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(jìn)的造船設施和一流的重大鋼結構成型、焊接、加工、制造生產(chǎn)線(xiàn)，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(wàn)噸以下多類(lèi)船舶。公司是國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化研制基地和國家級技術(shù)中心，通過(guò)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(shí)現數字化管理，提升動(dòng)能供應的管理水平項目背景

    (1) “十一五”以來(lái)，國家把節約資源、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)、可持續的國民經(jīng)濟體系和資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì )。渤船重工作為國家“一五”期間156個(gè)重點(diǎn)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(huì )責任的楷模。

    (2) 為實(shí)現建成世界第一造船大國的目標，要求造船企業(yè)必須落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)，轉變增長(cháng)方式，提高發(fā)展質(zhì)量，努力實(shí)現“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(jià)、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(wù)。

    (3) 在黨的十六大報告中，明確提出“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)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、節能減排的重要工具。因此，渤船重工決定以構建和實(shí)施數字化節能管理系統為突破口，把節能減排工作提高到一個(gè)新的水平。

    (4) 隨著(zhù)國內造船行業(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(wù)十分飽滿(mǎn)，各生產(chǎn)場(chǎng)地都在滿(mǎn)負荷運行，因此保障生產(chǎn)節點(diǎn)和質(zhì)量的動(dòng)能產(chǎn)品供應因素已成為了造船管理的一項重點(diǎn)。如何提供高質(zhì)量、節能型的動(dòng)能產(chǎn)品不僅關(guān)系到造船生產(chǎn)的進(jìn)度和質(zhì)量，同時(shí)也關(guān)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(gè)急待解決的問(wèn)題。渤船重工動(dòng)力分廠(chǎng)，擔負著(zhù)整個(gè)公司的空壓風(fēng)、二氧化碳、丙烯、乙炔、氧氣、電力、通訊等動(dòng)能供應，是公司重要的動(dòng)能保障單位。動(dòng)力分廠(chǎng)一直以安全管理、創(chuàng )新開(kāi)拓、節能降耗為工作中心，大力弘揚“安全生產(chǎn)，保障動(dòng)能，熱情服務(wù)，爭創(chuàng )一流”的企業(yè)精神。近年來(lái)，分廠(chǎng)圍繞企業(yè)發(fā)展和公司節能降耗的要求，不斷探索數字化管理，有效的提高了動(dòng)能供應的管理水平。針對上述問(wèn)題，渤船重工動(dòng)力分廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了新型的壓力、液位、流量、電力遠程監測及遠程控制數字化管理系統。通過(guò)對所有動(dòng)能指標的采集與監控，并通過(guò)CDMA無(wú)線(xiàn)遠傳方式將數據傳送到控制中心，實(shí)現數據的遠程監控與采集，歷史數據存儲及報表打印、預留數據實(shí)時(shí)發(fā)布功能，在必要時(shí)可通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件升級，實(shí)現數據的Web發(fā)布，所有經(jīng)授權的計算機用戶(hù)可以隨時(shí)查看數據，以避免巡視檢察人員對各個(gè)車(chē)間的人工記錄不準確、實(shí)時(shí)性不強等因素。并對壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。將其控制在各設備正常工作的范圍之內，避免壓力過(guò)低影響施工質(zhì)量，同時(shí)也避免壓力過(guò)高發(fā)生安全事故及造成不必要的浪費。

2 實(shí)現數字化管理，提升動(dòng)能供應的管理水平的內涵及主要做法

    依靠現代化的信息手段和方法，整合和量化企業(yè)的動(dòng)能供應、信息資源，通過(guò)建立連通管理層和現場(chǎng)運行狀態(tài)的數字化系統，保障動(dòng)能安全運行和平穩供應的數字化系統，動(dòng)態(tài)反映現場(chǎng)動(dòng)能供應安全管理需要解決的問(wèn)題和故障，實(shí)現高效運行和安全管理的可控在控，不斷提高節能減排能力，促進(jìn)企業(yè)可持續發(fā)展。

    該數字化系統具有高可靠性、穩定性、靈活性 、實(shí)時(shí)性。主要采集、監測和控制動(dòng)力所有動(dòng)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(shù)指標；電力的電壓、電流、功率等；罐內液位的實(shí)時(shí)采集和統計。并能夠實(shí)現遠程控制和快速短信報警。

    系統采用的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò )具有世界先進(jìn)技術(shù)水平，并且經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗證明其安全、實(shí)用的產(chǎn)品。站控計算機系統的操作系統采用Windows2000。具有強大的人機對話(huà)能力，擴展能力極強?？刂葡到y的硬件和軟件的可用率可以達到99.99%。系統的軟件是模塊化的，以便于SCADA系統組態(tài)時(shí)增加、刪除。硬件在性能上是模塊化的，允許將來(lái)在容量和功能上的擴展。系統采用CDMA的網(wǎng)絡(luò )結構技術(shù)先進(jìn)，性能可靠。系統具有在外電源掉電情況下保護源程序和已采集的數據功能。在外電源恢復后，RTU自動(dòng)恢復數據采集和過(guò)程控制?？刂坪退惴ńM態(tài)在RTU中完成，RTU提供五種編程語(yǔ)言工具。

