پایان نامه : بررسی کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی مطالعه موردی :سیستم های SCADA

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی فناوری اطلاعات

گرایش : تجارت الکترونیک

عنوان : بررسی کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی مطالعه موردی :سیستم های SCADA

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزش های الکترونیکی

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی فناوری اطلاعات   تجارت الکترونیک

بررسی کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی

 مطالعه موردی :سیستم های SCADA

 

استاد راهنما :

دکتر منصور ذوالقدری جهرمی

 

شهریور ماه 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده با توجه به افزایش قیمت حامل های انرژی در سالهای اخیر و مشکلات زیست محیطی که در اثر مصرف کنترل نشده این حامل ها ایجاد شده است امروزه بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی با هدف کاهش مصرف در کشورهای جهان  جایگاه ویژه ای یافته است. مهمترین مرحله در مدیریت مصرف انرژی   فرآیند ممیزی می باشد که به معنی بررسی دقیق اطلاعات محیطی و شناسایی عواملی است که کنترل آنها در کاهش مصرف انرژی موثر می باشد. در سالهای اخیر با پیشرفت های چشمگیر در علم  فناوری اطلاعات امکان پایش و ثبت مداوم  پارامترهای محیطی که در مصرف انرژی موثر هستند فراهم شده است و سیستم های SCADA[1]  به عنوان بخشی از زیرساخت این فناوری در راستای پایش وکنترل داده های محیطی توسعه یافته اند. با به کارگیری سیستم های SCADA  امکان یک ممیزی دقیق از مصرف انرژی  فراهم می گردد همچنین با اعمال فرآیندهای کنترلی با استفاده از سیستم های  SCADA  امکان کاهش مصرف انرژی میسر می گردد که با دستیابی به این هدف ضمن کاهش هزینه ها ، بهره وری افزایش پیدا می کند .دررساله حاضر روش های  کاربردی سیستم های SCADA  در  مدیریت و کاهش مصرف انرژی با توجه به تحقیقات پیشین  مورد بررسی قرار می گیرد و در ادامه به عنوان یک مطالعه کاربردی ، روش استفاده از سیستم های نرم افزاری   SCADA   در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در کوره های الکتریکی که کاربرد زیادی در صنایع ایران دارند پیاده سازی می گردد ودر انتها ضمن تحلیل نتایج حاصل از اجرای  این روش  کاربردی پیشنهاداتی در مورد بهبود  عملکرد روش ها در تحقیقات  آینده ارائه خواهد گردید .کلمات کلیدی : سیستم های SCADA ، مصرف انرژی ، مدیریت   انرژی ، بهینه سازی فهرست مطالب عنوان                                                                                                 صفحهفصل اول: مقدمه .............................................................................................................................   11-1-پیشگفتار                                                                                        11-1-1-عوامل اقتصادی مدیریت مصرف انرژی                                              11-1-2-تعریف مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی                                       21-3-نقش فناوری اطلاعات در بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی                       31-4-تعریف سیستم های SCADA                                                           41-5-سیستم های SCADA و مدیریت مصرف انرژی                                      51-6-ضرورت انجام تحقیق                                                                        51-7-اهداف تحقیق                                                                                 61-8-مروری بر فصل های پایان نامه                                                             7فصل دوم :مبانی نظری تحقیق.....................................................................82-1-مقدمه                                                                                          82-2-تاریخچه مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی                                          82-2-1-دوره اول :صرفه جویی 1981-1973                                              92-2-2-دوره دوم :مدیریت انرژی 1993-1981                                           92-2-3-دوره سوم:خرید انرژی به بهای کمتر 2000-1993                            102-2-4-دوره چهارم :توجه به مسائل زیست محیطی 2010-2000                  112-2-5-دوره پنجم :فناوری پاک 2020-2010                                          112-3-مراحل مدیریت مصرف انرژی                                                            122-3-1-مرحله اول: :شناسایی فرصت ها                                                   122 -3-2-مرحله دوم :اولویت بندی فعالیت ها                                              132-3-3-مرحله سوم :به انجام رساندن فرآیندها به طور موفقیت آمیز                   132-3-4-مرحله چهارم :مرحله بازبینی و اصلاح مستمر                                   132-4-کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت مصرف انرژی                                     142-4-1-نقش اینترنت و تجارت الکترونیک در مدیریت مصرف انرژی                  142-4-2-مدیریت و برآورد نیاز به مصرف انرژی                                             152-4-3-روشهای کنترل شبکه ای                                                            