淺談智慧化工業(yè)企業(yè)能耗管理系統(tǒng)平臺的構(gòu)建

任運(yùn)業(yè)

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

   摘要：能源是人類社會發(fā)展的重要推動力，能源缺乏，將導(dǎo)致人類無法正常開展生產(chǎn)生活活動。如果失去能源的支持，現(xiàn)代社會的運(yùn)作將會直接癱瘓或崩潰。所以，為了解決目前日益嚴(yán)峻的能源問題，應(yīng)采用有效的節(jié)能監(jiān)測技術(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。文章對智慧化工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(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)測管理系統(tǒng)

   節(jié)能監(jiān)測技術(shù)是節(jié)能減排、有效節(jié)能的重要支撐技術(shù)，當(dāng)前能源資源日漸枯竭的緊張形勢下，節(jié)能意識的增強(qiáng)以及各行業(yè)對節(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，并按照國家有關(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，并按照國家有關(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)能源檢測系統(tǒng)可以與時俱進(jìn)地得到升級與優(yōu)化。把工業(yè)企業(yè)能源監(jiān)測與管理系統(tǒng)打造成技術(shù)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)測系統(tǒng)層

   利用工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)采集大量數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對工業(yè)企業(yè)能耗、設(shè)備的實(shí)時采集、分類、統(tǒng)計(jì)，為工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測活動開展提供了詳細(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，通過這兩個部分可實(shí)現(xiàn)信號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，同時也擔(dān)負(fù)起了服務(wù)器和現(xiàn)場設(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)

   我國是一個高耗能的國家，長期以來，能源利用率較低，只有33%，與世界上其他發(fā)達(dá)國家的能耗水平相差8%~10%。根據(jù)相關(guān)部門的測算，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，信息化已成為推動社會、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，提高產(chǎn)業(yè)競爭力。能源管理中重要也是應(yīng)用較廣的就是信息系統(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)對整個能源系統(tǒng)的有效控制。

（1）集成平臺層

   集成平臺層是一個集應(yīng)用和運(yùn)行于一體的開放綜合平臺，為能源監(jiān)控提供了一個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)提供了一個整體框架。

（2）應(yīng)用層

   系統(tǒng)集成平臺可以對能源管理的各類應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)作提供總控平臺，如：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、公共數(shù)據(jù)平臺、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、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)對水、電等數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與變化進(jìn)行準(zhǔn)確采集，匯總并發(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?shù)奶攸c(diǎn)，能耗數(shù)據(jù)采集頻率為每次20min至3h，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系統(tǒng)互動的接口，在整個系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，它是用戶首先見到并使用頻率較高的環(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，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、模擬屏驅(qū)動等多種功能。

（3）實(shí)時監(jiān)測

   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，從而完成對實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理。另外，提供實(shí)時監(jiān)測平臺架構(gòu)和軟件功能框架，能對各個模塊進(jìn)行詳細(xì)的說明并給出部分源代碼，并對系統(tǒng)開發(fā)中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)及解決方案做簡要介紹，實(shí)現(xiàn)了對能耗的在線監(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，可對能源消耗量以及趨勢進(jìn)行分析和顯示，并支持按小時、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)、系別和其他層級進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)使用者輸入的起始和終止時刻，對任意時間段的能源使用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在對系統(tǒng)的功能進(jìn)行檢測時，可通過與公用部門的數(shù)據(jù)比對，來驗(yàn)證系統(tǒng)與功能設(shè)計(jì)的合理性，同時也說明了數(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，能對能源記錄的可實(shí)施狀況進(jìn)行查詢。針對單一區(qū)域、單一部門的綜合條件篩選后，按時序進(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)（政府辦公大樓、能源使用單位、能源消耗單位、公共場所、宿舍），系統(tǒng)會生成豐富多彩的圖表與報表，并對數(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，確定能源消耗的指標(biāo)，并對能源消耗進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和分析。在此基礎(chǔ)上建立節(jié)能評估指標(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得到更為準(zhǔn)確的監(jiān)控，同時結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對各類設(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)容包括工作時間、非工作時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。通過不同時段能耗的對比，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)能對策。用VisualBasic6.0開發(fā)了能耗監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括統(tǒng)計(jì)模塊和計(jì)算模塊兩個部分。趨勢曲線擬合歷史值較好，可在一定程度上反映時間軸變化。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間內(nèi)進(jìn)行比較分析，支持單、多曲線在不同時段內(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，可以評價和監(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)能源消耗分析報告的編制，根據(jù)分析的內(nèi)容，自動產(chǎn)生和輸出報表。同時，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，通過對我國能源節(jié)能現(xiàn)狀的定量評價，可以對我國工業(yè)企業(yè)能耗節(jié)能的效益和能耗進(jìn)行預(yù)測，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）能耗報警

