渤海船舶重工有限責任公司是中國船舶重工集團公司下屬骨干企業(yè)之一，位于遼寧省葫蘆島市，始建于1954年。公司擁有先進的造船設施和一流的重大鋼結(jié)構(gòu)成型、焊接、加工、制造生產(chǎn)線，能夠按中、挪、法、美、英、日等國家船級社和多種國際合約建造38.8萬噸以下多類船舶。公司是國家重大技術裝備國產(chǎn)化研制基地和國家級技術中心，通過了質(zhì)量管理體系和職業(yè)健康安全管理體系認證。截止到2007年底，手持船舶訂單、船舶完工量、新接船舶訂單均位居全國造船企業(yè)前十名行列。

1 實現(xiàn)數(shù)字化管理，提升動能供應的管理水平項目背景

    (1) “十一五”以來，國家把節(jié)約資源、能源和保護環(huán)境，作為基本國策。要求建立低投入、高產(chǎn)出、低消耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。渤船重工作為國家“一五”期間156個重點項目之一，作為骨干央企，理應在這方面起到排頭兵作用，成為履行社會責任的楷模。

    (2) 為實現(xiàn)建成世界第一造船大國的目標，要求造船企業(yè)必須落實科學發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變增長方式，提高發(fā)展質(zhì)量，努力實現(xiàn)“綠色造船”，降低成本，提高核心競爭力。特別是面臨人民幣升值，原材料漲價、人工成本攀升的嚴峻形勢，最大限度降低占造船成本很大比重的能源消耗，成為非常迫切的任務。

    (3) 在黨的十六大報告中，明確提出“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化”，“走一條新型工業(yè)化道路”，把制造業(yè)信息化作為改造傳統(tǒng)工業(yè)的主要手段。信息化建設是企業(yè)創(chuàng)新的基礎，也是企業(yè)加快發(fā)展、節(jié)能減排的重要工具。因此，渤船重工決定以構(gòu)建和實施數(shù)字化節(jié)能管理系統(tǒng)為突破口，把節(jié)能減排工作提高到一個新的水平。

    (4) 隨著國內(nèi)造船行業(yè)的迅猛發(fā)展，中國已成為世界級的造船大國，公司在這種大環(huán)境的影響下，生產(chǎn)任務十分飽滿，各生產(chǎn)場地都在滿負荷運行，因此保障生產(chǎn)節(jié)點和質(zhì)量的動能產(chǎn)品供應因素已成為了造船管理的一項重點。如何提供高質(zhì)量、節(jié)能型的動能產(chǎn)品不僅關系到造船生產(chǎn)的進度和質(zhì)量，同時也關系到造船的成本。如何在相同能耗下獲得最大的產(chǎn)品產(chǎn)出量就成為了當前的一個急待解決的問題。渤船重工動力分廠，擔負著整個公司的空壓風、二氧化碳、丙烯、乙炔、氧氣、電力、通訊等動能供應，是公司重要的動能保障單位。動力分廠一直以安全管理、創(chuàng)新開拓、節(jié)能降耗為工作中心，大力弘揚“安全生產(chǎn)，保障動能，熱情服務，爭創(chuàng)一流”的企業(yè)精神。近年來，分廠圍繞企業(yè)發(fā)展和公司節(jié)能降耗的要求，不斷探索數(shù)字化管理，有效的提高了動能供應的管理水平。針對上述問題，渤船重工動力分廠開發(fā)了新型的壓力、液位、流量、電力遠程監(jiān)測及遠程控制數(shù)字化管理系統(tǒng)。通過對所有動能指標的采集與監(jiān)控，并通過CDMA無線遠傳方式將數(shù)據(jù)傳送到控制中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控與采集，歷史數(shù)據(jù)存儲及報表打印、預留數(shù)據(jù)實時發(fā)布功能，在必要時可通過簡單的軟件升級，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的Web發(fā)布，所有經(jīng)授權的計算機用戶可以隨時查看數(shù)據(jù)，以避免巡視檢察人員對各個車間的人工記錄不準確、實時性不強等因素。并對壓力進行實時監(jiān)控。將其控制在各設備正常工作的范圍之內(nèi)，避免壓力過低影響施工質(zhì)量，同時也避免壓力過高發(fā)生安全事故及造成不必要的浪費。