162-4-3-1-سیستم  های SCADA                                                    162-4-3-2-سیستم ذخیره سازی اطلاعات تجهیزات                                    172-4-3-3-سیستم مدیریت انرژی EMS                                                172-4-3-4-سیستم مدیریت تولید انرژی  GMS                                       182-4-3-5-سیستم مدیریت توزیع انرژی DMS                                       182-4-4 –سیستم اطلاعات جغرافیایی   GIS                                              192-4-4-1-منابع اطلاعات در سیستم GIS                                             202-4-4-2-کاربردهای GIS در صنعت انرژی                                           202-4-5-سیستم اطلاعات مشتری CIS و CRM                                        212-4-6-سیستم اطلاعات انرژی EIS                                                       232-4-7-برنامه ریزی منبع انرژی ERP                                                    242-4-8-ممیزی خریداران انرژی و برنامه های کاربردی                                  242-6-بررسی سیستم های SCADA                                                         252-6-1-تاریخچه سیستم های SCADA                                                 262-6-2-ساختار سیستم های SCADA                                                  272-6-3-عملیات در سیستم های SCADA                                              28 2-6-4-مزایای استفاده از سیستم های SCADA                                      292-6-5-کاربرد سیستم های SCADA  در مدیریت مصرف انرژی                   302-7-نتیجه گیری فصل                                                                          31فصل سوم :پیشینه پژوهشی .........................................................................................................323-1-مقدمه                                                                                          323-2-کاربرد سیستم های SCADA  در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی       323-2-1-صرفه جویی در مصرف انرژی                                                     323-2-2-کاربرد سیستم های SCADA  در افزایش بازدهی سازمان                323-2-3-مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی                                            333-2-4-آنالیز ROI                                                                        333-3-مراحل و روشهای به کارگیری سیستم های SCADA  در مدیرت انرژی        343-3-1-آنالیز و بررسی دقیق میزان مصرف انرژی و اوج بار مصرفی                    343-3-2-آنالیز و اندازه گیری سایر داده های مورد نیاز در مدیریت مصرف انرژی       353-4-کاربرد سیستم های SCADA  در افزایش راندمان                                   363-5-زمانبندی کارکرد مصرف کننده ها به وسیله سیستم های SCADA             383-6-کاربرد سیستم های SCADA  در مدیریت سیستم روشنایی                      383-7-کاربرد سیستم های SCADA  در مدیریت و کنترل تجهیزات                    403-8-کاربرد سیستم های SCADA  در سازماندهی پرسنل فنی                        403-9-کاربرد سیستم های SCADA  در کاهش استهلاک تجهیزات                    413-9-1-کاهش استهلاک تجهیزات با کم کردن حجم کاری                            423-9-2-کاهش استهلاک با اعمال روش های کنترلی                                    423-10-کاربردسیستم های SCADA  در صنعت برق                                     423-10-1-کاربرد سیستم هایSCADA  درافزایش راندمان نیروگاه های برق     423-10-2-ایجاد شبکه های هوشمند و بهبود راندمان شبکه برق سراسری            433-11-کاربرد منطق فازی و هوش مصنوعی در مدیریت و بهینه سازی مصرف         433-11-1-استفاده از هوش مصنوعی در پیش بینی مقدار مصرف انرژی               433-11-2-بهره گیری از منطق فازی برای پیش بینی مقدار مصرف                    443-12-کاربرد منطق فازی در کاهش مصرف انرژی در کوره های صنعتی                453-13-کاربرد سیستم های SCADA  در مدیریت سیستم های مرتبط با دما        463-13-1-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت سیستم های گرمایشی      463-13-2-پایش و ثبت دقیق دما بر حسب زمان                                          463-13-3-امکان پیاده سازی روشهای پیشرفته کنترل دما                              473-13-4-امکان استفاده از تقویم زمانی برای کارکرد سیستم تهویه مطبوع         483-14-داده کاوی اطلاعات سیستم های SCADA  جهت افزایش امنیت               483-15-استفاده از میکرو کنترولرجهت بهبود عملکرد سیستم های SCADA       493-16-استفاده از قابلیت های نرم افزارSCADA  در فرآیند کنترل                   493-17-امکان استفاده از OPC در نرم افزار SCADA                                 503-18-استفده از سیستم های SCADA  بر مبنای وب                                   503-19-استفاده از روشهای مدل سازی در مدیریت انرژی                                 513-20-جمع بندی تحقیقات گذشته                                                          523-21-نتیجه گیری فصل                                                                       53فصل چهارم :روش پیاده سازی ، آزمایش ها و