   能耗報警支持多種類型的報警窗口，包括實(shí)時報警、歷史報警、查詢報警等。在一個報警庫內(nèi)存儲有多個報警數(shù)據(jù)，每個報警數(shù)據(jù)對應(yīng)一種報警方式，使用者可以通過歷史警報和查詢警報確認(rèn)信息，并判斷是否存在新的警報事件。一個查詢窗口將與報警庫中的全部警報事件相聯(lián)系，當(dāng)發(fā)生報警事件時，可從報警庫中查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)。報警信息包括報警時間、報警類型、報警內(nèi)容等。能源報警系統(tǒng)支持能源消耗監(jiān)測報警、能源消耗監(jiān)測、能源跟蹤、電子郵件報警、短信報警，同時具備能耗報告提供、能耗記錄查詢等功能。根據(jù)不同報警類別設(shè)置不同的優(yōu)先級，當(dāng)報警提示出現(xiàn)時，其他報警會相應(yīng)地給出響應(yīng)，并在短時間內(nèi)發(fā)出報警信號。此外，報警記錄采用主動式報警方式觸發(fā)警報，實(shí)現(xiàn)了高異常報警的快速響應(yīng)。能源報警與其他能耗工業(yè)企業(yè)聯(lián)動時，一旦出現(xiàn)能源異常，系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報。另外，系統(tǒng)還能對儀表的故障進(jìn)行報警，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)時報警。

（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)能源基本資料的專用統(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，考核評價體系等，對各專業(yè)的節(jié)能效果實(shí)施量化考評。同時，還可配合以節(jié)約能源為核心指標(biāo)的績效考核機(jī)制，對工業(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，通過多種統(tǒng)計(jì)表格的形式，對能源消耗進(jìn)行公示，采用多種靈活的結(jié)算方法，實(shí)現(xiàn)對工業(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)行對比，甚至對未來能源消耗趨勢進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對能源指標(biāo)的合理評價，從而對能源消耗趨勢進(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)能等級及能耗結(jié)構(gòu)，并為同類園區(qū)的節(jié)能等級進(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)平臺進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和功能模塊劃，對系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)做了闡述，隨后給出測試結(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)時測量。根據(jù)用戶負(fù)荷曲線計(jì)算出相應(yīng)的電量值，并按照國家規(guī)定的電價進(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)時通訊與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并與后臺數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控與管理。通過電能計(jì)量子系統(tǒng)，還可以進(jìn)行協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對電力供應(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電能的使用量以及時段峰值進(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)的專用通訊協(xié)議，可直接監(jiān)控整個工業(yè)企業(yè)的電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)運(yùn)作。

3、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

   安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)狻⒄羝皦嚎s空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對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)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

4、應(yīng)用場所

   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)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺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)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。

   現(xiàn)場設(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)主動采集現(xiàn)場設(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，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)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(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、工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能

   平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時監(jiān)測企業(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)。

（1）平臺登錄

   在瀏覽器打開云平臺鏈接、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。

（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。

（3）首頁

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

（4）數(shù)據(jù)監(jiān)控

   對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時能更快的掌握點(diǎn)位的報警，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)時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，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：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；

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

   實(shí)時統(tǒng)計(jì)：實(shí)時統(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：對能源報警信息進(jìn)行集中顯示，可以對報警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對報警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；

（5）視頻監(jiān)控

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

（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。

（7）儀表實(shí)時監(jiān)控

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

（8）能源中控

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

（9）用能統(tǒng)計(jì)

   從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、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)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)對比、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)。

（10）成本分析

   統(tǒng)計(jì)各個監(jiān)測節(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)。

（11）產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

   與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，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)品單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標(biāo)對標(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。

（12）績效分析

   對各類能源使用、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、時段績效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績效指標(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，評定能源消耗是否合理。

（13）運(yùn)行監(jiān)測

   系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(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?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測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、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。

（14）自定義能耗報表

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

（15）同比、環(huán)比

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

同比

環(huán)比

（16）分析報告

   以年、月、日對企業(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)，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

（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)，及時解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

（18）線損分析

   根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(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，提醒用戶及時進(jìn)行干預(yù)。

（19）碳排放管理

   按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對單位產(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)。

（20）電能質(zhì)量監(jiān)測

   實(shí)時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

（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。

（22）報警管理

   針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災(zāi)隱患報警、能耗超標(biāo)報警、限電報警等，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。支持分級分類報警，可對報警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

（23）能耗抄表

   可自定義時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)。

（24）能耗分析自定義時間抄表

   可自定義時間段內(nèi)各個拓?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)。

（25）容需量報表

   提供容需量報表，實(shí)時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)容改需，降低基本電費(fèi)。

（26）復(fù)費(fèi)率報表

   對尖、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)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

（27）文檔管理

   對國標(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。對儀表臺賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

（28）3D可視化大屏

   對場景進(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)場展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點(diǎn)位的自定義綁定。

（29）3D子系統(tǒng)

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

（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)測數(shù)據(jù)。

（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。

（32）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

   對系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測器、設(shè)備型號、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。

（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、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、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

（34）知識產(chǎn)權(quán)證書

系統(tǒng)硬件配置

7、結(jié)束語

   文章論述了工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)的功能，所以在當(dāng)前能源愈發(fā)緊張的形勢下，需要增強(qiáng)節(jié)能意識，也要加大各行業(yè)對節(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)測管理系統(tǒng)的構(gòu)建研究方面還有一段路要走。

作者簡介:

任運(yùn)業(yè)，男，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)楣I(yè)能源管理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張鵬.智慧化工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)構(gòu)建研究[J].

[2] 蔣璐.基于能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)工業(yè)企業(yè)應(yīng)用實(shí)例分析[J]. 企業(yè)改革與管理 ,2022(01):56-58.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與選型手冊.2022.05版.

[4] 安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2020.08版.