2 實現(xiàn)數(shù)字化管理，提升動能供應的管理水平的內(nèi)涵及主要做法

    依靠現(xiàn)代化的信息手段和方法，整合和量化企業(yè)的動能供應、信息資源，通過建立連通管理層和現(xiàn)場運行狀態(tài)的數(shù)字化系統(tǒng)，保障動能安全運行和平穩(wěn)供應的數(shù)字化系統(tǒng)，動態(tài)反映現(xiàn)場動能供應安全管理需要解決的問題和故障，實現(xiàn)高效運行和安全管理的可控在控，不斷提高節(jié)能減排能力，促進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

    該數(shù)字化系統(tǒng)具有高可靠性、穩(wěn)定性、靈活性 、實時性。主要采集、監(jiān)測和控制動力所有動能的各項指標：氣體的壓力、流量、流速、濃度、溫度和濕度等技術指標；電力的電壓、電流、功率等；罐內(nèi)液位的實時采集和統(tǒng)計。并能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制和快速短信報警。

    系統(tǒng)采用的硬件、軟件和網(wǎng)絡具有世界先進技術水平，并且經(jīng)過實踐考驗證明其安全、實用的產(chǎn)品。站控計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Windows2000。具有強大的人機對話能力，擴展能力極強。控制系統(tǒng)的硬件和軟件的可用率可以達到99.99%。系統(tǒng)的軟件是模塊化的，以便于SCADA系統(tǒng)組態(tài)時增加、刪除。硬件在性能上是模塊化的，允許將來在容量和功能上的擴展。系統(tǒng)采用CDMA的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)技術先進，性能可靠。系統(tǒng)具有在外電源掉電情況下保護源程序和已采集的數(shù)據(jù)功能。在外電源恢復后，RTU自動恢復數(shù)據(jù)采集和過程控制。控制和算法組態(tài)在RTU中完成，RTU提供五種編程語言工具。

    動力數(shù)字化管理系統(tǒng)控制中心采用以計算機為核心，CDMA網(wǎng)絡組成的系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡，現(xiàn)場監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集RTU為控制核心，通過CDMA將數(shù)據(jù)上傳至控制中心進行監(jiān)控和管理。

    RTU是過程控制單元，主要包括：CPU及協(xié)處理器、存儲器、局域網(wǎng)（LAN）接口、模擬I/O組件、數(shù)字I/O組件、通信接口、電源板等，還包括與上級管理計算機系統(tǒng)的通信通道接口（預留）、操作員接口等。

    控制中心配置操作員站、工程師工作站。操作員/工程師工作站控制中心提供了靈活、良好的人機界面和操作手段。

    目前，渤船重工動力分廠根據(jù)自身的實際情況，主要將該管理系統(tǒng)運用到各管道壓力、管道流量、實時流速、罐體液位等方面的監(jiān)測，領域，以便更好、更廣泛地發(fā)揮此項目的作用。祥細介紹如下。

2.1 建立壓力實時監(jiān)測系統(tǒng)，提高供能穩(wěn)定性

    渤船重工動力分廠的管道遍及公司各個生產(chǎn)場地，然而對這些管道的使用情況卻不能達到實時監(jiān)控，而采用此系統(tǒng)后，整個公司范圍內(nèi)的各個場地的管道壓力情況一目了然；同時該系統(tǒng)還具有報警功能，如果監(jiān)測點的壓力超過或低于正常壓力值，中央控制中心便立刻會發(fā)出報警，提醒相關人員，避免因壓力不足或過高而影響生產(chǎn)或出現(xiàn)危險。

    為了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)設計采用CDMA網(wǎng)絡為系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì)。壓力站點RTU的功能主要有：站點數(shù)據(jù)自動采集；實現(xiàn)本地/遠程檢測；各管線閥門定時開關控制；上電、死機、長發(fā)自動復位；掉電數(shù)據(jù)保護；脫機獨立工作；一次表供電超限、異常自動報警，并把報警信號以短信的方式傳到預先設定的工作人員的手機上。