نتایج...........................................................554-1-مقدمه                                                                                      554-2-اهداف مدیریت انرژی در کوره های الکتریکی                                       554-2-1-کاهش انرژی مصرفی در کوره های الکتریکی                                564-2-2-کاهش اوج بار مصرفی در کوره های الکتریکی                               564-3-فرآیند مصرف انرژی در یک کوره الکتریکی                                         564-3-1-اندازه گیری دما                                                                    594-3-2-اندازه گیری پارامترهای مرتبط با مصرف انرژی                              604-3-3-کنترل توان در کوره های الکتریکی                                            614-4-طراحی فرآیند مدیریت مصرف انرژی در کوره های الکتریکی                   634-4-1-تععین پارامترهای مورد نیاز جهت اندازه گیری و کنترل                   634-4-2-انتخاب RTU  ها جهت فرآیند مدیریت مصرف انرژی                     644-4-3-ارتباط نرم افزار SCADA  با RTU  ها                                    654-4-4-پروتکل های ارتباطی                                                             664-4-5-نصب تجهیزات جهت فرآیند آزمایشی                                         714-4-6-نصب RTU ها در نرم افزار SCADA                                     764-4-7-بررس عملکرد سیستم کنترل توان                                             784-5-آزمایش اول:بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل ON/OFF          794-5-1-طراحی نرم افزار جهت آزمایش اول                                           794-5-2-بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی در آزمایش اول      824-6-آزمایش دوم :بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل ON/OFFبا اعمال محدودیت در اوج بار مصرفی                                                   854-6-1-اصلاح برنامه نرم افزاری جهت آزمایش دوم                                 864-6-2-بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش دوم      874-7-آزمایش سوم :بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل PID              894-7-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش سوم-روش کنترلی PID        894-7-2- بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش سوم    924-8-آزمایش چهارم :  بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل PIDهمراه با اعمال محدودیت توان                                                           944-8-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش چهارم                               954-8-2- بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش سوم     954-9-آزمایش پنجم :بررسی روند مصرف انرژی در روش PID  همراه بااعمال محدودیت توان در پیش بینی کوتاه مدت                                  974-9-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش پنجم                                 974-9-2-بررسی و تحلیل نمودارهای آزمایش پنجم                                   994-10-نتیجه گیری فصل                                                                  102فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری و پیشنهادها ............................................................1045-1-مقدمه                                                                                  1045-2-نتایج بدست آمده از فرآیندهای آزمایشی                                        1045-2-1-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش اول                                           1055-2-2-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش دوم                                           1065-2-3-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش سوم                                          1065-2-4-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش چهارم                                       1075-2-5-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش پنجم                                        1075-3-مزایای استفاده از طرح ارائه شده در تحقیق                                     1075-3-1-کاهش هزینه های مستقیم                                                    1085-3-2-کاهش هزینه های غیر مستقیم                                               1085-3-3-بهبود فرآین تولید و تاثیر آن بر افزایش کیفیت                            1085-4-پیشنهادات جهت ادامه کار در آینده                                              1095-4-1-استفاده از روش های کنترل نوین                                            1095-4-2-محاسبه نرخ بازگشت سرمایه                                                 1095-4-3-استفاده از سیستم های مدیریت انرژی اقتصادی                          1095-5-4-ارتباط با سایر نرم افزار های سازمانی                                       1105-4-5-افزایش راندمان تجهیزات با استفاده از ظرفیت بهینه                    110مراجع                                                                                         111چکیده  به زبان انگلیسی                                                                   