淺談智慧化工企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：能源是人類社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，能源缺乏，將導(dǎo)致人類無法正常開展生產(chǎn)生活活動(dòng)。如果失去能源的支持，現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)作將會(huì)直接癱瘓或崩潰。所以，為了解決目前日益嚴(yán)峻的能源問題，應(yīng)采用效率高的節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)來促進(jìn)能源的合理利用，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。文章對(duì)智慧化工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的構(gòu)成以及該系統(tǒng)的軟件特性進(jìn)行研究，以期可以通過能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的使用，讓能源的消耗量得到進(jìn)一步節(jié)約。

關(guān)鍵詞：智慧化；工業(yè)企業(yè)；能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)是節(jié)能減排的重要支撐技術(shù)，當(dāng)前能源資源日漸枯竭的緊張形勢(shì)下，節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)以及各行業(yè)對(duì)節(jié)能技術(shù)的需求不斷增加，使得節(jié)能技術(shù)的開發(fā)越來越受到人們的重視。工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建是按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分期分批”的原則構(gòu)建，并按照有關(guān)規(guī)范及技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研發(fā)的，工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，將讓能源消耗量較大的工業(yè)企業(yè)發(fā)展得到進(jìn)一步規(guī)范。

1 系統(tǒng)組成

1.1  系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建是按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分期分批”的原則構(gòu)建的，并按照有關(guān)規(guī)范及技術(shù)導(dǎo)則設(shè)計(jì)，本文介紹了該項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及節(jié)能管理等內(nèi)容，現(xiàn)以某工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)控為例，說明該方案的可行性，并提出了今后需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)之處，以保證工業(yè)企業(yè)能源檢測(cè)系統(tǒng)可以與時(shí)俱進(jìn)地得到升級(jí)與優(yōu)化。把工業(yè)企業(yè)能源監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)打造成技術(shù)優(yōu)勢(shì)，功能完備，特色鮮明的工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)控系統(tǒng)，非常重要且必要。

（1）工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)層。利用工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集大量數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)企業(yè)能耗、設(shè)備的實(shí)時(shí)采集、分類、統(tǒng)計(jì)，為工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)活動(dòng)開展提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和科學(xué)的決策依據(jù)。通過構(gòu)建一整套的企業(yè)能耗監(jiān)控與管理系統(tǒng)，能夠有效地解決企業(yè)的節(jié)能管理和節(jié)能降耗工作落實(shí)中存在的問題，并降低工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。

（2）網(wǎng)絡(luò)通訊層。通訊層主要由開關(guān)、路由器、串行服務(wù)器、光纖轉(zhuǎn)換器組成，通訊傳輸層包括：調(diào)制解調(diào)器和光傳輸模塊，通過這兩個(gè)部分可實(shí)現(xiàn)信號(hào)在不同通信通道之間的轉(zhuǎn)換，為各種器件提供良好的工作環(huán)境，并對(duì)各種器件進(jìn)行控制與保護(hù)。通訊層為數(shù)據(jù)的交流提供了橋梁，同時(shí)也擔(dān)負(fù)起了服務(wù)器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/span>

1.2  系統(tǒng)體系架構(gòu)

我國的能耗水平一直很高，能耗水平相差 8%~10%。根據(jù)相關(guān)部門的測(cè)算，與世界水平相比，單位產(chǎn)品的能源消耗和能源終端的能源消耗均達(dá)到了 3 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，能源管理工作的落實(shí)與信息化進(jìn)步緊密相關(guān)。在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，信息化已成為推動(dòng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。我國著眼于國民經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展，提出了要以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的決策，所以工業(yè)企業(yè)要充分發(fā)揮資源與資金上的優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。能源管理中重要也是應(yīng)用廣的就是信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，它通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及各種數(shù)據(jù)通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)的有效控制。

（1）集成平臺(tái)層。集成平臺(tái)層是一個(gè)集應(yīng)用和運(yùn)行于一體的開放綜合平臺(tái)，為能源監(jiān)控點(diǎn)提供了一個(gè)較為開闊的信息共享與處理環(huán)境。它包括基礎(chǔ)層、應(yīng)用服務(wù)器層、中間件層和應(yīng)用層。其中應(yīng)用集成與應(yīng)用層又包括三個(gè)層次：用戶接口層、業(yè)務(wù)邏輯層和資源管理層。此外，該系統(tǒng)使用統(tǒng)一的工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等各種設(shè)備的信息存取和交互方式提供了接口，使各種應(yīng)用系統(tǒng)可相互接通并實(shí)現(xiàn)有效融合。集成平臺(tái)層提供的用于數(shù)據(jù)分享的統(tǒng)一機(jī)制和設(shè)備能夠支持應(yīng)用程序間的協(xié)作，并為各類系統(tǒng)的功能二次開發(fā)提供了一個(gè)整體框架。