    此畫面包括動力分廠各條供氣管線壓力數(shù)據(jù)。如果各數(shù)據(jù)在正常工作范圍之內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示為綠色和藍色。如果數(shù)據(jù)異常，數(shù)據(jù)顯示黃色和紅色。管理人員可以通過操作員站及時準確的看到每條管路壓力異常情況，大大提高了動能管理的工作效率，減少了跑、冒和故障的發(fā)生，并能夠根據(jù)所有現(xiàn)場的技術指標情況，下達調(diào)度指令開車和停車，并能根據(jù)調(diào)度指令定時開關動能供應。

2.2 建立流量和流速監(jiān)測系統(tǒng)，降低能源消耗，節(jié)約成本

    對管道的流量和流速實施監(jiān)測，能夠科學、直觀地防止氣體跑冒滴漏現(xiàn)象發(fā)生。由于管道總流量等于各支路管道流量之和，如果氣體在未被使用的情況下，它們的數(shù)值差異過大，則說明管道存在泄漏現(xiàn)象；而流速則能反映出用戶使用氣體的情況，未被使用的管道是不存在流速的，管道在被使用時流速是比較穩(wěn)定的，如果存在流速突然增大，也能反映出管道存在的問題。采用此系統(tǒng)后，如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，系統(tǒng)會自動報警，巡檢人員就會對相應的管道進行故障點的查找，從而做到快速反應、快速維修，達到消除不必要的浪費的效果。

    流量控制系統(tǒng)主要功能：

   (1)  對所有管道輸出氣體的瞬時流量和累計流量進行采集和監(jiān)控。
   (2)  根據(jù)氣體的流速調(diào)整閥門開啟大小，并在流速超過指標時迅速報警，并把報警信號發(fā)送到負責人手機上。

2.3 建立液位監(jiān)測系統(tǒng)，在安全條件下，穩(wěn)定供能

    公司生產(chǎn)用的一些氣體如氧氣、二氧化碳、丙烯等都是由高壓儲罐來存儲的，存在一定的安全隱患。該系統(tǒng)安裝后，能夠?qū)Ω邏簝迌?nèi)的壓力、液位及氣體的使用情況進行及時地了解和掌控，當超壓或者超過負荷充裝都有報警功能。此項目還具有遠程控制功能，如果某條管道需要開關閥門，只要把普通閥門更換成電磁閥門后，中央控制中心就可以通過發(fā)送信號給RTU來達到對電磁閥門的控制，從而實現(xiàn)遠程控制功能。
液位站點實現(xiàn)的主要功能：

    (1) 液位報警

    RTU可以采集液位信號，并與設定的報警值進行對比。當RTU發(fā)現(xiàn)液位異常時，產(chǎn)生報警信號，RTU控制排液閥打開，當液位等于設定值時，RTU關閉閥門。并主動上傳到監(jiān)控中心及同時以短信的方式發(fā)到預先設定的工作人員的手機上。

    (2) 用量統(tǒng)計

    RTU根據(jù)罐內(nèi)的液位變化，統(tǒng)計正量和負量。并進行24 小時累計，正量為每天沖入量；負量為每天使用量。在根據(jù)標準的密度，自動計算出加入和使用氣體的重量。

    (3) 各氣閥自動切斷功能

    用戶可以根據(jù)設定的時間自動切斷各個氣閥。如下班后，RTU自動切斷各個氣閥，以節(jié)約動能，降低生產(chǎn)成本。

2.4 建立電力監(jiān)測管理系統(tǒng)，提高供電可靠性

    優(yōu)質(zhì)服務是供電企業(yè)的生命線，保障用戶的安全用電是供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務的基礎環(huán)節(jié)。隨著用電需求的日益增長和電力供求市場化，用戶對供電可靠性、電能質(zhì)量的要求不斷提高，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)技術和管理方法已經(jīng)難以滿足配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的要求。電力監(jiān)測系統(tǒng)控制中心通過計算，考慮網(wǎng)損、過負荷等情況確定最佳供電方案，命令有關開關完成復核轉(zhuǎn)供。線路發(fā)生故障后，根據(jù)配電網(wǎng)的實時拓撲結(jié)構(gòu)進行故障定位，下達命令實現(xiàn)跳閘隔離故障。此后，主站通過接地故障巡視儀及其它輔助手段，及時查到故障部位并及時進行修復。通過采取數(shù)字化管理措施，降低了故障停電時間，減少了故障停電對供電可靠性的影響。

