近年來，全球經濟持續高速的增長，對礦産資(zī)源的過度利用已經成爲全球經濟社會發展的巨大(dà)問題，并引發了全球範圍内的能源供應緊張，對環境保護造成了巨大(dà)的壓力，經濟發展帶來的問題要求我(wǒ)們每一(yī)個人，必須擔負起環境保護的責任，必須采取有力的措施來降低能源消耗。
本系統根據齊大(dà)山鐵礦現有能源管理系統的要求，在全廠建立能源實時數據采集系統，除滿足廠級能源管理的需求外(wài)，還可爲礦業公司MES、ERP系統提供實時數據及曆史數據，從而進一(yī)步提高信息化管理的水平。
2 系統方案設計
2.1方案概述
齊大(dà)山鐵礦能源管理系統由監控中(zhōng)心、數據服務器、采集站和現場儀表等四部分(fēn)組成，其中(zhōng)采集站包括有線采集站和無線采集站兩部分(fēn)。
有線采集站主要負責采集選别工(gōng)區的數據；無線采集站主要負責采集采礦工(gōng)區和鐵路運輸電(diàn)機車(chē)的數據，采集的數據通過網絡傳到生(shēng)産調度中(zhōng)心。
調度中(zhōng)心接收到采集的數據，通過編寫的管理軟件，對電(diàn)能量數據進行監控、分(fēn)析、統計與管理。
2.2系統架構
本系統采用四層網絡結構：即現場設備層、采集轉發層、數據存儲層和Web用戶層。
（1）現場設備層：現場設備層主要由現場需要采集電(diàn)量的設備組成，包括高壓電(diàn)表、低壓電(diàn)表、電(diàn)壓互感器、電(diàn)流互感器組成。
（2）采集轉發層：采集轉發層由數據采集網關、UPS電(diàn)源、3G路由器、運營商(shāng)提供的支持PVN組網的3GSIM卡，該層主要負責現場設備層數據的采集與轉發。
（3）數據存儲層：數據存儲由數據存儲服務器組成，該層負責将采集轉發層傳來的實時數據進行存儲，并向Web用戶層或MES/ERP等軟件系統提供數據分(fēn)析管理的數據依據。
（4）Web用戶層：web用戶層由廠區内管理網的計算機組成。通關權限的賦予，有需要的部門可以直接通過浏覽器登錄到軟件系統，監控現場電(diàn)表實時數據，查看相關的工(gōng)藝曲線，查詢信息數據，打印報表等。
2.3數據通信方式
系統采用有線與無線結合的通信方式，其中(zhōng)選别工(gōng)區采用以太網方式，利用廠區現有網絡對設備數據進行采集；采礦工(gōng)區及運輸工(gōng)區采用APN接入方式，利用運營商(shāng)提供的3G網絡結合現場采集網關設備，對采場大(dà)型設備進行采集。
3系統功能描述
齊大(dà)山鐵礦能源管理系統的基本需求是通過高速局域網絡，實現齊大(dà)山鐵礦生(shēng)産管理部門對生(shēng)産過程中(zhōng)的能源消耗進行全數字化管理。通過能源管理系統的建立，所有的能源數據将通過廠區的主幹網彙集到生(shēng)産指揮中(zhōng)心，并通過能源管理軟件，以浏覽器方式對能源消耗信息進行在線監視，能源消耗的實時和曆史數據統計與查詢、能源數據的專家報表生(shēng)成功能。
3.1數據采集功能
采場和選礦工(gōng)序的電(diàn)表将使用功能強大(dà)的三相多功能（高、低壓）數字電(diàn)能表。該表具有RS-485通訊、測量電(diàn)壓、電(diàn)流、頻(pín)率及功率、無功正反向及四象限計量功能，廣泛應用礦山能源管理、鋼鐵冶金、配電(diàn)網自動化等方面。
礦山運輸用電(diàn)機車(chē)将采用專用的直流電(diàn)能記錄儀。該記錄儀具有輸入電(diàn)壓、輸入電(diàn)流及瞬時功率的測量功能；大(dà)小(xiǎo)電(diàn)流的短線和通訊中(zhōng)斷的自檢功能；電(diàn)度值、故障信息的記錄功能以及RS-485通訊功能。
數據采集器采用北(běi)京立華公司的工(gōng)業通訊網關硬件平台LEC-3012。該網關采用高性能嵌入式計算平台，内嵌通信采集規約庫和轉發規約庫,可以實現采集多個不同子系統的數據，進行數據集中(zhōng)彙總、分(fēn)類和預處理，并對多個上級調度等平台系統進行數據轉發。
3.2數據傳輸功能
本系統對于廠區網絡能夠覆蓋的地方采用以太網的方式，利用光纖和網線，接入齊礦管理網中(zhōng)。對于有線網絡無法到達的移動設備，例如：采場用電(diàn)鏟、牙輪鑽、運輸用電(diàn)機車(chē)等，采用APN接入方式，利用運營商(shāng)提供的3G無線網絡進行數據傳輸。
3.3能源管理軟件功能
能源管理軟件将對采集的電(diàn)能量數據進行集中(zhōng)監視、測量、控制和管理，實現能源實時及曆史數據存儲、查詢、分(fēn)析、統計等功能。系統具有以下(xià)特點
（1）面向對象的電(diàn)量采集組态界面
通過各類模拟圖形，建立起現場的電(diàn)量采集組态畫面，實時顯示現場設備電(diàn)表的計量狀态。包括電(diàn)壓、電(diàn)流、頻(pín)率、功率等。
（2）實時曆史曲線的查看及預測監控
實時曲線和曆史曲線是查看現場電(diàn)量實時數據線和曆史數據的強大(dà)工(gōng)具，通過它可以對設備電(diàn)量的實時消耗情況及峰、谷、平時段的工(gōng)況進行顯示和分(fēn)析。
（3）強大(dà)的專家報表功能
軟件具有強大(dà)的專家報表功能，包括小(xiǎo)時電(diàn)量、日電(diàn)量、月季年電(diàn)量的統計與分(fēn)析。報表查詢方式靈活，用戶可以設置各類查詢條件，分(fēn)時分(fēn)項進行查詢。
4 數據采集器LEC-3012
LEC-3012是一(yī)款高性能無風扇的嵌入式通訊管理網關，CPU等級爲Intel Atom N455 1.66GHz，支持5路串口和2路千兆網口。采用8KV 靜電(diàn)保護設計和電(diàn)快速瞬變脈沖群保護設計，以及工(gōng)頻(pín)和射頻(pín)磁場抗擾度保護設計。串口每一(yī)個通道均采用獨立的光電(diàn)隔離(lí)，支持RS-232/422/485獨立設置，嚴格符合工(gōng)業現場的抗電(diàn)磁幹擾要求。LEC-3012采用高導熱性的鋁合金結構，無風扇設計，使得現場應用更加可靠和安靜；緊湊型、模塊化的結構設計，尺寸小(xiǎo)巧，安裝靈活，解決現場安裝空間的問題，導軌安裝方式更加适合現場應用要求。LEC-3012支持一(yī)個CF卡存儲擴展，解決現場數據存儲空間問題，采用9~36VDC的寬電(diàn)壓供電(diàn)方式，Run指示燈由客戶自定義其物(wù)理意義，以适應不同項目的需求。
LEC-3012特點：
Intel Atom N455 1.66GHz，低功耗、嵌入式設計
2×GbE RJ-45，1×RS-232，4×RS-232/422/485
光電(diàn)隔離(lí)，8KV ESD，1KV電(diàn)快速瞬變脈沖群
寬電(diàn)源供電(diàn)+9V~36V，電(diàn)源及HDD指示燈狀态顯示
支持Linux，XPE/WES2009，XP PRO，FES，WS7E，WS7P，WIN 7 PRO-E操作系統
無風扇設計
5總結
本系統使齊大(dà)山鐵礦的能源消耗與管理系統全部實現數字化、信息化管理，同時可以爲礦業公司MES、ERP等管理系統提供原始數據，提高操作水平和管理水平。
能源管理系統是一(yī)個集過程監控、能源設施管理、能源調度平衡及分(fēn)析優化爲一(yī)體(tǐ)的計算機系統，能源數據（包括統計數據和預測數據）被周期性地集中(zhōng)和報告，實際能源消耗與根據實際生(shēng)産參數計算出的預期能耗進行比較。能源管理系統能夠幫助企業建立能耗模型，發現企業自身的能耗節省潛能；通過對各項數據的綜合監管，消除信息孤島和節能死角，從而幫助企業實現可持續發展。