（2）應(yīng)用層。系統(tǒng)集成平臺(tái)可以對(duì)能源管理點(diǎn)的各類應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)作提供總控平臺(tái)，如：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、公共數(shù)據(jù)平臺(tái)、能源管理、配電管理、調(diào)度員訓(xùn)練模擬等應(yīng)用的協(xié)同運(yùn)作。

2 工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)采集。集中管理采集器主要用于組態(tài)、校時(shí)、診斷和狀態(tài)監(jiān)控。集中管理采集器主要由上位機(jī)軟件和下位機(jī)硬件組成，其中下位機(jī)硬件包括供電電源電路、時(shí)鐘控制電路、通訊接口電路、數(shù)據(jù)處理模塊、電源模塊。本系統(tǒng)能夠很好地與工業(yè)企業(yè)的過程管理系統(tǒng)兼容，充分利用工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)水、電等數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與變化進(jìn)行采集，匯總并安全發(fā)送給其他數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)，此外，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、傳輸安全的特點(diǎn)，能耗數(shù)據(jù)采集頻率為每次 20 min至 3 h，可以按要求進(jìn)行設(shè)定。

（2）人機(jī)界面。人機(jī)界面作為用戶與平臺(tái)系統(tǒng)互動(dòng)的接口，在整個(gè)系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，它是用戶首先見到并使用頻率高的環(huán)節(jié)。人機(jī)界面安裝了一、二次中文字庫，包括了光柵、向量和文字的輸入以及拼音、位置和五筆輸入。它能實(shí)現(xiàn)多種方式的人機(jī)交互，如鍵盤控制、鼠標(biāo)控制和圖形用戶界面（GUI）控制等，具有良好的交互性和可移植性。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)思想，讓其便于開發(fā)和維護(hù)。本系統(tǒng)具有大屏幕投影驅(qū)動(dòng)、模擬屏驅(qū)動(dòng)等多種功能。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。多層次能源消耗模式（包括地區(qū)模式、建筑模式）融合能源統(tǒng)計(jì)與能源消耗表等功能，能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令，從而完成對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理。另外，提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)和軟件功能框架，能對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的說明并給出部分源代碼，并對(duì)系統(tǒng)開發(fā)中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)及解決方案做簡(jiǎn)要介紹，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能耗的在線監(jiān)控。界面采用的是直觀圖形界面，例如：柱形圖、餅圖、儀表板等，可對(duì)能源消耗量以及趨勢(shì)進(jìn)行分析和顯示，并支持按小時(shí)、日、月、年的任意導(dǎo)航。

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以按照不同的分類、不同的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的每日、每周、每月、每年的數(shù)據(jù)分析，并能以不同的格式顯示出來。另外，可按照生產(chǎn)、系別和其他層級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)使用者輸入的起始和終止時(shí)刻，對(duì)任意時(shí)間段的能源使用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可通過與公用部門的數(shù)據(jù)比對(duì)，來驗(yàn)證系統(tǒng)與功能設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)也說明了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可讓節(jié)能工作開展的更有針對(duì)性，能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

（5）能耗查詢。工業(yè)企業(yè)能耗查詢系統(tǒng)具有良好的開放性與擴(kuò)展性，能對(duì)能源記錄的可實(shí)施狀況進(jìn)行查詢。針對(duì)單一區(qū)域、單一部門的綜合條件篩選后，按時(shí)序進(jìn)行電力用電分析（以日為單位，以月為單位，以季為單位，以規(guī)定時(shí)間等為單位），繪制相關(guān)圖表，并生成不同的分析類型的數(shù)據(jù)報(bào)告。用戶可以根據(jù)不同的需要，選擇不同的能源消耗類型（水、電力、供熱）、工業(yè)企業(yè)（辦公大樓、能源使用單位、能源消耗單位、公共場(chǎng)所、宿舍），系統(tǒng)會(huì)生成豐富多彩的圖表與報(bào)表，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可采用折線圖、條形圖、餅圖、二維表等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果的展示。

（6）數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析能夠分析工業(yè)企業(yè)的能源消耗趨勢(shì)，確定能源消耗的指標(biāo)，并對(duì)能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析。在此基礎(chǔ)上建立節(jié)能評(píng)估指標(biāo)體系，并給出具體計(jì)算過程，可讓工業(yè)企業(yè)的能源消耗總量以及趨勢(shì)得到更為準(zhǔn)確的監(jiān)控，同時(shí)結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)各類設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行準(zhǔn)確控制。另外，以工業(yè)企業(yè)為例進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用，說明數(shù)據(jù)分析的方法具有可行性及實(shí)用性。數(shù)據(jù)分析具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)分析功能，結(jié)果直觀形象，通過提供能源消耗的數(shù)據(jù)分析，來幫助科研人員開展相關(guān)專業(yè)研究工作，涵蓋的內(nèi)容包括工作時(shí)間、非工作時(shí)段的能源效率的分析、夜晚待機(jī)能源消耗的分析等。

通過對(duì)工業(yè)企業(yè)能源使用的規(guī)律進(jìn)行分析，為能源使用異常狀況的監(jiān)測(cè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，既實(shí)現(xiàn)各種方式的靈活監(jiān)控，又可實(shí)現(xiàn)在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)下的能源探測(cè)數(shù)據(jù)融合。在此基礎(chǔ)上建立了基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的能耗消耗異常檢測(cè)系統(tǒng)，通過采集建筑用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息和利用數(shù)據(jù)挖掘算法，來挖掘用戶行為模式特征，并根據(jù)這些特征構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，分析同類型工業(yè)園區(qū)的能耗，并與其他工業(yè)企業(yè)能耗相比較，保證能耗指標(biāo)可得到專業(yè)人員的科學(xué)調(diào)整。

通過不同時(shí)段能耗的對(duì)比，能夠清晰地了解能源節(jié)能措施的作用，了解能源消耗的規(guī)律，并提出相應(yīng)的節(jié)能對(duì)策。用 VisualBasic6.0開發(fā)了能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括統(tǒng)計(jì)模塊和計(jì)算模塊兩個(gè)部分。趨勢(shì)曲線擬合歷史值較好，可在一定程度上反映時(shí)間軸變化。曲線支持多縱軸、多曲線顯示，可以為不同曲線設(shè)定不同縱軸，要支持多曲線在相同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行比較分析，支持單、多曲線在不同時(shí)段內(nèi)的比較和分析，支持曲線顯示設(shè)定。

通過比較能源節(jié)能設(shè)計(jì)與建筑的實(shí)際能源消耗數(shù)值，可以評(píng)價(jià)和監(jiān)控工業(yè)園區(qū)運(yùn)作過程中的能源效率，從而實(shí)現(xiàn)能源消耗分析報(bào)告的編制，根據(jù)分析的內(nèi)容，自動(dòng)產(chǎn)生和輸出報(bào)表。同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)例介紹基于WebService 技術(shù)的節(jié)能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和開發(fā)過程。該系統(tǒng)采用 B/S 結(jié)構(gòu)模式，ASP、NET 作為開發(fā)工具。數(shù)據(jù)庫采用 SQLServer，通過對(duì)我國能源節(jié)能現(xiàn)狀的定量評(píng)價(jià)，可以對(duì)我國工業(yè)企業(yè)能耗節(jié)能的效益和能耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而達(dá)到提升節(jié)能、環(huán)保效果的目的。該系統(tǒng)具有能源審計(jì)數(shù)據(jù)錄入、輔助審計(jì)計(jì)算、能源審計(jì)報(bào)告的輔助生成和輸出的功能，能源消耗分析在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的研究中占有舉足輕重的地位。

（7）能耗報(bào)警。能耗報(bào)警支持多種類型的報(bào)警窗口，包括實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、查詢報(bào)警等。在一個(gè)報(bào)警庫內(nèi)存儲(chǔ)有多個(gè)報(bào)警數(shù)據(jù)，每個(gè)報(bào)警數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一種報(bào)警方式，使用者可以通過歷史警報(bào)和查詢警報(bào)確認(rèn)信息，并判斷是否存在新的警報(bào)事件。一個(gè)查詢窗口將與報(bào)警庫中的全部警報(bào)事件相聯(lián)系，當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，可從報(bào)警庫中查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)。報(bào)警信息包括報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、報(bào)警內(nèi)容等。能源報(bào)警系統(tǒng)支持能源消耗監(jiān)測(cè)報(bào)警、能源消耗監(jiān)測(cè)、能源跟蹤、電子郵件報(bào)警、短信報(bào)警，同時(shí)具備能耗報(bào)告提供、能耗記錄查詢等功能。根據(jù)不同報(bào)警類別設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)報(bào)警提示出現(xiàn)時(shí)，其他報(bào)警會(huì)相應(yīng)地給出響應(yīng)，并在盡快的時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此外，報(bào)警記錄采用主動(dòng)式報(bào)警方式觸發(fā)警報(bào)，實(shí)現(xiàn)了高異常報(bào)警的快速響應(yīng)。能源報(bào)警與其他能耗工業(yè)企業(yè)聯(lián)動(dòng)時(shí)，一旦出現(xiàn)能源異常，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。另外，系統(tǒng)還能對(duì)儀表的故障進(jìn)行報(bào)警，并能將電子郵件和短信系統(tǒng)發(fā)送到工業(yè)企業(yè)內(nèi)部部門，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。

（8）定額管理。工業(yè)企業(yè)能源指標(biāo)的管理可以根據(jù)自然資源部、教育部、各地區(qū)的能源消耗、用水量的定額和實(shí)際的能源消耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，給出工業(yè)企業(yè)能源消耗的合理建議，并制定能源消耗的管理體系。建立工業(yè)企業(yè)能源基本資料的統(tǒng)計(jì)體系，從挖掘節(jié)約空間、建設(shè)節(jié)約工業(yè)企業(yè)、完善工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和能源設(shè)施等幾個(gè)方面建立能源分類統(tǒng)計(jì)體系，能源消耗統(tǒng)計(jì)體系，考核評(píng)價(jià)體系等，對(duì)各專業(yè)的節(jié)能效果實(shí)施量化考評(píng)。同時(shí)，還可配合以節(jié)約能源為核心指標(biāo)的績(jī)效考核機(jī)制，對(duì)工業(yè)企業(yè)的能源消耗以及環(huán)境污染情況進(jìn)行跟蹤式的監(jiān)控。另外，可通過完善各項(xiàng)規(guī)章制度，加強(qiáng)過程控制，達(dá)到節(jié)能降耗目的。同時(shí)，通過多種統(tǒng)計(jì)表格的形式，對(duì)能源消耗進(jìn)行整體的公示，采用多種靈活的結(jié)算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)企業(yè)的定額管理。

（9）能耗分析子系統(tǒng)與能耗公示。將不同部門采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總后，結(jié)合電力需求側(cè)管理（DSM）模型，建立一套基于大數(shù)據(jù)分析的能效預(yù)測(cè)系統(tǒng)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了令人滿意的效果。通過對(duì)能源消耗的大量數(shù)據(jù)處理和分析，可生成各種統(tǒng)計(jì)圖表，實(shí)時(shí)顯示能源消耗的歷史數(shù)據(jù)，并可讓現(xiàn)有數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，甚至對(duì)未來能源消耗趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源指標(biāo)的合理評(píng)價(jià)，從而對(duì)能源消耗趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)的管理。

通過網(wǎng)絡(luò)向公眾公布各種能源能耗、節(jié)能等級(jí)及能耗結(jié)構(gòu)，并為同類園區(qū)的節(jié)能等級(jí)進(jìn)行排序。利用ASP、NET 技術(shù)，SQLServer 數(shù)據(jù)庫，基于 B/S 模式開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和功能模塊劃，對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)做了闡述，給出測(cè)試結(jié)果及結(jié)論，公布方式采用表格、餅圖、條形圖，界面直觀、形象，并支持用戶按需要進(jìn)行數(shù)據(jù)周期的分配。

（10）電能計(jì)量子系統(tǒng)。電能計(jì)量子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)按戶、按項(xiàng)目、按類別的實(shí)時(shí)測(cè)量。根據(jù)用戶負(fù)荷曲線計(jì)算出相應(yīng)的電量值，并按照規(guī)定的電價(jià)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，從而達(dá)到引導(dǎo)人們科學(xué)用電、節(jié)約用電的目的，同時(shí)也能提高供電企業(yè)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)將以 B/S 為主要研究方向，應(yīng)用業(yè)界普遍采用的實(shí)時(shí)通訊與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的整體、實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。通過電能計(jì)量子系統(tǒng)，還可以進(jìn)行整體協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力供應(yīng)、成本支付、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析等過程的監(jiān)控，為工業(yè)生產(chǎn)以及其他各部門的電力需求提供基本的供應(yīng)保障。

電能計(jì)量子系統(tǒng)包括：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、中繼數(shù)據(jù)的傳遞、后臺(tái)數(shù)據(jù)的處理、前端查詢的統(tǒng)計(jì)和管理，選用智能電子電能表對(duì)電能的使用量以及時(shí)段峰值進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析，其具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口以及標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，可直接監(jiān)控整個(gè)工業(yè)企業(yè)的電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)運(yùn)作。

3 安科瑞企業(yè)能耗管理系統(tǒng)介紹

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

4 應(yīng)用場(chǎng)所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測(cè)量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

6 系統(tǒng)功能

平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

6.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

6.2大屏展示

用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標(biāo)、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點(diǎn)擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

6.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢(shì)、單耗趨勢(shì)、分類能耗等企業(yè)級(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

6.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快的掌握點(diǎn)位的報(bào)警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負(fù)載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

• 能源實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

  • 能流圖：需要在能流圖上對(duì)水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗報(bào)警提示等；

  • 配電圖：將配電房真實(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

  • 實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

  • 數(shù)據(jù)展示：通過實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；

• 檢測(cè)：對(duì)能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對(duì)報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對(duì)報(bào)警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗等報(bào)警提示；

6.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實(shí)時(shí)掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

6.6變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對(duì)比分析，找出更好的運(yùn)行模式。根據(jù)運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

6.7儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控

展示各個(gè)水電氣儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

6.8能源中控

將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個(gè)看板中，能從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

6.9用能統(tǒng)計(jì)

從能源使用種類、監(jiān)測(cè)區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時(shí)間、設(shè)備、班組、分項(xiàng)等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績(jī)分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費(fèi)。

6.1*成本分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（工廠、車間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類能源消耗費(fèi)用，其中電包括峰電量、峰電費(fèi)、谷電量、谷電費(fèi)以及平均電量和平均電費(fèi)。

6.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢(shì)圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。同時(shí)將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國際指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

6.12績(jī)效分析

對(duì)各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年、規(guī)定時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評(píng)定能源消耗是否合理。

6.13運(yùn)行監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備及工藝運(yùn)行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運(yùn)行監(jiān)視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

6.14自定義能耗報(bào)表

用戶可通過自定義報(bào)表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報(bào)表，查看企業(yè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報(bào)表，支持導(dǎo)出報(bào)表。

6.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對(duì)比分析，包括分時(shí)段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時(shí)段、分項(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計(jì)圖形對(duì)比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

6.16分析報(bào)告

以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

6.17能耗設(shè)備用能

監(jiān)控耗能設(shè)備運(yùn)行、停機(jī)及異常狀態(tài)，及時(shí)解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

6.18線損分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費(fèi)的問題，提醒用戶及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

6.19碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔?shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對(duì)單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合減排指標(biāo)實(shí)現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進(jìn)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

6.20電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于電網(wǎng)考核指標(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

6.21運(yùn)維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計(jì)劃、派工、消缺、報(bào)修、派工等設(shè)備運(yùn)維管理，方便運(yùn)行管理人員的制定巡檢計(jì)劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進(jìn)行故障報(bào)修、跟進(jìn)維修進(jìn)度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。

6.22報(bào)警管理

針對(duì)于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報(bào)警、電氣火災(zāi)隱患報(bào)警、能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過高。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

6.23能耗抄表

可自定義時(shí)間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項(xiàng)。

6.24能耗分析自定義時(shí)間抄表

可自定義時(shí)間段內(nèi)各個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項(xiàng)。

6.25容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量?jī)r(jià)格的變化情況，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)容改需，降低基本電費(fèi)。

6.26復(fù)費(fèi)率報(bào)表

對(duì)尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為企業(yè)分時(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

6.27文檔管理

對(duì)國標(biāo)、能源管理制度、能源指標(biāo)體系等文件進(jìn)行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對(duì)儀表臺(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

6.28 3D可視化大屏

對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行虛擬仿真，展示各區(qū)域運(yùn)行及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場(chǎng)展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的自定義綁定。

6.29 3D子系統(tǒng)

對(duì)各動(dòng)力子系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動(dòng)力管線、設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的能源流向效果。

6.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

6.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

6.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測(cè)器、設(shè)備型號(hào)、電參量、節(jié)點(diǎn)、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置、修改、刪除等管理、進(jìn)行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

6.33手機(jī)APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對(duì)、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

6.34知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

7 系統(tǒng)硬件配置

8 結(jié)束語

文章論述了工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，所以在當(dāng)前能源愈發(fā)緊張的形勢(shì)下，需要增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，也要加大各行業(yè)對(duì)節(jié)能技術(shù)的使用力度，尤其是工業(yè)企業(yè)，故在智慧化能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的構(gòu)建研究方面還有一段路要走。

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