та вимірювань реєструються. Організація перевіряє, що все обладнання, яке використовується для моніторингу та вимірювань, надає достовірні дані, які можуть бути отримані знову. Дані калібрування зберігаються. Результати моніторингу та вимірювань зберігаються.

Сістема енергетичного менеджмента

Рисунок 1 - Система енергетичного менеджменту

Програмне забезпечення, яке використовується для роботи з базами даних моніторингової системи, представляється собою:

1. JEGraph - універсальний інструмент для візуалізації даних і операції порівняння.

JEGraph

Рисунок 2 - Інструмент JEGraph.

Дозволяє розглядати і порівнювати криві енергоспоживання як за рік, там і за кожну годину з моменту початку збору інформації.
2. JEConfig допомагає користувачеві налаштувати, редагувати і створювати нові реєстри. Крім того, імпортує, експортує і редагує дані.
3. JEReport - генератор звітів для системи JEVis. З JEReport ви можете отримати інформацію про періодично даних з бази JEVis. Для використання JEReport ви повинні спочатку створити файл шаблону і звітності вузла в JEConfig. У файлі шаблону можна використовувати певні функції. Ці функції будуть переведені на дані бази даних JEVis. З даним ідентифікатори в звітному вузлів JEConfig. [ [3] ]

Висновки

Ціни на пальне постійно зростають (в основному це природний газ, який поставляється в Україну з Росії), що гостро ставить проблему економного витрачання енергоресурсів, чим і обумовлений вибір теми дослідження. Тому отримання даних енергобалансу підприємства є досить актуальним і потребує уваги.

 Створення комплексних систем моніторингу та обліку енергоспоживання передбачає розробку програмно-апаратних комплексів, призначених для вирішення взаємопов'язаних завдань збору,  обробки та архівації даних про функціонування складних систем, що включають різні джерела і споживачів енергоресурсів.

        

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудні 2013 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік джерел

  1. Калашников Е.А. Лядова Л.М. Система моніторингу джерел енергоспоживання METAS Control / / Матеріали конференції «Технології Microsoft в теорії та практиці програмування». - Нижній Новгород: Изд-во Нижегородського держуніверситету, 2010. С. 183 185.
  2. Лядова Л.М. Технологія створення динамічно адаптуються інформаційних систем / / Праці міжнар. наук.-техн. конф. «Інтелектуальні системи» (AIS'07). Т. 2. - М.: Фізматліт, 2007.
  3. Семінар на тему: "Енергоменеджмент та енергомоніторингу" / Діпл.-інж. Томас Франк, Envidatec GmbH, Київ, 21.12.2012
  4. Електронний журнал енергосервісної системи "Екологічні системи" / Теплоенергетичні системи та енергетичні баланси промислових підприємств, січень 2004 року.
  5. http://www.openjevis.org/projects/openjevis