    電力監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能：

   (1) 高壓35/10KV側(cè)：三相電流電壓監(jiān)測；有功、無功、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率；斷路器開關狀態(tài)監(jiān)測；
   (2) 變壓器側(cè)：環(huán)境溫度、濕度監(jiān)測；油式油溫監(jiān)測；過載保護；風機自動控制；
   (3) 低壓 0.4KV側(cè)：進線電流電壓監(jiān)測；有功、無功、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率；斷路器開關狀態(tài)監(jiān)測；
   (4) 遠程抄表：電能計量,遠程集抄；
   (5) 自動報警：時時自動監(jiān)測總站和全廠區(qū)的各個變電所的運行狀態(tài)和各項指標情況。情況異常和故障時自動報警，發(fā)送到管理人員的手機上。

2.5 建立短信報警系統(tǒng)，制定信息反饋體系

實時自動監(jiān)測全廠區(qū)的各個監(jiān)測點的運行狀態(tài)和各項指標情況。情況異常和故障時自動報警并將具體位置的詳細數(shù)據(jù)情況發(fā)送到各個管轄區(qū)域的主管領導及管理人員的手機上，可以讓管理人員及時準確的掌握各個區(qū)域的動能供應情況，如果出現(xiàn)異常可以立即組織人員檢查維修。當故障點得到確認并解決，恢復正常，系統(tǒng)還會發(fā)送一條確認短信，通知管理人員，故障得到解決，壓力恢復正常。此系統(tǒng)在管理上可以更加及時了解現(xiàn)場情況，提高工作人員對現(xiàn)場處理故障的能力，大大提高了管理效率。

2.6 建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)動能調(diào)度的科學合理，節(jié)能降耗

    (1) 中心控制室配置1臺操作員站、1臺報表/報警/事件打印機。操作員站用于作為日常生產(chǎn)控制操作、數(shù)據(jù)的采集控制、歷史數(shù)據(jù)的存放、各種統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)的處理的人機界面。

    (2) 趨勢曲線畫面

    在此畫面中可以查詢系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)的趨勢曲線，以便于在出現(xiàn)問題時查找問題原因。利用此曲線，管理人員可以隨時調(diào)出某一天某一時段某一時間點，現(xiàn)場動能的消耗指數(shù)，更加充分靈活的下達調(diào)度令，減少動能浪費。

    (3) 數(shù)據(jù)報表

    系統(tǒng)可以自動記錄歷史數(shù)據(jù),并可查詢、顯示歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以定時打印日報表，也可以打印以往任何時間的歷史報表,并可根據(jù)要求打印特定報表。管理人員就可以根據(jù)歷史記錄，進行安排生產(chǎn)調(diào)度令，可以更加靈活的掌握動能供應情況，減少動能浪費。

3 系統(tǒng)運行的效果

    動力綜合管理系統(tǒng)的投入運行，使動力分廠在動能管理、供應、保障、減耗、安全等各方面得到了飛躍式的提升。它改變了原有對動能的管理模式、信息的反饋模式、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模式、故障的發(fā)現(xiàn)模式、重大危險源的監(jiān)控模式。實現(xiàn)了對動力分廠所供應動能的各項指標的實時監(jiān)控、統(tǒng)計和控制。能夠在任意一地點的動能超標和故障時，第一時間發(fā)出報警，把報警數(shù)據(jù)和地點發(fā)送到管理人員的手機上。該系統(tǒng)大大提高了動能管理的工作效率，減少了跑、冒和故障的發(fā)生，并能夠根據(jù)所有現(xiàn)場的技術指標情況，下達調(diào)度指令開車和停車，能根據(jù)調(diào)度指令定時開關動能供應。2007年公司運用動能管理系統(tǒng)取得了可觀的經(jīng)濟效益，該項目的實施帶來直接經(jīng)濟效益為150萬元以上，在管理效益和安全效益上更是無法估量。動力分廠真正作到了動能管理的及時性、準確性、科學性、安全性、可控性。為確保公司未來的高速發(fā)展提供了一套全新的動能管理工具。