    動(dòng)力數字化管理系統控制中心采用以計算機為核心，CDMA網(wǎng)絡(luò )組成的系統通訊網(wǎng)絡(luò )，現場(chǎng)監控和數據采集RTU為控制核心，通過(guò)CDMA將數據上傳至控制中心進(jìn)行監控和管理。

    RTU是過(guò)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(dòng)力分廠(chǎng)根據自身的實(shí)際情況，主要將該管理系統運用到各管道壓力、管道流量、實(shí)時(shí)流速、罐體液位等方面的監測，領(lǐng)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(shí)時(shí)監測系統，提高供能穩定性

    渤船重工動(dòng)力分廠(chǎng)的管道遍及公司各個(gè)生產(chǎn)場(chǎng)地，然而對這些管道的使用情況卻不能達到實(shí)時(shí)監控，而采用此系統后，整個(gè)公司范圍內的各個(gè)場(chǎng)地的管道壓力情況一目了然；同時(shí)該系統還具有報警功能，如果監測點(diǎn)的壓力超過(guò)或低于正常壓力值，中央控制中心便立刻會(huì )發(fā)出報警，提醒相關(guān)人員，避免因壓力不足或過(guò)高而影響生產(chǎn)或出現危險。

    為了實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸，系統設計采用CDMA網(wǎng)絡(luò )為系統數據傳輸的介質(zhì)。壓力站點(diǎn)RTU的功能主要有：站點(diǎn)數據自動(dòng)采集；實(shí)現本地/遠程檢測；各管線(xiàn)閥門(mén)定時(shí)開(kāi)關(guān)控制；上電、死機、長(cháng)發(fā)自動(dòng)復位；掉電數據保護；脫機獨立工作；一次表供電超限、異常自動(dòng)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(huà)面包括動(dòng)力分廠(chǎng)各條供氣管線(xiàn)壓力數據。如果各數據在正常工作范圍之內，數據顯示為綠色和藍色。如果數據異常，數據顯示黃色和紅色。管理人員可以通過(guò)操作員站及時(shí)準確的看到每條管路壓力異常情況，大大提高了動(dòng)能管理的工作效率，減少了跑、冒和故障的發(fā)生，并能夠根據所有現場(chǎng)的技術(shù)指標情況，下達調度指令開(kāi)車(chē)和停車(chē)，并能根據調度指令定時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)能供應。

2.2 建立流量和流速監測系統，降低能源消耗，節約成本

    對管道的流量和流速實(shí)施監測，能夠科學(xué)、直觀(guān)地防止氣體跑冒滴漏現象發(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，它們的數值差異過(guò)大，則說(shuō)明管道存在泄漏現象；而流速則能反映出用戶(hù)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(shí)流速是比較穩定的，如果存在流速突然增大，也能反映出管道存在的問(wèn)題。采用此系統后，如果出現上述現象，系統會(huì )自動(dòng)報警，巡檢人員就會(huì )對相應的管道進(jìn)行故障點(diǎn)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。

    流量控制系統主要功能：

   (1)  對所有管道輸出氣體的瞬時(shí)流量和累計流量進(jìn)行采集和監控。
   (2)  根據氣體的流速調整閥門(mén)開(kāi)啟大小，并在流速超過(guò)指標時(shí)迅速報警，并把報警信號發(fā)送到負責人手機上。

2.3 建立液位監測系統，在安全條件下，穩定供能

    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(lái)存儲的，存在一定的安全隱患。該系統安裝后，能夠對高壓儲罐內的壓力、液位及氣體的使用情況進(jìn)行及時(shí)地了解和掌控，當超壓或者超過(guò)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(kāi)關(guān)閥門(mén)，只要把普通閥門(mén)更換成電磁閥門(mén)后，中央控制中心就可以通過(guò)發(fā)送信號給RTU來(lái)達到對電磁閥門(mén)的控制，從而實(shí)現遠程控制功能。
液位站點(diǎn)實(shí)現的主要功能：

    (1) 液位報警

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

    (2) 用量統計

    RTU根據罐內的液位變化，統計正量和負量。并進(jìn)行24 小時(shí)累計，正量為每天沖入量；負量為每天使用量。在根據標準的密度，自動(dòng)計算出加入和使用氣體的重量。

    (3) 各氣閥自動(dòng)切斷功能

    用戶(hù)可以根據設定的時(shí)間自動(dòng)切斷各個(gè)氣閥。如下班后，RTU自動(dòng)切斷各個(gè)氣閥，以節約動(dòng)能，降低生產(chǎn)成本。

2.4 建立電力監測管理系統，提高供電可靠性

    優(yōu)質(zhì)服務(wù)是供電企業(yè)的生命線(xiàn)，保障用戶(hù)的安全用電是供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基礎環(huán)節。隨著(zhù)用電需求的日益增長(cháng)和電力供求市場(chǎng)化，用戶(hù)對供電可靠性、電能質(zhì)量的要求不斷提高，傳統的配電網(wǎng)技術(shù)和管理方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的要求。電力監測系統控制中心通過(guò)計算，考慮網(wǎng)損、過(guò)負荷等情況確定最佳供電方案，命令有關(guān)開(kāi)關(guān)完成復核轉供。線(xiàn)路發(fā)生故障后，根據配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓撲結構進(jìn)行故障定位，下達命令實(shí)現跳閘隔離故障。此后，主站通過(guò)接地故障巡視儀及其它輔助手段，及時(shí)查到故障部位并及時(shí)進(jìn)行修復。通過(guò)采取數字化管理措施，降低了故障停電時(shí)間，減少了故障停電對供電可靠性的影響。

    電力監測系統的主要功能：

   (1) 高壓35/10KV側：三相電流電壓監測；有功、無(wú)功、功率因數、電網(wǎng)頻率；斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)監測；
   (2) 變壓器側：環(huán)境溫度、濕度監測；油式油溫監測；過(guò)載保護；風(fēng)機自動(dòng)控制；
   (3) 低壓 0.4KV側：進(jìn)線(xiàn)電流電壓監測；有功、無(wú)功、功率因數、電網(wǎng)頻率；斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)監測；
   (4) 遠程抄表：電能計量,遠程集抄；
   (5) 自動(dòng)報警：時(shí)時(shí)自動(dòng)監測總站和全廠(chǎng)區的各個(gè)變電所的運行狀態(tài)和各項指標情況。情況異常和故障時(shí)自動(dòng)報警，發(fā)送到管理人員的手機上。

2.5 建立短信報警系統，制定信息反饋體系

實(shí)時(shí)自動(dòng)監測全廠(chǎng)區的各個(gè)監測點(diǎn)的運行狀態(tài)和各項指標情況。情況異常和故障時(shí)自動(dòng)報警并將具體位置的詳細數據情況發(fā)送到各個(gè)管轄區域的主管領(lǐng)導及管理人員的手機上，可以讓管理人員及時(shí)準確的掌握各個(gè)區域的動(dòng)能供應情況，如果出現異?？梢粤⒓唇M織人員檢查維修。當故障點(diǎn)得到確認并解決，恢復正常，系統還會(huì )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。此系統在管理上可以更加及時(shí)了解現場(chǎng)情況，提高工作人員對現場(chǎng)處理故障的能力，大大提高了管理效率。

2.6 建立數據統計與分析系統，以實(shí)現動(dòng)能調度的科學(xué)合理，節能降耗

    (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、數據的采集控制、歷史數據的存放、各種統計報表數據的處理的人機界面。

    (2) 趨勢曲線(xiàn)畫(huà)面

    在此畫(huà)面中可以查詢(xún)系統記錄的所有數據的趨勢曲線(xiàn)，以便于在出現問(wèn)題時(shí)查找問(wèn)題原因。利用此曲線(xiàn)，管理人員可以隨時(shí)調出某一天某一時(shí)段某一時(shí)間點(diǎn)，現場(chǎng)動(dòng)能的消耗指數，更加充分靈活的下達調度令，減少動(dòng)能浪費。

    (3) 數據報表

    系統可以自動(dòng)記錄歷史數據,并可查詢(xún)、顯示歷史數據。系統可以定時(shí)打印日報表，也可以打印以往任何時(shí)間的歷史報表,并可根據要求打印特定報表。管理人員就可以根據歷史記錄，進(jìn)行安排生產(chǎn)調度令，可以更加靈活的掌握動(dòng)能供應情況，減少動(dòng)能浪費。

3 系統運行的效果

    動(dòng)力綜合管理系統的投入運行，使動(dòng)力分廠(chǎng)在動(dòng)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(dòng)能的管理模式、信息的反饋模式、數據的統計模式、故障的發(fā)現模式、重大危險源的監控模式。實(shí)現了對動(dòng)力分廠(chǎng)所供應動(dòng)能的各項指標的實(shí)時(shí)監控、統計和控制。能夠在任意一地點(diǎn)的動(dòng)能超標和故障時(shí)，第一時(shí)間發(fā)出報警，把報警數據和地點(diǎn)發(fā)送到管理人員的手機上。該系統大大提高了動(dòng)能管理的工作效率，減少了跑、冒和故障的發(fā)生，并能夠根據所有現場(chǎng)的技術(shù)指標情況，下達調度指令開(kāi)車(chē)和停車(chē)，能根據調度指令定時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)能供應。2007年公司運用動(dòng)能管理系統取得了可觀(guān)的經(jīng)濟效益，該項目的實(shí)施帶來(lái)直接經(jīng)濟效益為150萬(wàn)元以上，在管理效益和安全效益上更是無(wú)法估量。動(dòng)力分廠(chǎng)真正作到了動(dòng)能管理的及時(shí)性、準確性、科學(xué)性、安全性、可控性。為確保公司未來(lái)的高速發(fā)展提供了一套全新的動(dòng)能管理工具。