纺织企业能源管理信息系统的研究与开发

摘要

随着控制朝复杂网络化方向发展，控制设计人员不仅要解决底层实时控制问题，还要解决上层信息集成带来的管理优化等综合自动化问题。纺织企业高能耗的特点，决定其必须关注能源节约问题。因此，本文对某纺织企业能源信息管理优化问题进行了研究，设计并实现了一个能源管理信息系统。该系统能够自动采集能源数据，统计分析主要生产要素对能耗的影响，并预测能源消耗情况，从而从节能角度为企业选择订单和合理安排生产提供了计算机辅助决策支持。
　　本研究首先对纺织企业能源管理存在的问题进行了分析，明确了系统开发目标，将整个能源管理信息系统划分为能源采集监控子系统和能源信息综合管理子系统，并设计了各个子系统的功能。其次，对能源采集监控子系统进行了总体设计，将系统分为计量采集层、过程控制层和监控管理层三层架构。对各层进行了硬件选型，并对监控管理层组态软件进行了选择和功能设计。然后，选择SQL Server2008 R2作为数据库管理系统，按照需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计步骤对数据仓库和能源综合管理子系统数据库进行了设计。数据仓库从SCADA数据库、生产调度系统数据库、设备系统数据库和产品系统数据库定期抽取转换与装载数据，作为能源信息综合管理子系统的源数据库。能源信息综合管理子系统的数据库为能源统计、分析和预测等功能服务。接着，对能源预测问题进行了研究，提出了一种适合纺织企业的BP神经网络能源预测方法。首先对影响纺织企业能源消耗的主要生产要素进行了分析，在此基础上建立了基于BP神经网络的预测框架，然后使用能源样本数据并选择Levenberg-Marquardt算法进行学习训练，得到能源预测模型。测试结果表明该模型能够比较准确地预测能源消耗，为选择订单和安排生产提供有效的辅助决策支持。最后，编程实现了能源信息综合管理子系统。系统基于C/S架构，前台使用C＃，后台使用SQL Server，智能算法使用C#与Matlab混合编程。论文给出了系统设计原则，并用几个典型实例阐述了程序代码开发主要设计思想与实现过程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究意义与背景

1．2 能源管理系统发展现状

1．3 能源预测技术发展现状

1．4 论文主要内容

1．4．1 工作内容

1．4．2 章节安排

第二章 需求分析与功能设计

2．1 纺织企业能源管理现状

2．1．1 纺织企业基本信息

2．1．2 能源管理存在的问题

2．2 系统开发目标

2．3 系统主要功能

2．3．1 能源采集监控子系统功能

2．3．2 能源信息综合管理子系统功能

2．4 本章小结

第三章 能源采集监控子系统总体设计

3．1 能源采集监控子系统设计原则

3．2 能源采集监控子系统总体架构

3．2．1 计量采集层

3．2．2 过程控制层

3．2．3 监控管理层

3．3 计量仪表选型与配置

3．3．1 计量仪表选型要求

3．3．2 电能计量点与仪表配置

3．3．3 自来水计量点与配置

3．3．4 蒸汽计量点与仪表配置

3．4 计量采集站PLC选型

3．5 监控管理层嗣置与功能

3．5．1 监控管理层硬件选择

3．5．2 组态软件的选择

3．5．3 主要功能

3．6 本章小结

第四章 数据仓库与能源信息综合管理子系统数据库设计

4．1 数据库建模

4．1．1 数据库建模步骤的分析

4．1．2 数据库管理系统的选择

4．2 数据仓库设计

4．2．1 数据仓库的应用背景

4．2．2 数据仓库系统的定义和结构

4．2．3 主题和多维数据模型

4．2．4 概念模型与物理模型

4．2．5 数据的抽取转换与装载

4．2．6 数据的更新策略

4．3 能源信息综合管理子系统数据库设计

4．3．1 数据库概念模型设计

4．3．2 数据库物理模型设计

4．3．3 其他物理设计

4．4 本章小结

第五章 能源预测问题的研究

5．1 纺织企业能耗影响因素分析

5．2 数据库建模能源预测方法的选择

5．3 能源预测的结构模型与算法

5．4 训练分析与结论

5．5 本章小结

第六章 能源信息综合管理子系统程序实现

6．1 系统结构与开发语言

6．1．1 系统结构

6．1．2 开发语言

6．2 系统设计思想

6．2．1 用户界面设计原则

6．2．2 程序设计原则

6．3 程序设计举例

6．3．1 能源预测

6．3．2 角色与权限管理

6．3．3 计量器具管理

6．3．4 能源报表统计与查询

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表论文