Построение автоматизированной информационной системы учета энергопотребления промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Орловский государственный технический университет

Построение автоматизированной информационной системы учета энергопотребления промышленного предприятия

Аспирант Стычук А.А.

На сегодняшний день вследствие многократного удорожания энергоресурсов их доля в себестоимости продукции для многих промышленных предприятий в России достигает 20 - 30% и более. При этом большинство предприятий рассчитываются с поставщиками энергоресурсов, как правило, по суммарной мощности подключенных установок и расчетным нормам энергопотребления, что очень выгодно поставщикам энергоресурсов [1]. Такой энергоучет не может сегодня устроить менеджеров промышленных предприятий. Основной проблемой является установление оптимального уровня потребления электрической энергии для максимизации прибыли. Одним из направлений решения этой проблемы является разработка автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) и создание на ее основе имитационной модели для прогнозирования потребления электроэнергии и показателей заявленной мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы.

Создание автоматизированной системы учёта электроэнергии обусловлено необходимостью ведения оперативного контроля и управления энергопотреблением промышленного предприятия, что позволит, в свою очередь, снизить максимальную заявленную мощность и выровнять график нагрузки. Это приведет к снижению финансовых затрат на энергоресурсы при производстве продукции, снижению ее себестоимости и тем самым повысит ее конкурентоспособность на рынке.

Проектирование и создание информационной системы (ИС) энергопотребления промышленного предприятия преследовало следующие цели:

снижение различного рода затрат ресурсов (трудовых и материальных), используемых в процессе ведения учета электроэнергии на предприятии;

стандартизация и систематизация процесса ведения учета электрической энергии;

сосредоточение информации, касающейся учета электроэнергии, в одном источнике для использования ее в имитационном моделировании потребления электроэнергии и показателей заявленной мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы.

Для разработки информационной системы выбрана деятельность одного из приборостроительных предприятий города Орла. Создаваемая ИС предназначена для автоматизации учета энергоресурсов на предприятии, она должна собирать информацию от всех потребителей энергии на предприятии во всех его структурных подразделениях, выполнять хранение и обработку этой информации.

Первым этапом проектирования ИС было построение модели процессов предметной области (ППО). Для этого использовался программный продукт Bpwin фирмы Logic Works (средство функционального моделирования, реализующее методологию IDEF0 [2]). Любая модель ППО имеет цель, точку зрения и границы. Цель была сформулирована следующим образом, - определить энергопотребление отдельных единиц оборудования, проследить взаимосвязи между ними в процессе производства продукции, а также раскрыть механизм расчета заявленной мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы. В рассматриваемой предметной области было выделено несколько точек зрения, но основной была выбрана точка зрения главного энергетика предприятия. Для определения границ модели ППО и анализа сложившейся на предприятии системы энергоучета был проведен энергетический аудит - сбор информации, касающейся работы предприятия и энергопотребления (по счетам на оплату энергии и данным счетчиков потребления энергоресурсов). Для анализа энергопотребления, определения отклонений и нарушений полученные данные были сведены в таблицы, были построены графики и диаграммы. Это позволило:

выявить большую долю стоимости энергоресурсов в себестоимости производимой продукции; выявить источники нерациональных энергозатрат и неоправданных потерь энергии; разработать сложившуюся модель процессов предметной области.

Для определения границ модели в ширину была построена контекстная диаграмма А-0 - «Вести учет электроэнергии». Диаграмма А-0 представлена в виде одного блока, который носит название «Вести учет электроэнергии» и характеризует основное направление работы проектируемой информационной системы. При декомпозиции использовалась функциональная стратегия, так как уделялось внимание, прежде всего условиям, при которых выполняются функции. Также использовалась стратегия жизненного цикла, так как нас интересовала последовательность выполнения функций. Контекстная диаграмма была детализирована на четыре активности (рисунок 1): «Определить удельные нормы энергопотребления», «Составить план электропотребления», «Вести контроль за соблюдением планов» и «Выработка рекомендаций для подразделений». Активность «Вести контроль за соблюдением планов» также потребовала детализации на следующие блоки: «Вести журнал учета электроэнергии по цехам», «Вести контрольные проверки», «Проверять мгновенные значения суммарной мощности», «Сверить показания счетчиков на подстанции», «Вести учет электрооборудования».

Вторым этапом проектирования ИС было построение концептуальной схемы базы данных (БД) учета энергопотребления промышленного предприятия. Для этого использовался программный продукт ERwin фирмы Logic Works (средство концептуального моделирования баз данных, использующее методологию IDEF1X [2]). При проектировании базы данных, в соответствии со сложившейся системой учета электроэнергии на предприятии, были выделены следующие сущности концептуальной схемы базы данных (рисунок 2): подразделение предприятия, оборудование, группа оборудования, счетчик электроэнергии, исправность счетчика, журнал учета электрической энергии, лимит-план энергоресурсов на месяц, расход электроэнергии по неделям, расход и стоимость электроэнергии, фидер, показания счетчиков на подстанции, акт сверки показаний счетчиков.

Рисунок 1 - Детализация контекстной диаграммы «Вести учет электроэнергии»

Основными сущностями концептуальной схемы являются: «Счетчик», «Журнал», «Исправность счетчика», так как в таблицах базы данных, соответствующих этим сущностям хранится вся информация о текущем потреблении электрической энергии предприятием. Сущность «Счетчик» связана идентифицирующими связями «один ко многим» (1:М) с сущностями «Журнал» и «Исправность счетчика». Между сущностями «Счетчик» и «Подразделение» существуют две не идентифицирующих связи «один ко многим» (1:М) с возможностью null-значения внешнего ключа. Это означает, что есть счетчики, учитывающие потребление электроэнергии целого подразделения предприятия, а есть счетчики расположенные внутри цеха (подразделения), которые учитывают потреблении энергии каким-то определенным оборудованием (например, станком) или группой оборудования внутри конкретного цеха. Сущность «Подразделение» связана идентифицирующей связью «один ко многим» (1:М) с сущностью «Лимит-план на месяц» (эта сущность хранит информацию о планируемом потреблении энергии подразделением согласно производственному плану на год). Кроме того, сущность «Подразделение» связана идентифицирующей связью «один ко многим» (1:М) с сущностью «Расход электроэнергии по неделям», в которой хранится информация о фактическом энергопотреблении подразделением за какую-либо неделю.

Рисунок 2 - Концептуальная схема базы данных учета энергопотребления промышленного предприятия

Проанализируем построенную концептуальную схему на соответствие нормальным формам баз данных [3]. Схема соответствует первой нормальной форме, поскольку значения доменов всех атрибутов являются атомарными. Анализ отношений схемы, имеющих составные ключи, позволяет сделать вывод о том, что она удовлетворяет требованиям второй нормальной формы, т.е. каждый не первичный атрибут полностью зависит от ключа. Так как ни один из не первичных атрибутов сущностей концептуальной схемы базы данных не является транзитивно зависимым от ключа, и схема находится во второй нормальной форме, следовательно, она находится в третьей нормальной форме.

Третьим этапом проектирования ИС было создание приложения, обрабатывающего созданную базу данных, и разработка логики диалога с пользователем. Для этого использовалась программная среда Borland Delphi 5.0. Приложение, обрабатывающее базу данных, представляет собой набор стандартных форм - окон Windows. Тем самым, предлагает пользователю интуитивно-понятный интерфейс [4], в котором реализован широкий спектр возможностей по сортировке, фильтрации, поиску, редактированию, формированию отчетов, построению диаграмм и печати результатов обработки данных [5].

Проведенные исследования позволили:

выявить большую долю стоимости энергоресурсов в себестоимости производимой продукции;

определить основные этапы построения автоматизированной системы учета электроэнергии;

облегчить ведение учета электроэнергии на предприятии, тем самым, позволяя менеджменту предприятия быстро и эффективно анализировать данные об энергопотреблении и оперативно осуществлять контроль и управление этим процессом.

Разработанная информационная система предоставляет полную и достоверную информацию об энергопотреблении на промышленном предприятии. Это позволило перейти к разработке методики определения заявленной мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы, и прогнозирования будущего расхода электроэнергии предприятием с помощью разрабатываемой имитационной модели энергопотребления, что позволит снизить расходы на энергоресурсы.

оперативный контроль энергопотребление информационный

Литература

1. Закиров Д. Г. Энергосбережение. Учебное пособие. - Пермь: Изд-во «Книга», 2000.

2. Вендров А. М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.: ил.

3. Мишенин А. И. Теория экономических информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1993. - 168 с.: ил.

4. Диго С. М. Создание и использование баз данных. - М.: Финансы и статистика, 1995. - 207 с.

5. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных, 6-е издание: Пер. с англ. - К.; М. ; СПб.: Издательский дом «Вильямс», 1999. - 848 с., ил.

6. Савина О. А. Моделирование управленческих решений на базе интегрированных информационных систем. // Системный анализ в проектировании и управлении. Тезисы докладов международной научно-практической конференции. - Санкт-Петербург: СПбГТУ, 1998. - С. 192 - 193.

Аннотация

In article necessity and development cycles of the automated information system of the account of energy consumption is proved by the industrial enterprise. Designing a database with use of modern case-technologies is described, and also the carried out the actions on energy audit of the industrial enterprise which have allowed to analyze a subject domain and to reveal problems available at the enterprise with saving energy. Further the created application processing the developed database is described. Conclusions about sufficiency of the information given by information system, for development of a technique of forecasting of the future charge of the electric power by the enterprise with the help of developed simulation model of energy consumption are made.

Размещено на Allbest.ru