文│ 中博信息技術(shù)研究院有限公司 吉 慧

1 我國能源現(xiàn)狀

某些學(xué)者提出，人類社會(huì)三個(gè)最基本的要素是物資、能量和信息。能提供能量的物質(zhì)稱為能源。能源行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，也是國家的支柱性行業(yè)。

作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前能源生產(chǎn)量僅次于美國和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的10.4%，僅次于美國，居世界第二位，可見我國已經(jīng)成為一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國。近年來，我國能源緊缺和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之間的矛盾日趨加劇[1]。從表1、表2中可以看出，我國原煤的產(chǎn)量大約占能源生產(chǎn)總量的70%，石油大約占20%，天然氣大約占2.3%，水電大約占6.5%。而上述種類能源的世界平均水平分別是：26.7%、41%、23.8%、8.5%?？梢?，我國總的能源狀況是富煤缺油少氣，這導(dǎo)致了我國的能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)不合理，一定程度上制約我國經(jīng)濟(jì)的總體發(fā)展[2]。

21世紀(jì)后，面對能源挑戰(zhàn)，美國奧巴馬提出了新能源政策，我國采取相應(yīng)的應(yīng)對策略，簡要概括為：開發(fā)新能源與節(jié)能并舉。具體策略為：煤炭行業(yè)大力開發(fā)和推廣潔凈煤技術(shù)，充分利用煤層氣；石油行業(yè)加大勘探開發(fā)力度，拓寬石油進(jìn)口渠道，進(jìn)行石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備；天然氣行業(yè)策略——國內(nèi)和國外資源開發(fā)利用并重，注意天然氣開發(fā)利用的整體性，合理使用天然氣資源。

表1 中國能源生產(chǎn)總量及構(gòu)成

表2 中國能源消費(fèi)總量及構(gòu)成

2 能源信息化大勢所趨

信息作為一種無形的資源越來越受到人們的重視。能源是工業(yè)化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的“血液”，沒有充足的能源供應(yīng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)是難以整體持續(xù)發(fā)展的。18世紀(jì)中葉以來，世界已進(jìn)行了三次工業(yè)革命，進(jìn)入21世紀(jì)以后，為應(yīng)對能源危機(jī)和全球氣候變化，人類迎來了第四次工業(yè)革命——綠色工業(yè)革命。

針對我國現(xiàn)狀，能源生產(chǎn)倡導(dǎo)提高生產(chǎn)效率、提高管理水平、降低成本、保證安全生產(chǎn)，加大了對信息化建設(shè)的投入力度，能源生產(chǎn)的信息化建設(shè)正在加快步伐。能源消費(fèi)量大、利用效率低已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“軟肋”，而能源消費(fèi)的信息化可以建立可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長方式[3]。能源使用者，對能源的消費(fèi)過程進(jìn)行跟蹤、消費(fèi)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并采取節(jié)能措施，以達(dá)到消耗最少的能源，發(fā)揮最大的用途?？梢娔茉葱畔⒒ㄔO(shè)分為兩部分，一部分是生產(chǎn)信息化，另一部分是消費(fèi)信息化。

（1）生產(chǎn)信息化，主要指生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程及所用設(shè)備控制的自動(dòng)化，主要包括生產(chǎn)自動(dòng)化控制和生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化管理。國有能源生產(chǎn)自動(dòng)化程度一般較高，有些已達(dá)到國外先進(jìn)水平。大多能源生產(chǎn)過程都在不同程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，但在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)上采用了不同的自動(dòng)化系統(tǒng)，彼此獨(dú)立，難以形成整體。如果采用先進(jìn)的信息技術(shù)加以改造，形成完整的生產(chǎn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，將大大提升自動(dòng)化水平，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“減人增效”的根本目標(biāo)，逐步實(shí)現(xiàn)信息化。有生產(chǎn)必然存在安全問題，生產(chǎn)信息化也必然帶來安全信息化。部分能源生產(chǎn)的環(huán)境具有特殊性，決定了能源的信息技術(shù)應(yīng)用要把對安全的監(jiān)測和監(jiān)控作為另一重點(diǎn)。在發(fā)生突發(fā)事件情況下實(shí)施搶救和救援更需要先進(jìn)的信息技術(shù)支持。包括災(zāi)害情況下快速建立的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、各種方式組建的通信系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)以及各種探測技術(shù)設(shè)備等，以及安全生產(chǎn)調(diào)度和安全作業(yè)規(guī)程管理等。生產(chǎn)必然伴隨著管理，生產(chǎn)的信息化也必然帶來管理的信息化。在能源生產(chǎn)和環(huán)境安全廣泛采用信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，中央調(diào)度控制室可實(shí)現(xiàn)對全生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備的監(jiān)視和控制。管理人員通過計(jì)算機(jī)即可隨時(shí)了解安全、生產(chǎn)、人員、運(yùn)輸?shù)雀鞣N信息，對全礦生產(chǎn)經(jīng)營進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度及統(tǒng)一管理。對各種信息進(jìn)行分析處理、統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化，可以為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)能源各行業(yè)“管、控、營”的一體化建設(shè)。企業(yè)管理信息化主要包括人力資源、財(cái)務(wù)資金、生產(chǎn)、物資供應(yīng)、設(shè)備和運(yùn)銷等核心業(yè)務(wù)管理信息化，以及決策信息化、辦公自動(dòng)化、能源行業(yè)內(nèi)部和外部的門戶網(wǎng)站。

（2）消費(fèi)信息化，主要指能源的使用跟蹤，對使用能源的設(shè)備進(jìn)行跟蹤，并且記錄其使用信息，同時(shí)對信息進(jìn)行分析，方便節(jié)能決策，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程的透明化，打破了原有消費(fèi)過程的黑盒效應(yīng)。

3 能源信息化探索的兩個(gè)應(yīng)用

能源信息化大勢所趨，我們加入此次浪潮，進(jìn)行了探索，研究出能耗管理平臺(tái)和人員定位系統(tǒng)，對應(yīng)于能源信息化的兩個(gè)方向——消費(fèi)信息化和生產(chǎn)信息化。

3.1 能耗管理平臺(tái)

能耗管理平臺(tái)廣泛用于城市、企業(yè)、園區(qū)和社區(qū)的能耗采集、分析和節(jié)能管理。能耗管理平臺(tái)可以對管理對象的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總、處理和能效分析；能夠建立與當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件吻合的數(shù)據(jù)模型，指導(dǎo)建筑物的節(jié)能降耗；能夠根據(jù)大樓的能耗數(shù)據(jù)建立其獨(dú)有的能耗模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)測能耗數(shù)值，指導(dǎo)節(jié)能工作的開展。

能耗管理平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

◆ 簡化建筑物能耗管理，提高建筑物能源使用效率；

◆ 采集設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，挖掘設(shè)備節(jié)能潛力；

◆ 能耗統(tǒng)計(jì)與能效管理功能，有效優(yōu)化運(yùn)營成本；

◆ 系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)充性能。

如圖1、圖2所示。

3.2 人員/設(shè)備定位系統(tǒng)

能源生產(chǎn)多數(shù)是高危生產(chǎn)，安全又是生產(chǎn)的要求，安全生產(chǎn)是指在生產(chǎn)過程中的人身安全和設(shè)備安全。也就是說，為了使勞動(dòng)過程在符合安全要求的物質(zhì)條件和工作秩序下進(jìn)行，防止傷亡事故、設(shè)備事故及各種災(zāi)害的發(fā)生，保障員工的安全與健康，保障企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。安全生產(chǎn)是安全與生產(chǎn)的統(tǒng)一，安全促進(jìn)生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全。安全生產(chǎn)關(guān)系人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系改革發(fā)展和社會(huì)大局的穩(wěn)定。安全生產(chǎn)關(guān)系到企業(yè)生存與發(fā)展，如果安全生產(chǎn)搞不好，發(fā)生傷亡事故和職業(yè)病，勞動(dòng)者的安全健康受到危害，生產(chǎn)就會(huì)遭受巨大損失，影響工程的竣工時(shí)間。

圖1 平臺(tái)概述圖

圖2 平臺(tái)功能圖

日常生活中經(jīng)常聽到礦難事故，在這里以煤礦為例，煤礦多為地下作業(yè)，施工易發(fā)生事故為坍方和爆炸。煤礦施工現(xiàn)場人員/設(shè)備管理進(jìn)行需求分析，施工人員考勤、施工現(xiàn)場找人、人員自我報(bào)警、獲取傷亡信息、設(shè)備情況回饋、決策。

根據(jù)需求，我們采取如下解決方案：采用有源卡，利用無線基站進(jìn)行定位、識(shí)別；在密集地增加無線基站個(gè)數(shù)，發(fā)生緊急情況，可以使用應(yīng)急基站。主要設(shè)備有：有源卡、無線基站。

有源卡：卡上設(shè)有緊急按鈕，該卡可固定于腰帶或者鞋子上（不建議固定在安全帽上）。每隔200m設(shè)一個(gè)無線基站，人員密集的地方設(shè)3～4個(gè)無線基站，無線基站主要采用自備電（蓄電池），無線基站的數(shù)據(jù)傳輸主要采用接力傳輸，無線基站的位置是可移動(dòng)的，尤其是密集地。應(yīng)急通信無線基站主要是為了加大功率，用于意外事故，它能夠穿透8～10m的巖土，方便查看人員情況（數(shù)量、位置、傷亡情況），以便管理人員采取應(yīng)急措施。

該人員/設(shè)備定位系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能：

（1）人員/設(shè)備定位：能夠準(zhǔn)確反應(yīng)每個(gè)人員的位置。

（2）人員識(shí)別：20m范圍內(nèi)，2s鐘內(nèi)，識(shí)別所有人員信息。

（3）自助呼救：有源卡上設(shè)有緊急按鈕，可用于自助呼救。

（4）緊急決策與通知：當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)，判斷礦難發(fā)生的原因，傷亡人數(shù)判斷，傷亡地點(diǎn)判斷，并進(jìn)行救援決策與實(shí)施；當(dāng)設(shè)備情況回饋有問題時(shí)，通知人員如何撤退。

1 謝章勇.能源信息化——助解中國能源之困的必由之路［J］.甘肅科技，2008：8-10

2 詹華，姚士洪.對我國能源現(xiàn)狀及未來發(fā)展的幾點(diǎn)思考［J］.研究與探討，2003：1-4

3 白景濤.能源信息化助力山西走可持續(xù)發(fā)展之路［J］.中國信息界，2010（4）：35-36