能效优化控制论文（精选9篇）
能效优化控制论文 篇1
0 引言
当今严峻的能源形势已引发全球各国的密切关注,在全力寻求新型能源形式和转化技术同时,更需全力提升能源利用效率,促进节能减排。当前建筑能耗的比例逐年递增,已突破25% ,其中楼宇建筑中空调的能耗约占60% 以上,夏季高峰负荷时,空调用能达城市负荷的1 /3。空调系统的能效优化是整个楼宇节能降耗乃至整个城市的能源优化利用都至关重要［1 － 2］。
楼宇建筑中的中央空调通常都按照最大冷负荷设计,但在实际运行过程中空调系统绝大多数时间都是处于部分负荷状态。特别是传统水冷式中央空调,空调系统持续运行在低负荷工作状态,热效率远远低于额定容量下的运行效率,过度冗余造成极大的能源浪费［3］。中央空调系统主机耗能约占50% ,冷冻冷却水泵耗能约占30% ,节能优化空间较大［4］。因此有必要针对主机系统的能效优化进行研究,通过优化中央空调主机系统的运行模式、搜寻机组最优运行工况,在实现能量供需匹配自动调节的同时,大幅度地降低中央空调系统能耗。
本文针对公共楼宇中的传统水冷式中央空调的主机系统开展能效优化方法研究,首先研究了中央空调主机系统的能效优化方法,分析了其能效评价指标并建立其能效优化控制模型,接着重点研究了其能效优化控制实现过程,最后通过实证案例分析了能效优化提升效果。
1 中央空调主机系统能效优化方法研究
1. 1 能效优化评测指标
参照美国采暖、制冷和空调工程师协会( ASHRAE) 的制冷机能效评价制,用于中央空调制冷系统实时评测的能效评价指标主要包括以下几项:
( 1) 空调主机的能效比
( 2) 冷冻水泵的能效比
( 3) 冷却泵的能效比
( 4) 制冷系统的能效比
式中Q为空调主机制冷量或制热量,Pchill为空调主机机组功率,Pchp为冷冻水泵功率,Qc式中为冷却水泵交换的总热量,Pcp为冷却泵的电功率,其中Q及Qc通过冷冻水泵和冷却水泵的流量和进回水温差计算获得。
1. 2 能效优化控制模型
本文所构建的模型考虑影响主机系统能耗的主要运行参数,将末端人为、环境、及建筑物本体等因素统一反应为冷负荷需求变化。优化目标:
各组成部分的功率模型:
式中i表示第i台主机或水泵,Cp为水的定压比热( 4. 2* 103J /( kg·k) ) ,ρ 为水的密度,G为冷冻/却水流量,T1为冷冻水出水温度,T2为冷冻水回水温度,T3为冷却水出水温度,T4为冷却水回水温度,H为冷冻/却水泵扬程,η 为冷冻/却水泵工作点效率,g为冷冻/ 却水泵流量扬程系数。
此外,空调主机冷冻水的回水温度是由主机冷冻水出水温度、流量及末端的负荷交换需求决定,冷却水的回水温度由冷却水的出水温度、流量及冷却塔热负荷交换能力决定,因此可以表示为:
空调主机系统能效优化的寻优控制量为T1,T3,Gchp,Gcp。
受主机制冷能力及压缩机运行条件的限值,约束条件包含:
1. 3 能效优化方法
国内外众多学者针对中央空调的能效优化展开了优化算法研究［5 － 8］,通过对优化算例的分析,神经网络模型比传统的二次模型更具灵活性,但因其不能微分而使用受限,遗传算法是一种基于“适者生存”的高度并行、随机和自适应的全局优化的概率搜索算法,因此本文选取遗传优化算法:
( 1) 依据2. 2 节中的公式( 5) ~ ( 10) 进行遗传群体编码构建;
( 2) 初始化种群,目标值的适应度调整,控制量的初始化范围选取,一般结合额定值及运行经验值;
( 3) 运行参数的设置,来源于空调系统的固定值参数及实时运行参数;
( 4) 种群评价,遗传群体的自适应度函数构建,依据公式( 11) 的约束条件引入惩罚项,进行变异、劣质个体的筛除,保证下代遗传的优良性。
( 5) 目标值判别,结束种群优化、输出最优控制量。
1. 4 能效优化控制过程
本文提出中央空调主机系统的能效优化控制过程是一个动态在线实时优化过程,主要涵盖设备用能分析与监测、能效动态优化计算、控制策略生成与执行几大部分,具体如图1 及图2 所示。空调主机系统多数时间处于用能分析与监测状态,实时监测设备能效及异常用能状况,如图1 所示。空调系统在刚启动时,冷负荷需求远大于系统的制冷量供应,系统多处于额定容量运行状态,此时空调系统处于高效运行状态,随着空调工作时间的延长冷负荷需求的降低,空调系统能效指标下降,开始启动能效优化控制过程,如图2 所示。
2 中央空调主机系统能效优化案例
苏州某大楼总建筑面积约8 万平方米,包含餐饮、住宿、娱乐多服务类型,24 时营业。空调主机系统包括4 台主机( 2 台400k W离心式冷水机组、2 台255. 9 k W螺杆式冷水机组) ,8 台冷冻水泵( 55 k W泵6 台、22 k W泵2 台) ,4 台冷却水泵( 55 k W泵3台、30 k W泵1 台) 。
针对该空调系统的能效优化试点时间为2013 年7 - 9 月。根据空调的天气敏感性及以往空调运行经验,将天气分为高温天气、正常天气及凉爽天气,表1 为试点期间各项控制策略的执行情况统计。
如表1 所示,主机能耗占比大,优化空间也最大; 更换或关闭小主机,可提升主机运行效率降低能耗,据监测数据分析主机负荷80% 的时候,能效比最高,低于60% 时,机组性能急速下降; 在不影响用户舒适度情况降低主机出水温度可显著降低电功率; 更换或关闭水泵,也可提升水泵运行效率降低能耗; 水泵的流量对能耗的影响非常显著,据监测数据分析当水泵流量减少25% 时,能耗降低约45% ; 同时降低流量可提高主机的出回水温差,提高主机系统能效。
图3 为三类天气状况下的平均降负荷情况统计,其中各条基线为依靠往年同类型天气空调运维数据推测得到,能效优化曲线为依据监测数据统计分析得到。表2 为综合节能量统计,按以往运行习惯预测空调的总耗电量约为850 000 k Wh,空调电量削减量约为79 000 k Wh,降低能耗9. 3% 左右; 对各个时段的节能量进行评估,平均降能区间在8% ~ 10% 之间。
图3各类天气的空调负荷平均优化情况
3 结束语
本文通过对楼宇中央空调主机系统进行能效优化研究以达到削峰降荷、提升能源利用效率、节能减排的目的。文中提出了基于实测数据的能效在线实时监测和动态优化控制相结合的优化方法,构建了主机系统及分设备的能效评价指标及中央空调主机系统的能效优化控制模型,并详细分析了能效优化的操作全过程。以苏州某楼宇的空调系统实证为例,分析了试点期间的优化控制策略、负荷平均优化情况、综合节能量等,试点期间该系统平均降能8% ~ 10% ,综合降能9. 3% 。
摘要：公共楼宇中央空调耗能高、季节性强、可调潜力大,是目前用户侧能源管理与能效提升的主要研究对象。针对传统水冷式中央空调的主机系统,重点研究了中央空调主机系统的能效优化方法,提出了基于实测数据能效在线实时监测和动态优化控制相结合的优化方法,分析了主机系统及分设备的能效评价指标,并建立了中央空调主机系统的能效优化控制模型,且详细构建了能效动态优化控制全过程;最后通过苏州商业楼宇的实证案例,分析了试点期间各类天气下的平均削负荷情况及综合节能量,据估综合节能量可降耗约8%~10%。
关键词：水冷式中央空调,主机系统,能效优化,能效比,优化模型
能效优化控制论文 篇2
xx年2月4日参加集团公司年度工作会议后，公司全体员工认真组织传达学习会议精神，开展学习、讨论、实施、落实年度工作会议活动，结合xx工作计划部署今年工作任务。情况报告如下：
第一，盐业管理工作要保持刚性，找到弹性，夯实基础，寻求结构，增加效益，增加收入。
钢材储备：确保完成年度食盐购销和储存计划。
寻找弹性：扩大小型工业盐的销量，力争达到150吨的销量。
夯实基础：
1、以客户经理责任制建设为重点，做好两种经营模式、两种激励分配机制，设置区域、计划、责任、奖惩，巩固盐与非盐客户经理制，实现责任主体明确。
2、巩固配盐系统建设，优化完善配盐系统软硬件建设，完善服务功能，提升配盐能力和服务水平。
3、优化食盐销售网络;根据集团公司的要求，我们将继续利用食盐零售许可证管理来规划新的销售网络。
4、充分利用现有配送资源，优化配送车辆的配置和使用管理，继续进行盐的自营，实现对商业客户、学校、厂矿食堂的自营。
找到结构
利用减盐行动的载体，加大市场宣传力度，优化盐产品销售结构，拓展盐新品种市场，力争使盐新品种销售占小包装盐销售计划的40%，其中低钠盐占盐新品种销售计划的20%。
增加效益：通过实现盐产品的销售结构目标，可以保证企业的效益目标。
增加收入;做好增加员工收入的年度预算，在保证企业效益目标实现的基础上，努力提高员工工资水平。
二、无盐经营要在现有基础上增加品种，保证增长，夯实基础，活机制，谋效益，增收。
增加品种;以“天创公司”为平台，建立健全产品进出口体系，加大适销对路、销量大的产品进口。
保证增长：在去年销售收入的基础上，增加老品类数量，增加新品类数量，努力实现销售目标。
夯实基础：
1、做好渠道网络培育，建立网络培育管理体系;突出发展第二批，优化管控终端，拓展超市餐饮，拓展四大渠道网络。
2、加强非盐产品价格体系管理。一是完善产品价格体系，建立基于“天创公司”和合理销售费用的`产品价格管理体系。二是规范无盐经营行为，做好区域管控，加大对违规行为的检查和处罚力度。
3、加强无盐经营考核，突出产品类型销售收入、网络培育、规范经营和风险控制考核，激活无盐激励分配机制，突出结构性、层次性、时效性和奖励性。
积极机制：利用新的无盐经营平台(天创贸易有限公司)优化专业无盐经营公司管理，探索与市场接轨的无盐经营管理机制，提升市场竞争力，实现企业品牌和销售渠道的增值。
求效益：在扩大销售规模的基础上，扩大高利润产品的销售。追求合理的经营利润。
增加收入：通过做得更好，扩大非盐产品的销售，员工可以在完成企业效益的基础上增加收入。
第三，盐政要居安思危，稳中求进，突出重点，提供优质服务，确保稳定：加强和优化许可证管理和市场管理，规范经营秩序，确保盐市场稳定。
关注：
1、抓好重点地区的盐业管理工作，突出加工季节、厂矿、食堂、边境市场、工业、小型工业用盐市场的管理。
2、抓好工业盐分流和报关，确保工业盐分流安全有序。
卓越的服务：
基于能效监测的能源管理优化 篇3
全球大约五分之一的收入来自于制造业,接近一半的居民消费品也来自于工业制造。人们在通过工业化来提高生活水平的同时也付出了环境的代价。1970年之前的200年内,人均能耗增加了9倍(Cook 1971,1972)。而在之后的40年间,人均能耗又增长了25%。随着全球经济和科技的高速发展,环境和能源问题得到了愈来愈多的重视,为了不使其成为制约人类社会进步的瓶颈,世界各国在能源的开采、转化和消耗等领域开展了积极的研究。工业发展务必实现可持续性,各国实现绿色工业的重要基础便是提高工业能效。我国也把节能减排战略作为实现可持续发展的重要举措,力争在发展工业的同时降低资源损耗和减少对环境的破坏。
《“十二五”节能减排综合性工作方案》的发布,加大了对用能单位的监管力度,强化了节能减排目标责任。作为节能减排技术应用的主要载体,许多大型工业园区仍然缺少有效的手段来监测管理系统能效[1],在能源管理和优化方面也有诸多缺陷。而能效监测系统,对企业降低生产成本、提高用能效率具有极大的意义。
能效监测系统包括能耗分项计量、管理工作站、监测管理软件等数个方面,具有采集、传输、储存、分析、管理优化等等各方面功能。系统通过仪表采集电、水、煤、油、燃气、蒸汽等用能数据,通过以太网、GPRS/CDMA、Zigbee等无线网络传输到上级监管平台,管理者可以通过局域网、因特网等途径查询访问实时能耗数据,并进一步分析、对比和优化。
文章以此为背景,针对山西某综合型工业园区生产和能源消耗的特点,对园区综合能效监测方法进行了研究,设计开发出了基于该综合工业园区的能效监测系统,并在实际应用中实验了该系统的能源管理和优化功能,验证了该系统的可行性。
1 监测系统总体结构设计
能效监测系统的可行方案有两种,一种是把能源管理软件系统和已有的监测平台结合起来;另一种是采用新的硬件设计来采集、处理、传输能源消耗数据[2]。因此,从方法论的角度来看,能效监测系统涉及到硬件和软件两个方面。从功能上来看,能效监测系统可以划分为以下几部分:用能采集、数据集中、数据传输、数据储存、分析处理。系统总体结构设计示意图如图1所示。
2 硬件的选择与设计
硬件设备分为三个部分,采集计量设备是每个用能点的智能仪表,负责能耗数据采集;中间传输设备主要包括数据集中器和网络传输部分;主站设备主要包括监测中心的服务器、能源管理系统等。
每个用能点的智能仪表完成数据计量采集以后,通过RS-485总线传送给数据集中器,数据集中器再通过以太网、无线局域网、GPRS/CDMA等手段传输给监测中心,监测中心将接受到的数据储存在数据库中,并实现实时显示、查询、分析等功能。
2.1 RS-485总线
在工业现场控制中,由于控制对象比较分散,往往采用集中管理、分散控制的集散式控制方式,具体地讲就是根据现场情况分解成多个数据采集级或直接控制级,根据控制过程的复杂性分解成多层递阶结构,即现场控制层、监视和综合管理层,这就构成了一个集散控制系统(DCS,Distributed Control System)[3]。由于串行通信使用的传输线较少,在长距离通信时比较经济。在多种串行接口标准中,RS-485接口以其结构简单、通信速率高、传输距离远等诸多优点,在集散式工业控制系统中得到了广泛应用。RS-485总线实现了能耗数据集中传输,分项计量采集、数据集中的网络结构如图2所示。
2.2 采集计量设备
采集计量设备包括电能表、水表、油表、燃气表、蒸汽表,用煤数据通过手动输入计入数据库。
电能表主要选用DTS343型和DTS719型电子式电能表,由电流互感器、电能计量专用芯片和液晶显示器构成,符合国家标准GB/T17215.321-2008。两款表都可以计量正、反有功总电量以及三相分相电量,并且可以储存12个月的历史用电量。两款表都具有红外通讯接口、RS-485通讯接口。
水表选用DN32-200远传大口径水表,无源发讯,具有短线、断线检测功能,通用性强,寿命长,拥有RS-485接口,支持DL/T645协议、CJ/T188协议、MODBUS协议。
油表选用OW-LC油表流量计,计量精度高,适用于高粘度介质流量的测量,支持脉冲信号、RS-232、RS-485通讯。
燃气表选用LXSY-15-300远传光电直读燃气表,光电直读远传气表为基表,采用对射式光电直读模块,以目前最为先进的RS-485总线方式传输,平时不需要供电,只是要抄表的瞬间由集中器下达抄表指令进行瞬间供电抄表。
蒸汽表选用LS-LUG RS-485通讯蒸汽流量计,计量精度高,支持脉冲信号、RS-485通讯。
2.3 中间传输设备
中间传输设备包括数据集中器和网络传输设备。
数据集中器的主要功能是把分散的仪表测量能耗数据集中起来,并打包传输到监测中心的服务器,数据集中器的显示模块同时也能实时显示能耗数据和仪表工况。数据集中器主要包括以下几个部分:CPU、存储电路、RS-485接口电路、显示电路、以太网接口电路、电源[4]。数据集中器可以选配Wi-Fi通讯模块、GPRS/CDMA通讯模块,支持数据储存、断点续传功能。
网络传输有多种途径,其中有线传输以以太网为主,通过TPC/IP协议,将数据从集中器传输到监测中心。无线传输包括Wi-Fi局域网传输,与以太网传输相似,不同之处在于对于厂房、车间等不便于布线的场所,可以采用Wi-Fi通讯模块之间的无线传输。特点是覆盖成本低、范围广、传输速度快,同时传输距离近、通信质量欠佳。
其他的无线传输主要应用到的是GPRS/CDMA通讯。GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。它提供端到端、广域的无线IP连接。GPRS通信技术具有技术成熟、覆盖面广、无盲区等特点,利用其实现电力系统数据的无线传输,不仅可以节省数据传输网络的投资,还可以不受地域的限制,且数据传输安全可靠[5]。在选用GPRS/CDMA通讯的同时,应注意其传输速度有一定限制,以及需要承担运营商租用成本的特点。
2.4 主站设备
主站设备主要包括通信服务器、数据库服务器和管理分析平台。数据库服务器采用目前流行的SQL Server 2008平台,它有很好的稳定性、可靠性、安全性。
3 软件的设计
软件系统采用.NET framework 4.0 CLR体系开发,拥有C/S(客户端/服务器)和B/S(浏览器/服务器)两种构架。网页和前台客户端采用了Silverlight技术,运用C#语言编写。主要的模块包括:通信服务、数据集中、数据显示、数据查询和导出。后台采用SQLServer2008数据库作为服务器端。监测中心的应用软件包括:数据库、监测软件、管理分析软件。
3.1 数据库设计
数据库分为两种。一种储存从分项计量端传输上来的原始数据,并进行整理、分类、建模、分析优化、提出能源管理以及节能技术建议,并反馈给管理者。另一种作为服务器端数据库,将整理好的数据储存在其中,用户可以通过客户端、浏览器进行查询访问。
3.2 监测软件设计
监测软件同时拥有C/S和B/S两种构架,使用C#在.NET体系编制。按照功能来分,软件拥有以下模块:数据集中器配置、通信、数据查询、数据显示[4]。
数据集中器配置功能主要用于配置仪表地址和查询仪表信息,包括仪表IP、端口、连接时间等;通信功能主要完成数据集中器和监测平台的数据交换,同时对接收到的数据进行分析、储存;数据查询可以查询指定编号用能点的能耗数据,并将需要的数据导出成报表;数据显示功能是将实时能耗数据以数字或者图表的形式显示出来。
3.3 管理分析软件设计
能效监测的最终目的是实现工业园区节能。管理分析软件正是基于此目的设计的,可以针对不同设备、厂房生成全面的用能数据对比,也可以针对一个设备或厂房生成历史数据对比报表[6]。数据分析的内容包括:某单位能耗概要、不同单位间能耗对比、园区总能耗概要、能效评级、每个单位详细用能情况。通过数据分析,管理者可以知道资源是否被有效利用,从而及时对能效低下等状况进行处理。
管理分析软件设定了数个不同使用者等级,管理者需要通过相应的用户认证,才能接触到关键信息,并采取进一步处理措施。
4 能源管理优化
能源管理的目的是对能源进行明智且高效的使用,从而使得企业利润最大化,同时通过组织化的改进措施以及对工艺能效的最优化,提升企业的竞争能力。一个全面的能源管理项目不应该仅仅是针对技术方面的,还应该包括针对管理原则方面的指导。全面的能源管理项目往往涉及到多个学科,同时包含了工程和管理方面的技巧。任何行业中的能源管理都涉及到财务、社会和环境等多方面因素。财务方面的因素主要是企业的赢利能力以及增长潜力。而社会和环境方面的因素主要着眼于企业、员工以及社会从能源管理项目中获得的益处。能源管理项目的结构如图3所示。
为了保证一个能源管理项目的成功实施,首先必须得到公司管理层的认同和委任。实施的初期,就必须明确一点,同普通的节能项目相比能源管理项目具有很强的持久性。在实施的时候,企业必须任命至少一名能源管理经理,这名人选通常应具备整个生产流程的技术知识,并且会负责所有与能源相关的生产活动[7]。设立新的岗位与职责有利于能源管理项目的实施。在能源管理的过程中,其他节能服务公司也可以通过合同能源管理的机制加入进来。合同能源管理(EPC),是指节能服务公司与用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标,节能服务公司为实现节能目标向用能单位提供必要的服务,用能单位以节能效益支付节能服务公司的投入及其合理利润的节能服务机制[8]。
5 针对工业园区的实例分析
项目中的工业园区位于山西,总面积6百万余m2。园区内现有企业16个,在建项目5个,规划项目15个;园区周边现有企业8个,在建项目9个,规划项目6个。现有企业包括钢厂、炼铁厂、镁合金厂、建材厂、煤化工厂、热电厂、运输公司等。
5.1 工业园区监测到的能耗数据
针对园区中的煤化工、镁合金、钢铁、建材四家企业2010、2011年度用能状况监测,给出了监测数据的统计分析。
通过数据对比,可以明确地了解到不同企业在各项不同能耗方面的差异。表1是四家企业在2011年度用能情况的分项计量数据。
从统计数据中可以明确看出不同企业的用能分布和能耗特点。其中煤化工厂的用煤一项包括了用作原材料的精煤。
同时,通过对同一家企业当年能耗数据与历史能耗数据的对比,也可以看出企业单位能耗的变化。煤化工企业2010、2011年度总的能耗情况,以及产量情况对比如表2所示。
5.2 针对钢铁厂的能源管理与优化
钢铁行业是世界上第二大工业用能行业,仅次于石油化工行业。金属熔化工序大概消耗了整个铸造车间用能的40%~60%[9]。而且将熔化的金属保持在熔化状态也产生了相当一部分能耗。
原料在熔炉中熔化可以分为四个过程:预热,填料,熔化,保温。对于一个17.5 t容量,额定功率4 000 kW的熔炉进行用电监测,得到电能的消耗过程如图4所示,整个周期5.5 h左右,图中的电功率取平均值或平均增长率。
不同阶段能耗所占的比例如图5所示。
根据监测到的数据,整个周期的输入总能量为8 025 kWh,最终产品为1 422℃的灰口铸铁和球墨铸铁,产量为17.5 t,可以计算出输出总能量为6 325 kWh。整个工序的能效计算如下。
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能源管理优化方案的选择是最有挑战性的一个环节,因为除了需要具备专业的工艺流程知识以外,选定的方案还需要经过数学模拟、实验验证以及经济性分析。能源管理优化方案往往是从技术方面和管理方面同时提出的。
技术优化方案的提出过程,可以对图5进行分析得出,整个工序中熔化阶段的能耗占了最大的比例,因此提高能效必须要从熔化工序的节能技术着手。无芯感应电炉是现金钢铁熔化工艺中最为高效的一项技术,技术方面的能效优化的手段应该在与这项技术相关的方面寻找。
在提出管理优化方案的时候,应注意到以上的计算过程取第四阶段保温阶段为最短时间,也即0.5 h。然而在实际生产过程中,整个工序周期往往选择在夜间进行,所以保温阶段会长于0.5 h,通常是凌晨1点半到早上7点半的6 h,从而使得能效不可能达到78.8%。如果保温时间按6 h算,那么整个周期输入总能量为9 400 kWh,此时的能效如下。
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因此,管理方面的优化方案应该着眼于对整个工序周期选择时间的改进,通过重新安排原材料输入和填料的时间点,减少工序中的保温时间,从而达到降低能耗、提高能效的目的。
一旦分析了技术和经济方面的可行性,并且选定了能源管理优化方案以后,便需要一步步落实,并且全程监测实施的结果。监测部门会跟进整个企业在能源管理优化的进展,并且计算出经过一段时间的实施以后,整个项目在节能方面的成果或者不足。这将有助于判断之前预测的节能目标是否能够真的达到,同时也有助于做出一些调整的决策。
6 结论
通过在山西某工业园区对节能监测系统与能源管理优化方法的实践,证明了节能监测系统与能源管理优化方法具有极佳的实用性。节能监测系统不仅为工业园区能效监视提供了最直观的可视化感知工具,同时也为工业园区的能源管理优化过程提供了科学性的数据依据。能源管理优化方法是一套行之有效的能效优化手段,在依据监测数据提供技术改进手段的同时,也在管理方法上提出了改进的建议。随着节能监测系统与能源管理优化方法进一步全面彻底推行,必将为该工业园区和全社会带来更多节能减排方面的利益, 无论从保护人类资源、实现可持续发展,还是从降低企业运行成本、提高经营效益等角度考虑,完善企业能源监控系统,具有突出的现实意义[10]。
参考文献
[1]孙艺敏,何艺.大工业用户能效监测平台的设计及开发[J].广西电力,2012,35(1):17-20.
[2]J.Heilala,K.Klobut,T.Salonen,P.Siltanen,R.Ruusu,A.Armijo,M.Sorli,Urosevic,P.Reimer,Fatur,Z.Gantar,A.Jung.Intelligence based monitoring and energy effi-ciency optimisation system[C].IEEE International Symposiumon Assembly and Manufacturing.IEEE,2011:1-6.
[3]吴军辉,林开颜,徐立鸿.RS485总线通信避障及其多主发送的研究[J].测控技术,2002,21(8):41-43.
[4]王凯.大型钢厂能耗数据实时监测及查询系统[D].北京:北京交通大学,2008.
[5]王云生,于军琪,杨柳.大型公建能耗实时监测及节能管理系统研究[J].建筑科学,2009,25(8):30-33.
[6]Halyna Kopets.Software Tools for Monitoring and A-nalysis of Energy Efficiency[C].TCSET.Lviv-Slavske:LvivPolytechnic National University,2012:465.
[7]R.Kannan,W.Boie.Energy management practicesin SME-case study of a bakery in Germany[J].Energy Conver-sion and Management,2003,44:945-959.
[8]黄芳,俞自涛,胡亚才,等.合同能源管理的现状分析和发展对策[J].节能技术,2011,29(4):375-378.
[9]E.Giacone,S.Mancò.Energy efficiency measure-ment in industrial processes[J].Energy,2012,38:331-345.
煤炭企业物资管理优化控制论文 篇4
一、引言
在物资管理方面，煤炭企业长期处于管理较落后的水平，管理观念也比较老旧，因此造成了煤炭企业物资管理粗放化的现状。当前，面对市场困境，煤炭企业要想在行业中生存并更好发展，就必须关注物资管理，基于此，越来越多的煤炭的企业对物资管理的优化控制进行了多种尝试。
二、我国煤炭企业物资管理控制的现实情况梳理
(一)部分煤炭企业缺少完善的物资制度，物资采购计划实施不够
从当前的情况来看，煤炭企业在物资管理方面缺少相应完善的制度支持，有些煤炭企业虽然编制了相应的制度，但是仅仅是参考其他企业的制度而完成编制的，与当前企业现实情况的结合性较少，一些制度上呈现的事项不适用于煤炭企业自身的发展。同时，在煤炭企业中普遍存在物资采购计划实施不够的情况，具体来说，一些煤炭企业在采购物资时缺乏计划性和针对性，大量盲目采购导致的是资金的占用和物资的闲置，对于煤炭企业的发展非常不利。
(二)物资管理的数据信息混乱，物资管理信息化管理遭遇困境
当前我国的煤炭企业由于长时间、大量的物资采购，持续地产生了数量众多的信息数据，在一段时间内，煤炭企业对物资管理的重视不够，导致物资管理的信息数据混乱，梳理清楚困难很大，有些煤炭企业的物资管理关键信息数据甚至出现丢失的情况，对今后的信息化管理造成了一定的困难。与此同时，要想管理好这些信息必须引进科学的信息话管理方式，而当前的信息化遭遇困难，不同环节例如开拓、掘进，综采所需物资不同，一些物资信息出现不统一情况。
(三)物资管理人员对物资管理重要性认识不足，综合素质参差不齐
从当前我国煤炭企业物资管理人员情况看，大部分物资管理人员对其工作的重要性认识不够，工作随意性比较大，从意识源头对物资管理工作产生了错误的认识。同时，整体上煤炭企业物资管理人员的综合素质并不高，他们大多数学历水平较低，接受高等教育的人数较少，从事物资管理相关专业的人数更为稀少，综合素质参差不齐。
三、如何进一步优化煤炭企业物资管理的相关要点梳理
(一)搞好物资计划，以物资制度为支撑有针对性进行采购
物资制度对于物资管理来说，是最基本的规则支撑，也是实现物资管理优化控制的关键因素。因此，煤炭企业必须建立与生产实际相适应的物资制度，根据物资管理流程严格执行，让物资制度在整个物资管理中发挥应有的左右。同时，另一个关键点落在物资计划上，煤炭企业要定期根据不同部门的需求编制物资计划，在汇总物资需求之后，有针对性的进行购买，减少物资的浪费，在购买时要极为重视物资的质量，只有物资质量过关，才能尽可能利用物资，减少不必要的浪费。先要建立完善的物资供应商档案，并对这些供应商进行动态的管理，保证企业能够了解供应商供应物资的价格、质量、技术水平、服务水平、供货能力等相关信息，从而选择信誉高、效益好的供货单位，对于那些涉及生产安全的矿用物资和材料设备要从指定的代理商和具有国家规定生产资质的生产厂家购买，以确保采购材料的质量。[1]此外，对于闲置的物资更要盘活搞活，煤炭企业内部应进行闲置物资的梳理汇总，能利用的利用，能处理的处理，尽可能减少闲置物资数量。
(二)汇总梳理物资管理信息数据，加快物资管理信息平台建立
物资管理从某种程度上来说也是信息管理，在物资管理的过程中会产生大量的信息数据，这些信息数据是物资管理的依据，更是物资管理信息化的载体。因此，煤炭企业要做的，首先就是汇总并梳理物资管理信息数据，在客观数据的基础上才能开展下一步管理工作。同时，煤炭企业应加快物资管理信息平台的建立和完善，将物资管理变得更间接、高效。现代物资管理要求以信息化平台为媒介，构建物资供应管理系统，严密把控物资流向的每一个细节，从编制计划、招标比价、合同签订审批到物资配送、到货检验、物资发放以及使用过程的跟踪管理，全部实现透明的网上运作，各部门局域网互联，主管人员、物资管理部门与使用部门之间信息共享，数据详实、准确，每月消耗、结余按照库存类型不同绘制曲线图并及时更新，各月消耗资金一目了然。[2]
(三)引进专业的物资管理人才，抓好已有物资管理人员的培养
煤炭企业物资管理工作涉及企业经营生产的各个环节，因此要求物资管理人员从物资计划的编制、采购到最终的发放都要了解透彻同时团结协作。一般的物资管理人员仅仅将物资管理工作从“采购”到“发放”的工作做了，缺少高水平人员推动物资管理工作进一步适应当前形势。要改进当前煤炭企业物资管理人员综合素质现状，可以从两个方面入手，一方面，煤炭企业积极引进专业的物资管理人才，充分挖掘其专业性，把这部分人安排在关键岗位。另一方面，对于已有的物资管理人员，应抓好其培养工作，增加物资管理知识的培训和考核，使这部分人员在已有的基础上提升工作能力。
四、结语
越来越多的煤炭企业在物资管理上下了大功夫，相当部分企业做了新的尝试。从当前的现状看，煤炭企业物资管理已有相应发展，但是仍然不能完全满足当前市场形势的需要，因此，煤炭企业需要的是不断的探索，在实事求是的基础上，优化控制物资管理。
参考文献：
浅析优化提高调控系统的能效方案 篇5
我认为这样的系统至少需要满足这些条件:
1) 前台人机交互、使用———明了化、简单化、共享化;
2) 后台程序采集数据、统计分析———复杂化、智能化。
首先, 作为监控全网信息、调度全网潮流、维护电网稳定的调控人员, 我们更重要的任务是如何在大量的信息中找到关键点, 提前发现设备的异常。为了使人员更快地熟练掌握调控系统, 它的文字表述要像杜甫的诗一样通俗易懂, 人机交互过程还要像windows系统一样简单方便, 不同的系统之间还能实现信息资源共享。尤其是人员的日常遥控操作, 要在共享原有的视频监控系统的资源前提下集中体现。当遥控开关、刀闸等一次设备后, 通过查看现场实际设备状态指示是最直接、可靠的方法。此时, 若遥控到位后, 在调控系统上直接打开该间隔画面, 远比在另外的视频监控系统画面中寻找到该间隔再点击查看, 要更快、更无误。同时遥控的情况, 也应能够直接从监控机中导出到日常记录系统上, 从而使调控人员能把精力更多的放在保证电网的安全与稳定运行上。
其次, 后台程序在满足可靠性的条件下, 除了收取变电站的数据信息外, 还要能够将数据进行统计, 作更深入的分析。
一、复杂化
指的是在采集遥测、遥信、遥调、遥控的数据基础上, 还要完善一、二次设备的基础信息。
为便于未来日渐繁多的变电站管理和更好的进行事故处理, 个别站存在特殊点时, 可以在该站的主画面提供如下信息, 例如:
1) 区别与常规站的备自投投入方式;
2) 线路上标注:是否接有重要用户、小电源、冲击性负荷等。尤其是事故处理时需要优先恢复供电、限荷时需要优先考虑供电的重要用户。
二、智能化
一方面, 对于某些常规情况需要执行的操作, 则由调控系统自行判断、执行, 仅当有异常时提出。例如:当并列的主变存在档位不一致时, 系统应自动调节到档位一致, 仅当无法实现时, 才提示监控员进行干预。又如:对于某些开关在不同运行方式下, 具备不同保护定值区时, 当涉及到的开关状态发生变化后, 系统自行检测采集到的当前定值区号, 并核对该定值区下相应的开关状态是否满足要求, 若存在差异, 则发出报警。
另一方面指的是系统可以通过预先设定方案, 便于在发生事故时, 进行更高效的处理, 保证供电的服务质量。
对线路停电期间、或者保供电期间, 若发生跳闸事故时, 会造成大面积停电或较大影响的情况, 可以预先事故演习, 并将正确的事故处理的指令设定在系统中, 当判定的变电站达到相应的条件时, 就发出提示。界时, 只要调控员一个命令, 就可以根据已拟写好的程序自动控制。以3条馈线, 1个主变为例, 若发生全站失压, 仅断开失压开关的下令、复诵和操作完毕后的汇报时间, 就至少需要3分钟, 更不提在系统上遥控开关时需要对逐个间隔进行确认、操作所耗费的宝贵时间。又如:当接地且需要试拉馈线时, 系统首先自行将该段还在运行的电容器退出, 然后根据之前设定的失地时的试拉馈线次序表, 逐一控制, 直到找到失地点为止。
甚至, 在上面的基础上, 我们还可以更近一步———通过不断的记忆、学习某些特殊情况下的电量数据, 形成分析库, 根据得出的结论, 进行模拟判断, 在实施之后, 还要验证效果, 为下一次的操作提供依据。以上面的例子来说, 在查找到失地点后, 还要统计并分析出相应时间内, 失地次数最多的馈线, 在下次出现类似情况时, 告知、建议调控人员可以优先试拉该线路。
该功能对于AVC系统 (电压无功控制系统) 尤其重要。当系统检测到一段时间内出现电压不平衡时, 由于此时电压波动较为严重, 若还在AVC控制周期内, 易发生反复下发相反策略的情况, 所以只要发出提示即可, 待系统恢复正常后, AVC再根据常态下的规则对全网的电压、无功进行控制。又如:对于某些地区的枢纽站, 它的一动一静都会影响全地区所有变电站的无功和电压分配, 若无功经常越上限, 但电压又会越下限时, 可以跟踪每次不同容量的电容器投切或主变调档后的全站功率因素、该段电压变化, 在以后的调节中, 逐步做出相对最合适的选择。
本文仅是提供简要的分析优化提高调控系统的能效方案, 希望能为各位同仁的工作带来便捷, 能更好的保证电网的稳定运行, 为社会发展带来助力!
摘要：本文主要阐述如何优化提高调控系统的能效, 来更好的提升调控工作的效率, 保证电力的安全、可靠、稳定运行。
关键词：调控系统,事故处理
参考文献
[1]张超, 李六富.浅谈电力调控监控业务[J].科技风, 2012.
[2]石承真.电力调度自动化系统的优化方法[J].金田, 2013.
[3]陈长清, 李永康.基于图形平台的电网调度运行系统设计与实现[J].电力系统及其自动化学报, 2012.
高能效系统的功耗优化技术 篇6
有几种技术可以降低运行和静态功耗。一般而言, 对功耗具有最大影响的因素有四个:处理器、DDR内存、显示和电源设计, 如图1所示。通过选择正确的系统组件和设计动态软件架构, 可以实现功耗优化。
如图1, 该图假设85%功率设计效率、DDR3内存和有源显示。
处理器
TI的Sitara AM335x处理器拥有调试灵活的电源管理架构。处理器和内核可根据具体应用自主调节, 以实现最佳性能和功率配置。
图2所示电源、重置与时钟管理 (PRCM) 模块, 以及Linux电源管理软件堆栈均可用于优化AM335x处理器功耗。它帮助控制各模块, 从而最小化处理器的功耗。在控制不同工作性能点 (OPP) 时, 电压域至关重要。OPP是处理器电压和频率的组合, 而用户可对其进行控制以实现最佳处理器功耗, 从而满足所有给定性能要求。
电压控制与电压调节器为外部器件, 通过电源管理IC (PMIC) 来实现。系统处于活跃状态时, 可关闭单个功率域及所有其模块。同样, 还可以对特定模块进行控制。当一个模块可用时, 另一个模块在不使用时可完全关闭。
TI的Sitara A M335x处理器支持MPU和CORE的单独电压域。由于拥有不同的电压域, 可对MPU和CORE OPP进行配置, 并单独控制。
根据不同的应用要求, 可对MPU OPP进行动态更改。AM335x处理器支持5个不同的工作点:OPP50、OPP100、OPP120、Turbo和Nitro。由于具有10MHz到1GHz的宽频率范围, 它可以提供灵活的配置。通过专用处理器DPLL, 可支持定制处理器频率。图3显示了5个不同支持OPP下的MPU电压和性能。
CORE OPP支持2个电压工作点, 并相互连接频率集。如果低CORE OPP支持的总线吞吐量足以满足系统性能要求, 则可使用低CORE OPP, 更好地实现节能。图4显示了CORE OPP电压和性能工作点。
DDR内存
TI的Sitara AM335x处理器内存控制器支持许多DDR内存—LPDDR1、D D R 2、D D R 3 (L) (R S) 。每个DDR选项的有效性时间由内存厂商决定, 内存选择对总系统功耗的影响度可达20%。
总之, LPDDR内存具有最低的活跃和待机功耗。除此以外, OPP50支持LPDDR和DDR2内存, 因而当减少的内存带宽可满足应用需求时, 活跃模式下的功耗得到极大降低。
在一些应用中, 高DDR速度是一个基本要求, 其要求使用VTT端接来实现更好的信号完整性。这种更高的信号完整性的代价是更高的功耗。当单个DDR3/DDR3L器件用于AM335x处理器并且PCB板设计遵行TI推荐的PCB设计原则时, 可避免DDR VTT端接。Sitara AM335x处理器产品说明书介绍了实现这种解决方案的PCB设计原则。
显示
可以为功耗优化专门定制几种基于显示应用的方法。这种处理器还拥有一个备选电阻式触摸控制器和S G X图形加速器。使用AM355x PRCM模块以后, 所有这些子系统均可在闲置时关闭。
我们可以开发一些应用程序, 以在一段时间或者触发某个手动事件以后关闭显示器面板, 其最高可节省2 3%处理器功耗。通过外部事件, 例如:触摸或者接近传感器等, 可以重新开启显示器。
此外, 还可以通过调节显示器的分辨率、刷新率和亮度来实现更高的系统功耗优化。
电源设计
T I根据不同的应用要求, 为AM335x处理器提供众多PMIC解决方案。我们可以选择不同的PMIC解决方案来优化这种解决方案。如图5所示, 所有PMIC解决方案均支持各种处理器频率和内存配置。除此以外, 一些附加功能还可直接降低解决方案的系统成本。
TPS65217x支持集成电池充电器的便携式解决方案。利用这种PMIC解决方案, 可支持基于显示器应用的背光。TPS65910x支持范围为300MHz~1GHz, 并提供高级电源管理功能, 例如Smart Reflex等, 而RTC模式支持则可帮助实现灵活的电源管理架构。第三种版本即TPS650250, 是一种简单、低成本的解决方案, 支持OPP50和OPP100。
选择功率IC组件时, 需在板尺寸、BOM成本和效率之间做出权衡。功率IC效率可极大影响系统功耗。各种功率IC组件的功耗会影响总系统功耗。由于应用种类繁多, 并且板成本和尺寸目标也不同, 很难对此进行量化。功率IC产品说明书说明了某些工作条件下的效率曲线。理解目标输入和输出电压下的效率, 并选择能够达到系统功耗目标的正确DC-DC转换器, 对于高能效系统设计非常重要。
处理器功耗优化实践
功耗延迟权衡
TI的Sitara AM335x处理器拥有数种深度睡眠 (DS) 模式, 其与内核处理器的功耗成正比。决定DS模式的因素包括:失效时间、手动撤销和连接内核的活跃外围器件。最深度睡眠 (DSO) 可实现最低的内核功耗, 但是它唤醒系统的延迟也更长。作为对DS模式的补充, 待机模式拥有更短的唤醒延迟。图6显示了每种功耗模式的详细情况。
TI的Sitara AM335x处理器支持5种DPLL, 可根据不同的应用需要支持独立频率控制、调节处理器、DDR www.eepw.com.cn 2013.9和显示时钟频率。除此以外, 还可对6个双电压I/O槽进行1.8V或者3.3V配置。1.8V I/O有助于降低处理器功耗。
A M 3 3 5 x处理器支持各种唤醒源, 例如:电阻式触摸、UARTO、USB或者32引脚GPIO。另外, 它还支持RTC警告, 后者可用于基于计时器的唤醒。
TI关于“节能技术带来超低功耗处理器, 服务于电池供电型设备”的白皮书介绍了TI电源管理架构的更多详情。
高能效显示器应用
为了让您更好地理解我们所讨论的内容, 本小节将为您介绍一个为高能效解决方案而优化的显示器型应用。在这个支持Wi-Fi的应用中, TI的Sitara A M 3 3 5 x处理器用于处理来自不同端节点的数据。
如果USB和以太网子系统未用于该应用, 则可通过灵活的PRCM架构关闭这些模块。
1、整合来自各节点的数据, 这些端节点通过I2C和Wi-Fi连接至处理器。
2、W i-F i通过S D I O连接, 而GPIO则用作唤醒源。
图7所示状态图描述了从活跃模式到低功耗模式的系统过渡情况。在活跃模式下, 处理器在1GHz下工作, 并且开启显示器和图形引擎。当高网络活动减少并且无用户界面 (UI) 活动超过10秒时, 系统便过渡到低功耗状态。任何UI活动均可激活系统, 例如:接近传感器或者触摸事件。
在低功耗模式下, 显示器和图形引擎模块关闭。除闭关显示器以外, 处理器频率也可降低至10MHz。每一段时间 (例如:30分钟) 收集一次数据以后, 处理器挂起至深度睡眠状态。在挂起状态下, DDR处于自我刷新状态。Wi-Fi事件可通过GPIO唤醒处理器, 然后让处理器恢复至低功耗模式下。
处理器可以直接从活跃模式挂起至深度睡眠状态;在挂起模式下, 任何唤醒事件都会让系统恢复至活跃状态。
结论
能效优化控制论文 篇7
目前高校大多还处于大数据应用的原始阶段,在实际应用中出现越来越多的非结构化数据,结构化数据在信息化校园数据中心的存储已不能满足应用需求,这样对数据分析和挖掘技术的要求很高,需要系统设计,谨慎操作。大数据在高校有着美好的应用前景,但数据隐私、数据分析方法有待改进和数据集成困难等问题是目前主要的应用难点,需要进一步建立收集、分析和教育决策的实践体系,以使大数据在高校中的价值得到最大限度的发挥。
2 选课系统的复杂性
目前我校本部校区、新校区、医学部校区的主要区域已实万兆主干,千兆到桌面的网络连接。教务系统服务器、学生选课机房均在校园网内,校园网带宽满足选课需求,选课期间教务系统登录缓慢主要问题还是集中在教务系统本身的软硬件方面。我校每个学期末为选课阶段,即每年的6月底至7月中,12月底至1月中,每次选课(包括预选、正选)共15天左右,选课时间相对集中,给系统带来了很大的数据流量,造成系统压力过大。同时,近几年在校学生数量有了很大的增长,在集中选课阶段,系统并发连接数急剧增多,极大加重了数据库负荷,给选课系统也带来不小的冲击。而对于学生的操作,系统必须能响应快速,这样就对选课系统的实时性有了更高的要求。
软硬件的性能直接影响到选课系统的能效,诸如服务器运转时间过长、负荷重、硬件老化严重等。而系统本身设计问题也需注意,比如,现在运行系统是针对Window 2000/XP操作系统和JAVA 5.0环境而设计,和当下广泛使用的Window7 64位操作系统以及JAVA8.0环境存在兼容性问题,造成部分浏览器响应缓慢。
3 大数据环境下选课系统能效优化
3.1 优化SQL语句
在数据库实际应用中,经常会出现全表扫描操作。若优化使用索引的SQL语句,选课系统能效几乎没有改善,所以重点是优化不含索引的字段。为了缩短查询语句的响应时间,要合理建立存储过程,尽量不进行表扫描等。选课系统数据库中含有大量数据表,Oracle要对这些表进行并序连接。Oracle对FROM中数据表的扫描顺序是:首先最后的数据表,其次第二个,依次进行,若发现经扫描过的第一个和第二个数据表中含有能被合并的记录,则进行合并操作。若连接查询多个表,则首先指定基础表,即被其他表引用的交叉表,然后重复进行。
在优化SQL语句时,要按以下规则进行:(1)不使用或尽量少使用select*语句,必须指定好所需查询的列。这样避免进行全表扫描导致的系统性能下降。(2)合理使用where及order by语句。若字段中已建立索引,则可使用Order by,并对其字段个数进行限制,这样可降低系统的资源消耗。(3)若表中记录较多,要注意不使用select distinct语句,因为它要先对表中每一行记录进行查询之后,再进行重复记录集的刷选。
3.2 WEB端优化
要优化RESIN的启动参数,在webserver路径下配置四个resin,进行负载均衡。扩充原有VMware云服务器平台,完成虚拟服务及部分存储设备更新,扩大服务范围,增强数据安全保障。目前云平台CPU资源超过100个,内存资源4.7T,存储资源裸容量500T,在网云服务器192个,能够为我校教学、科研及行政管理提供有力支撑。通过云服务器平台为校内多个单位提供云服务器应用,为学校网站群、应用系统、教学资源平台、图书资源站点、微信平台、虚拟仿真平台、共享实验平台等各类应用提供了稳定可靠、资源管理灵活、可扩展可伸缩的资源管理模式。
-server//服务器模式
-Xmx2g//JVM最大允许分配的堆内存,按需分配
-Xms2g//JVM初始分配的堆内存,一般和Xmx配置成一样以避免每次gc后JVM重新分配内存
-Xmn256m//年轻代内存大小
-XX:Perm Size=128m//持久代内存大小
-Xss256k//设置每个线程的堆栈大小
-XX:+Disable Explicit GC//忽略手动调用GC,System.gc()的调用就会变成一个空调用,完全不触发GC
-XX:+Use Conc Mark Sweep GC//并发标记清除(CMS)收集器
-Xmn和-Xmx之比大概是1:9,如果把新生代内存设置得太大会导致young gc时间较长。一个好的Web系统应该是每次http请求申请内存都能在young gc回收掉,full gc永不发生,当然这是最理想的情况。xmn的值应该是保证够用(够http并发请求之用)的前提下设置得尽量小。web服务器xmn和Xmx大概1:3的关系,在保持一定的并发量后需要较大的年轻代堆内存,如果设置得大小了会经常引发young gc。
3.3 Web Service优化
借助Web Service技术建立数据交换机制,通过服务的请求和调用实现异构系统间的数据交换。在网上选课系统能效优化过程中采用基于XML的数据交换方式,有效地实现了异构资源的数据交换。Web Service包含三个要素:SOAP(Simple Object Access Protoca1,简单对象访问协议)、WSDL(Web Services Description Language,Web服务描述语言)、UDDI(Universal Description Discovery and Integration,通用描述、发现与集成服务),而Web Service使用SOAP作为通信标准,并且SOAP能够穿透防火墙,当应用程序通过SOAP调用服务时,便提供外界标准的服务接口。使用C#编程语言进行Web Service的设计,在调用Web Service之前,应用程序要根据WSDL服务描述文档中的信息,生成一个SOAP请求。这个请求随即被嵌入到HTTP POST中,然后发送到Web服务器(Web Service部署在IIS的后面),经由Web Service请求处理器的解析,生成相应的SOAP响应消息,并把应答信号反馈给Web服务器。
3.4 性能调整和I/O优化
针对选课系统运行过程中所涉及的参数进行优化配置。主要涉及Oracle数据库中SHARRED_POOL_SIZE、DB_CASHE_SIZE、SGA_MAX_SIZE、PGA_AGGREGATF_TAR-GET四个参数,对这四个参数进行合理设置,将大幅优化数据库能效。性能调整之后,会明显改善选课系统能效,而这不只局限于优化运行参数,还应有针对数据的定向查询,从而得到对SQL的优化策略,明显提升数据库自身性能。
在使用索引时,要分开部署对象,设置有利的运行环境。由于数据文件访问量较大,故将其存储至磁盘,以缓解频繁的I/O操作带来的Oracle数据库对象使用。优先把内存中修改过的数据写入日志文件,而非数据文件中,在这个过程中一定注意不要改变其大小。合理规划日志文件分组,循环进行组的写操作,以减少I/O进程之间的磁盘竞争。同时必须创建回滚段和对应的表空间,以便得到系统操作失败后的恢复数据。
3.5 浏览器兼容优化
目前主流的浏览器主要是基于IE和Gecko两种内核,其中IE系列的各种版本浏览器、以IE内核为基础进行二次开发的浏览器(比如腾讯TT、傲游等)都是以IE为内核的浏览器;Firefox、Netscape等浏览器是以Gecko为内核的浏览器。由于不同浏览器的内核不同导致了Java Script解析上存在的差异,所以在开发Ajax应用程序时,势必会遇到程序代码在不同浏览器下不兼容的问题。原本在某个浏览器中能正常运行的程序,在另外一个浏览器环境中就完全无法工作。在进行选课系统能效优化过程中,主要考虑使用get Element By Id代替id Name、表单元素的引用、集合对象成员的访问、自定义属性的读取、常量的定义、input元素的type属性读写问题、使用show Modal Dialog来创建模态窗口、frame元素的操作、父元素的引用、get Elements By Name的问题以及inner Text、outer Text和outer HTML在Firefox下的实现。
3.6 调整选课规划
进一步调整选课规划,做好选课时间及学院(专业)安排。将排课时间进一步提前,为学生选课预留充足的时间,在保证时间允许的基础上,尽可能地拉长选课时间,将目前的15天增加至34天,分散学院(专业)安排,减轻因并发访问人数过多造成的服务器压力。
3.7 硬件更新
更新选课系统服务器,以适应大数据时代对应用系统的要求。主要是提升CPU、内存等硬件性能,CPU核心数由4核提高到8核,CPU频率由2.93GHz更新到3.2GHz,CPU缓存增加到20M,内存由24G扩展到96G,这样选课速度将会在很大程度上得以改善。
4 结束语
进行大数据环境下网上选课系统能效优化是一项复杂的系统工程,需要针对系统制定多角度、全方位的优化策略。通过前期分析影响数据库性能的各方面因素,按照数据库优化应遵循的方法,开展了大量性能调整实验,并进行后期压力测试。对数据库实施该优化策略前后性能进行对比,结果表明,网上选课系统在运用此方法进行能效优化后,性能得到了明显提升。
摘要：为了解决我校选课系统在选课时阶段性高负载造成的“峰值堵塞”问题,该文采用大数据分析方法,基于云计算技术和海量数据的支撑,以我校综合教务系统为例,对数据库进行多方面的性能调整,并对WEB端进行负载均衡配置,最大程度地优化大数据环境下的网上选课系统,使资源消耗明显降低,提高运行效率,缩短系统响应时间。
关键词：大数据,选课系统,优化
参考文献
[1]潘旭武,陈启华,张建勇.高校选课系统性能优化研究[J].中国教育信息化,2013(5):76-78.
[2]黄健.大数据视角下选课行为分析[J].教育探究,2015,9(5):78-81.
[3]王纯子,张斌.面向大型数据处理系统的Oracle数据库性能优化技术[J].中小企业管理与科技,2013(7):288.
[4]刘乃嘉,彭宇,王鑫,等.清华大学网上选课性能优化研究与实践[J].实验技术与管理,2011(5):247-248,
[5]韦安云.Oracle数据库的性能调整与优化方法探析[J].电脑知识与技术,2015,11(21):8-9.
能效优化控制论文 篇8
关键词：数据中心,优化治理,能效管控
0 引言
2012年7月, 国资委办公厅出台了 (国资发[2012]93号文件) 《关于加强“十二五”时期中央企业信息化工作的指导意见》, 国资委明确要求推进信息共享和多业务综合集成。国内外一流企业的广泛实践也证明, 数据共享和业务融合能够有效提高工作效率、推动专业协同, 保障信息系统更好地发挥作用。
2012年9月4日, 国家电网公司 (以下简称“公司”) 召开数据共享和业务融合工作推进电视电话会议, 深入总结分析公司数据共享和业务融合工作取得的成果及面临的新形势、新要求、新任务, 对各项任务进行再动员、再部署、再落实, 促进企业管理水平全面提升。
公司根据监管机构的要求在2013年1月先后出台了《2013年信息化建设实施意见》和《2012年公司信息系统数据综合治理水平评价年度通报的通知》, 在数据中心建设方面扩展并完善SG-CIM和数据资源管理工具深化建设。同时要求各网省电力公司进一步加强数据综合治理工作。
2013年4月3日, 在公司总部召开了关于某电网企业数据中心优化治理及效能管控工作汇报会, 会上公司信息通信部 (以下简称“信通部”) 领导对该电网企业关于数据中心优化治理的探索研究及工作思路表示肯定和支持, 要求该电网企业加大工作力度, 努力摸索形成一套适应网省公司数据中心工作要求的优化治理办法, 并以此工作为起点推动数据中心的持续治理完善。
目前, 数据中心优化治理及能效管控研究主要集中在优化数据中心结构、能耗总量方面。文献[1]认为降低数据中心的能耗成本更符合数据中心的商业利益;文献[2]根据不同数据中心间的服务需求量和电价差别, 设计了多数据中心间的负载路由机制, 旨在削减数据中心的整体能耗成本;文献[3–4]从当前数据中心运维面临的“业务连续性、智能管理、降低成本”等方面研究能耗解决方案;文献[5–8]主要从数据中心数据质量、管理体系方面阐述数据中心优化治理方案。
本文在上述文献研究成果基础上, 围绕公司发展战略, 依据公司现有数据中心治理手段, 充分继承前期数据中心治理成果, 优化整合数据中心及能效管控, 立足于提升数据中心服务能力, 建设具有公司特点的数据中心优化治理及能效管控体系, 为推动公司持续、健康、快速发展提供坚实有力的保障。
1 数据中心治理现状及必要性分析
1.1 现状分析
随着“三集五大两中心”、智能电网建设的快速深入推进, 各业务统一集中管控、数据共享与业务融合、决策智能都对数据中心提出了更高的要求, 需要数据中心给予快速反应和高效优质服务, 而精细化、动态地掌握数据中心整体情况是满足上述需求的首要条件。为此, 迫切需要以科学合理的方法进一步理清数据中心现状, 让数据中心各级管理者全面而细致地了解数据中心基础环境、应用、数据三大管理对象的管理属性信息, 以更好地支撑各项业务应用的需要。
在数据中心的建设、生产服务和运行维护工作中, 信息化管理部门、运行单位和业务部门的各级管理者和业务人员需要具备简明、直观且能便捷获取明细信息, 多视角、多层次展现特性的可视化能力以支撑业务和管理工作。目前IMS和数据资源管理工具已从信息系统统一监控和数据处理等角度提供一定的可视化能力, 但尚不能完全满足从数据中心全局角度出发, 统一、多视角、多层次、细致化的可视化支撑管理的需求。需要进一步以数据中心资源的统一识别、表示法为基础, 构建管理的可视化展现和支撑能力。
当前数据中心包含结构化、非结构化、海量准实时、地理信息4部分, 营销基础数据平台、调度数据中心也在建设中。在公司管理集约化、专业化、高效的大背景下, 现行信息化业务和管理人员有限, 难以应对各数据平台分散建设运行的管理工作, 迫切需要构建完善一体化管理的技术支撑手段和业务管理流程, 建设数据中心统一管理支撑平台和管理体系, 高效集约地开展数据中心工作。
1.2 必要性分析
数据中心初步建成投运以来, 开展了数据共享、交换和辅助智能决策业务, 进行了建设和运维管理工作, 初步构建了技术和管理支撑体系。数据中心优化治理及效能管控, 将在SG186、SG-ERP数据中心建设成果的基础上, 清理环境、摸清家底, 持续优化完善数据中心技术和管理体系建设, 实现数据中心的一体化管理, 进而形成数据中心的统一全景视图。这将有利于网省公司更全面、更细致地管理数据中心的建设和生产运维工作, 总部从更高、更宏观的角度管控和指导各分部及省公司数据中心规划建设工作和集团级数据管理工作, 将为“三集五大两中心”和坚强智能电网的建设与智能决策分析提供一体化管理平台和系列“电网数据地图”支撑。
1) 省公司需要数据中心全景视图支撑管理工作。当前, 在总部的统一规划下, 省公司已逐步建成了以一体化平台结构化数据中心、非结构化数据管理平台、海量/历史准实时数据管理平台、地理信息管理平台组成的数据中心系统, 各部分均有自己的管理视角, 由信息部门分别管理维护。因此, 充分整合各部分的信息资源, 依托数据自动采集技术, 构建一套数据中心统一全局视角与多层次业务技术管理维度相结合的全景视图, 并且动态维护该视图, 可以实现省公司层面乃至全公司层面数据资产可视化管理, 有力支撑省公司数据中心精细化运行维护工作和总部数据中心规划发展和技术管控工作。
2) 省公司需要保障数据中心“长治久安”的管理体系。数据中心各个部分均有与之相匹配的后台管理软件和管理体系, 但各系统管理软件大多为系统软件自带后台管理模块, 功能分散, 缺乏统一管理, 给运行维护带来不便。通过优化治理, 将从集团化数据资产管理角度出发, 统一规范数据管理范畴及内涵, 持续优化和完善数据中心管理体系, 可以更高效地开展数据综合服务和运行维护保障工作, 为“三集五大两中心”深化建设提供更富效能的数据服务支撑。
3) 通过优化治理, 为管控数据中心效能夯实基础。通过优化治理, 梳理清晰数据中心整体现状, 构建并动态维护全局、多角度、多层次的统一视图, 使省公司对数据中心的数据状况、运行状况、综合服务能力有更深入细致的掌握。在此基础上, 就可以对数据中心的运行效能、数据服务效能、数据资产增值等情况开展进一步的识别、监测、评估、优化等精细化的深度管控工作, 辅助保障数据中心服务能力持续增强。
2 数据中心优化治理及能效管控建设方案
2.1 技术路线
数据中心的总体设计思路是结合产品的实际情况在当前主流稳定第三方框架的基础上设计出稳定、可扩展、复用程度较高的系统, 稳定性主要体现在能平滑进行后续产品版本升级, 可扩展性主要体现为适配器采集及分析的应用功能扩展, 可复用性主要体现为采集及分析底层核心模块的复用设计。
1) 总体上采用J2EE体系框架, 软件体系结构采用多种架构设计 (如多层结构、MVC模式、Io C等) , 保证程序具有松耦合性、易扩展性、跨平台性。
2) 采用稳定成熟的开源框架Ext、Spring、Hibernate, 在数据库交互层根据实际需要可采用JDBC方式, 通过采用成熟的开源框架, 使开发可更集中精力于业务层面上的开发。
3) 在程序设计层面合理应用设计模式搭建灵活可扩展的应用程序。
4) 对采集和分析模块尽量做到底层模块的复用。
5) 对某些复杂的独立应用模块尽量采用成熟的第三方模块, 如任务调度采用Quartz。
6) 需要对外公布的API采用提供Web Service接口的方式。
7) 尽量采用XML作为数据交换标准。
2.2 技术架构
在总体技术架构关系中, 业务架构从业务角度对数据中心运维业务进行细化、抽象、归纳、总结, 形成整体业务能力视图, 为应用架构和数据架构提供关键输入;应用架构基于业务架构, 从系统应用功能的角度定义应用功能、应用划分和应用分布, 形成数据中心优化治理辅助管控平台应用架构蓝图;数据架构基于业务架构和应用架构, 从系统数据支撑的角度对数据模型、数据分类、数据存储、数据流转等方面进行规划设计;技术架构基于应用架构和数据架构, 从系统技术实现的角度定义各类系统组件、集成关系、部署方式和系统安全防护体系。技术架构如图1所示。
数据中心优化治理辅助管控平台采用Web应用三层架构方式, 包括界面展现层、业务应用服务层、数据访问层、数据库资源层;页面展现层显示为用户提供操作界面, 业务应用服务层处理业务逻辑, 数据库资源层存储数据和文件。
2.3 业务架构
数据中心的业务涉及总体规划管理、数据管理、运行维护管理 (见图2) , 提供数据中心全景视图, 提高数据资产的利用, 支撑企业项目的规划和建设、资源环境的运行维护。
1) 总体规划管理。数据中心的总体规划管理涉及规划计划管理、项目管理、技术规范管理。其中涉及规划计划管理的有全景视图管理, 利用全景视图辅助数据中心规划;项目管理涵盖数据中心所有相关项目的业务工作, 包括系统试运行、上线等;技术规范管理主要是贯彻执行国家电网公司数据中心相关政策及规范。
2) 数据管理。数据管理是数据中心的核心业务领域, 主要是在生产运营中保证数据资产和相关服务的完整性、安全性、可用性和可维护性。主要包括数据架构管理、数据开发管理、数据安全管理、数据质量管理、数据治理、元数据管理等。
3) 运行维护管理。数据中心运行维护管理主要是数据中心环境、相关业务应用系统的日常运行维护工作, 保障相关业务应用稳定运行。主要包括故障处理、日常巡检、备份和恢复、检修、综合调优等。
2.4 数据量化方法
实现数据中心数据服务量化的方法, 涉及业务系统、业务服务器、数据中心服务器和数据中心数据服务指标4个对象间的关联, 其特征在于通过采集技术获取基础数据, 将服务器的端口访问信息、进程信息、性能数据进行关联, 并与业务系统进行绑定, 将底层物理数据转化成量化的考核指标, 利于数据中心的优化管理;将服务器性能信息与数据库会话信息结合, 形成业务系统对数据中心的CPU、内存、存储占用指标, 实现物理硬件数据与软件运行信息的有机结合, 提供数据服务量化指标信息。数据中心数据服务量化方法分为以下步骤。
1) 建立业务系统与业务服务器的关联关系, 业务服务器包括应用服务器和数据库服务器。
2) 业务服务器访问数据中心服务器提供数据, 或者数据中心服务器连接业务数据库服务器主动获取数据。
3) 数据中心服务器通过性能采集获取连接信息, 包括业务服务器IP以及本地连接端口。
4) 根据数据中心服务器根据连接信息获取提供服务的进程。
5) 根据进程获取占用的内存、CPU资源。
6) 根据上述关联关系, 数据中心可以将各业务系统对数据中心服务器的性能服务要求进行量化, 形成数据中心服务器CPU、内存按业务系统使用的分类清单。
7) 建立业务系统在数据中心操作数据存储 (Operational Data Store, ODS) 相关表的关联关系, 明确表所属业务系统。
8) 在数据中心ODS服务器上采集数据库的访问信息, 分析业务系统相关表的记录变更情况, 并采集相关库表的存储空间增长情况。
9) 结合步骤6, 形成业务系统对数据中心服务器CPU使用、内存使用、存储空间使用的量化清单。
3 应用效果
1) 规范数据接入管理体系。使数据中心数据服务有序进行, 对新系统接入进行影响评估并纳入规范化管理 (数据服务运维流程和新系统接入流程) , 同时实现数据接入流程的线上管理。总之, 流程化的工作管理规范了数据中心常用的业务流程, 提高了数据中心数据管理水平。
2) 提高运维工作效率。数据中心运维人员每天需要花费2~4 h的时间执行大量的监控脚本, 工作效率低, 发现问题不及时。通过数据中心优化治理及能效管控的实施, 数据抽取–转换–装载 (ExtractTransform-Load, ETL) 监控、OGG监控、DBlink监控、数据库表空间、数据交换平台及时率等问题实时展现, 运维人员能够在第一时间发现系统故障, 同时减轻了运维监控的工作量。
4 结语
数据中心优化治理及能效管控项目的建设, 将在SG186、SG-ERP建设成果的基础上, 总结、理清数据中心基础环境、应用和数据现状, 构建并完善数据中心业务管理、服务能力、资源状况的全局视图, 全面监控数据中心核心要素的运行状况, 为各级决策者、管理者、执行者提供全方位、多角度的可视化展示和数据分析服务, 支撑精细化管理, 对数据中心做到“心中有数”。
参考文献
[1]RAO Lei, LIU Xue, XIE Le.Minimizing electricity cost:Optimization of distributed Internet data centers in a multielectricity-market environment[C]//Proceedings of the 29th IEEE Conference on Computer Communications (INIFCOM’10) San Diego, USA, 2010:1–9.
[2]王巍, 罗军舟, 宋爱波.基于动态定价策略的数据中心能耗成本优化[J].计算机学报, 2013, 36 (3) :600–611.WANG Wei, LUO Jun-zhou, SONG Ai-bo.Dynamic pricing based energy cost optimization in data center environments[J].Chinese Journal of Computers, 2013, 36 (3) :600–611.
[3]戴欣平.云时代数据中心的能效管理[J].软件和信息服务, 2013 (7) :64–65.
[4]谌志明.中兴通讯数据中心能效管理及智能化运维[J].通信世界, 2014 (6) :29–30.
[5]孟庆.大规模数据整合的难点与数据中心优化方向[J].网络与信息, 2012 (1) :12–13.
[6]施超.数据中心安全隐患分析与治理[J].计算机光盘软件与应用, 2013 (12) :37–38.
[7]席敏晖.浅谈企业级数据中心运维管理[J].科技创新与应用, 2014 (12) :46–47.
能效优化控制论文 篇9
能源持续消耗、环境污染等问题成为我国经济、不可再生能源可持续发展中的一个重大问题, 通过调整能源原料的结构, 应用分布式能量供应系统, 优化能源利用, 改善供能的可靠性, 同时降低能源消耗, 减少环境污染, 这将是能量供应系统的发展方向。分布式能量供应系统在第二代能量供应系统的建设中起着积极的作用, 具有广泛的发展前景。
2 分布式能量供应系统概述
2.1 分布式能量供应系统的概念
分布式能量供应系统简称DES, 根据用户需求, 整合利用矿物能源和可再生能源建立的梯级的能源利用的供能系统, 可以有效减少能源在输送环节的消耗, 增加能源的利用效率, 降低矿物能源的损耗, 达到保护环境的目的。
2.2 分布式能量供应系统的组成及基本原理
根据结构的不同分布式能量供应系统可以蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机为核心构建不同的能量供应系统, 但系统的基本结构大致相同。一个完整的分布式能量供应系统主要组成部分一般包括:发电设备、供热或制冷设备、能量存储设备、能量交换设备、控制调节设备等。蒸汽式能量供应系统结构如图1所示[1]。
电能转换设备是能量转换的核心, 将能源分解转化为能量, 通过发电机转换为电力驱动设备运转, 提供给热能转换或提供制冷效果的设备, 根据用户需求供热或制冷, 各设备协调工作为用户提供能源。
3 分布式能量供应系统的优点
分布式能量供应系统在能源利用及功能需求有较大的优势, 以分布式供电站为例, 其主要优点如下:
(1) 实现热电冷联产, 为空调或冷库提供制冷, 有效提高能源利用率; (2) 能源设备布局在用户附近, 降低输送过程中的能量损耗, 功能可靠性高; (3) 需求能量小, 设备体积微型化, 开发成本较低, 用户可以按照能量需求建立小型的联合电站; (4) 分布式能量供应系统的建设周期较短, 只需1年左右就可以投产; (5) 系统灵活性高, 发电机组布局分散, 便于对各级组进行分散维护。
4 分布式能量供应系统的结构系统方案以及能源利用率分析
对能源进行梯级利用是分布式能量供应系统提高能源利用率的关键所在, 还可以通过专用的设备采集无污染的高效能源转化电能, 实现能源的可持续发展。
4.1 分布式能量供应系统的结构系统方案
根据能源利用方式及结构的不同可以将分布式能量供应系统分为以下几类:
1) 采用矿物燃料的系统:燃料电池、内燃机系统、燃气轮机系统、与混合燃料系统等;
2) 可再生能量供应系统:主要采用水能、风能、太阳能、生物能等无污染的可再生能源;
3) 利用二次能源氢能的系统。
可再生能源如风能、水能受地域条件影响较大, 且采集密度较低, 适用于小型的能量供应系统;燃煤系统和燃油系统可以提供较大的能量, 但在能源缺少的地方需要能源运输, 输送消耗较大, 环境污染较大, 且为不可再生资源, 不利于能源的可持续发展, 一般用作大型能量供应系统;燃气系统采用天然气作为能源, 能提供较大密度的能量, 对环境无污染是能量供应系统的理想燃料。
4.2 常见的系统能效分析指标
4.2.1 能源初始利用率
对冷热电联产系统进行评价, 其能源初始利用率 (Primary Energy Ratio) 简称PER, 是对能量供应系统较为直观的评价指标, 是指能量供应系统产出的客户需求的有用能量与系统工作所消耗总能源量的比值。根据用户需求, 在电能供应、空调制冷、暖气供应相同的前提下, 分别求出各系统的能源初始利用率, 通过比较各系统的能源初始利用率可以挑选出哪个能量供应系统结构的效率最高。分布式能量供应系统的能源消耗模型如图2所示。
由图2可知冷、热电联产结构在提供电能时, 通过余热装置对余热进行吸收转换, 提供热量供应和制冷效果, 其能源的利用效率更高。
4.2.2 节能率
节能率 (PES) 是在供应相同能量总量的前提下能源材料的节省量节能率是判定能量供应系统是否节能的标准。当PES﹥0时, 系统节能效果高能, 反之系统能量消耗率低, 系统的节能效果可以通过PES反映出来。
5 分布式能量供应系统的优化分析
5.1 方案优化
分布式能量供应系统的优化方案是依据用户对功能的需求量和能量服务类型, 确定能量供应系统的设备所需的总容量, 并结合用户当地的能源产量及其结构选择适当的结构。随着太阳能、风能、生物能等新能源技术开发和使用, 结合制冷、制热设备的多样性, 以最低成本的能源消耗, 实现系统的能源供给。
确定分布式能量供应系统结构后, 根据需求总量进行设备选型, 主要是根据原动机的功率和容量、能量存储装置的容量、制热和制冷设备的功率选择合理的型号。
5.2 运行优化
燃机的优化运行和存能设备存储量及释放量是分布式能量供应系统的优化的两大重点。燃机是能量供应系统的核心设备, 其运行效率及稳定性, 是决定系统能耗经济性及稳定性的重要因素。燃机的运行优化主要是根据用户需求确定发电方案, 优化燃机的运行负荷, 达到经济性的目的。
6 结语
本文通过对分布式系统的结构和运行方式的研究和分析, 可以看出分布式比传统方式的能量供应系统有较大的优势, 可以因地制宜选择能源利用结构、配置合适的设备, 提高能源初始利用率, 减小能源损耗, 维持较低运行成本。还可采用能源密度较小的可再生能源来满足功能需求, 降低对环境的污染。
参考文献