115  فهرست جدول هاصفحهجدول 4-1-RTU  های استفاده شده در فرآیند آزمایشی                                         65جدول 4-2-قالب بسته های اطلاعاتی در پروتکل Modbus RTU                             69جدول 4-3-ارسال یک در خواست از Master                                                      70جدول 4-4-ارسال یک پاسخ از Slave                                                              70جدول 4-5-لیست تجهیزات استفاده شده در فرآیند آزمایشی مدیریت مصرف انرژی         73جدول 4-6-تعیین مقدار اوج بار در هر مرحله                                                        86جدول 5-1-مشخصات 5 فرآیند آزمایشی                                                           105جدول 5-2-نتایج حاصل از 5 فرآیند آزمایشی                                                      105فهرست شکل ها صفحهشکل 1-1-ساختار کلی سیستم های SCADA                                                    28شکل 3-1-کاربرد سیستم های SCADA  در کنترل اوج بار مصرفی                          35شکل 3-2-افزایش راندمان پمپ های آبرسان با استفاده از سیستم های SCADA          37شکل 3-3-کاهش هزینه انرژی ماهینه در اثر افزایش راندمان پمپ ها                           38شکل 3-4-کاربرد سیستم های SCADA  در کنترل سیستم های روشنایی                  40شکل 3-5-کاربرد سیستم های SCADA  در پایش مداوم انرژی                               41شکل 3-6-کاربرد منطق فازی در پیش بینی مقدار مصرف انرژی                                 45شکل 3-7-نمودار مقایسه مصرف انرژی در سیستم کنترل Fuzzy وon/off             47شکل 4-1-یک نمای کلی از یک کوره الکتریکی                                                     59شکل 4-2-تغییر ولتاژ موثر با تغییر زاویه آتش تریستور ها                                        62شکل 4-3-سیستم کنترل توان scr  با ورودی آنالوگ                                           62شکل 4-4-نحوه ارتباط rtu ها با سرور مرکزی در استاندارد   rs485                     66شکل 4-5-دیاگرام سیستم طراحی شده جهت مدیریت مصرف انرژی کوره های الکتریکی   72شکل 4-6-تصویر تجهیزات نصب شده جهت فر آیند مدیریت مصرف انرژی                    76شکل 4-7-نصب rtu در نرم افزار SpecView                                                 77شکل 4-8-رابطه بین مقدار DAC و توان خروجی در فرآیند مورد آزمایش                    78شکل 4-9-نمودار فرآیند حرارتی آزمایشی                                                            79شکل 4-10-پروگرامر طراحی شده در محیط نرم افزاری SpecView                         80شکل 4-11-اضافه کردن نمودار ها در نرم افزار SpecView                                    82شکل4-12-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش اول                                83شکل 4-13-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش اول                                      84شکل 4-14-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش اول                      85شکل4-15-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش دوم                                87شکل 4-16-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش دوم                                    88شکل 4-17-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش دوم                    89شکل 4-18-پیاده سازی الگوریتم کنترلی PID  در نرم افزار  SpecView                 91شکل 4-19-کنترلر PID  طراحی شده در نرم افزار SpecView                             92شکل4-20-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش سوم                             93شکل 4-21-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش سوم                                   93شکل 4-22-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش سوم                   94شکل4-23-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش چهارم                           95شکل 4-24-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش چهارم                                 96شکل 4-25-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش چهارم                 97شکل 4-26-طراحی یک سیستم کنترل PID  با قابلیت بیش بینی کوتاه مدت توان        98شکل4-27-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش پنجم                             99شکل 4-28-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش پنجم                                  100شکل 4-29-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش پنجم                  101شکل 4-30-بررسی عملکرد پیش بینی کوتاه مدت توان                                         102مقدمه انرژی یکی از منابع بسیار مهم است که زندگی مارا تحت تاثیر خود قرار می دهد در حال حاضر جهان وابستگی زیادی به سوخت های فسیلی و انواع مختلف انرژی های تجدید ناپذیر دارد استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی نیاز به زمان زیادی برای توسعه تکنولوژی دارد.در حال حاضر بحث مدیریت مصرف انرژی یکی از نیاز های بحرانی کشورهای مختلف جهان است.اهمیت ویژه صرفه جویی در مصرف انرژی در دومرحله  عوامل اقتصادی و عوامل محیط زیست طبقه بندی می شودتعداد صفحه :  135قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید