摘要： 圍繞工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域節(jié)能降耗實(shí)際需求,提出基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺(tái)總體方案,面向政府、行業(yè)、企業(yè)提供能耗管理信息化管理與服務(wù);研究設(shè)計(jì)能耗監(jiān)測終端，支持多種工業(yè)總線及工業(yè)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)電表、油表、水表、氣表、煤氣表等能耗計(jì)量設(shè)備以及工業(yè)控制系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集:研發(fā)能耗在線監(jiān)測平臺(tái),實(shí)現(xiàn)能耗實(shí)時(shí)監(jiān)控、能效分析、計(jì)量器具管理等功能;以平臺(tái)為依托,在淄博某化工企業(yè)開展了應(yīng)用示范,切實(shí)為企業(yè)提運(yùn)行管理水平、強(qiáng)化能源管理提供支撐。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；能耗；實(shí)時(shí)監(jiān)測

0、引言

能源是人類社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),能源消耗水平與環(huán)境、生態(tài)和全球氣候變化等息息相關(guān)。隨著節(jié)能工作向系統(tǒng)化、精細(xì)化、信息化方向發(fā)展，節(jié)能領(lǐng)域運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段深挖、細(xì)挖節(jié)能潛力成為必然趨勢。針對國家戰(zhàn)略規(guī)劃落地以及工業(yè)企業(yè)等行業(yè)節(jié)能降耗的實(shí)際需求，國家有關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)了《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》，對于能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采用“國家平臺(tái)+省級(jí)平臺(tái)+用能單位接入端系統(tǒng)”的架構(gòu);同時(shí),水泥等行業(yè)已針對運(yùn)行先進(jìn)技術(shù)開展了能耗監(jiān)測和能源管理系統(tǒng)的研究、應(yīng)用的探索。通過對已有能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究,企業(yè)級(jí)能耗監(jiān)測系統(tǒng)是基礎(chǔ),其關(guān)鍵是能耗監(jiān)測終端的功能和性能實(shí)現(xiàn);平臺(tái)級(jí)能耗監(jiān)測系統(tǒng)是支撐，其關(guān)鍵是如何為企業(yè)、節(jié)能主管部門等提供信息服務(wù)的支撐,實(shí)現(xiàn)有利化的資源共享和可持續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)體系建設(shè)。

基于此,本文提出基干物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺(tái)總體方案，并針對企業(yè)級(jí)、平臺(tái)級(jí)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā),并在化工企業(yè)能耗管理方面進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用,探索我國行業(yè)節(jié)能降耗的信息化支撐。

1. 平臺(tái)總體方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺(tái)總體方案架構(gòu)如圖1所示，該方案從采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等層面,對實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測的技術(shù)和方案進(jìn)行分析，為下步開展具體的軟硬件設(shè)計(jì)和研發(fā)打下基礎(chǔ)。

(1)采集層。采集層與物理層直接通訊,主要基于部署在企業(yè)端的用能單位能耗采集端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對能源消耗數(shù)據(jù)的采集、對能源計(jì)量器具的識(shí)別和動(dòng)態(tài)管理。

目前,能耗數(shù)據(jù)的采集主要基于三種方式實(shí)現(xiàn):一是通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級(jí)數(shù)據(jù)采集,支持多種不同協(xié)議的能源計(jì)量傳感器,可同時(shí)對電表、水表、燃?xì)獗淼榷喾N智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;二是通過與 PLC、DCS.OPC 服務(wù)器等管理系統(tǒng)對接實(shí)現(xiàn)控制級(jí)數(shù)據(jù)采集;三是部分無法通過在線采集方式獲取的能耗數(shù)據(jù),通過手工填報(bào)方式采集。

為減少平臺(tái)端數(shù)據(jù)處理的壓力,采集的數(shù)據(jù)經(jīng)拆分、清洗,將來自不同儀表、不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成平臺(tái)可以識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析和校驗(yàn)，進(jìn)行歸一化處理,終傳輸至平臺(tái)端。

圖1 平臺(tái)總體方案架構(gòu)

(2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要包括互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)有線或無線網(wǎng)絡(luò)、端系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫等。采集層的能源消耗數(shù)據(jù)采集以后,在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行初步解析、校驗(yàn)和存儲(chǔ),并隨時(shí)準(zhǔn)備上傳數(shù)據(jù)層。網(wǎng)絡(luò)層作為采集層和數(shù)據(jù)層的中間層,起到承上啟下的作用。

(3)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層主要實(shí)現(xiàn)對采集上傳數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理、存儲(chǔ)等操作。依據(jù)各行業(yè)數(shù)據(jù)采集指南中數(shù)據(jù)驗(yàn)證要求,采集數(shù)據(jù)時(shí)對接入數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,判斷其數(shù)據(jù)是否合法、信息是否匹配、是否有丟包漏包、目的地址是否正確等。數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)是對企業(yè)能源結(jié)構(gòu)、能耗水平、能耗趨勢等信息從多個(gè)維度進(jìn)行匯總分析以及可視化展示的基礎(chǔ)。

(4)應(yīng)用層。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)層匯總分析的數(shù)據(jù)按照平臺(tái)用戶類型應(yīng)用到實(shí)際生活中。針對不同的用戶,提供相應(yīng)的信息技術(shù)服務(wù)。如:面向節(jié)能監(jiān)管部門,提供相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表,實(shí)時(shí)監(jiān)測企業(yè)能耗情況,進(jìn)一步細(xì)化和落實(shí)節(jié)能任務(wù),逐步形成系統(tǒng)化、信息化的能源消耗監(jiān)管體系;面向用能企業(yè),提供更優(yōu)化的生產(chǎn)方案,為企業(yè)提能源利用效率、降低生產(chǎn)成本、減少能源浪費(fèi)提供支撐;面向社會(huì)大眾,及時(shí)提供新的節(jié)能信息,推廣節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品,提全社會(huì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

1. 平臺(tái)設(shè)計(jì)與研發(fā)

2.1 能耗采集終端設(shè)計(jì)

能耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)采集是平臺(tái)運(yùn)用的基礎(chǔ)。在該方案中,能耗采集終端主要實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。終端整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 能耗監(jiān)測終端功能框圖

該終端包括控制模塊、通訊模塊、存儲(chǔ)單元、安全管理單元、電源模塊、顯示模塊等。其中:

(1)控制模塊。控制模塊采用低功耗處理器，主要實(shí)現(xiàn)對通訊模塊、存儲(chǔ)單元、安全管理單元、電源模塊、顯示模塊的控制,確保終端功能和實(shí)現(xiàn)，以及終端的長時(shí)間運(yùn)行。

(2)通訊模塊。通訊模塊支持?jǐn)?shù)據(jù)采集通訊、以及終端與平臺(tái)間的數(shù)據(jù)通訊。終端支持 RS485總線以及 MODBUS OPC 等工業(yè)協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與電表、油表、水表、氣表、煤氣表等能耗計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。終端具備以太網(wǎng)接口，支持終端與平臺(tái)間的互聯(lián)互通;同時(shí)平臺(tái)通過該以太網(wǎng)接口,實(shí)現(xiàn)對終端的遠(yuǎn)程監(jiān)控和配置功能,包括:外網(wǎng)主機(jī)部分的上傳地址、采集點(diǎn)信息、計(jì)算公式等參數(shù)的配置以及安裝、卸載、升級(jí)等操作。

(3)存儲(chǔ)單元。終端具備本地存儲(chǔ)功能,上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過 HTTPS 協(xié)議加密,如果傳輸超時(shí)或失敗設(shè)備將重發(fā)數(shù)據(jù),直到接收成功反饋消息,防止因?yàn)閿嚯?、網(wǎng)絡(luò)異常等意外事故導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

(4)安全管理單元。設(shè)備采用“內(nèi)網(wǎng)主機(jī)+外網(wǎng)主機(jī)+安全數(shù)據(jù)交換單元”的“獨(dú)立雙主機(jī) 2+1”架構(gòu),其中,安全數(shù)據(jù)交換單元不同時(shí)與內(nèi)外網(wǎng)主機(jī)連接,以此將內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)隔離,防止企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)泄露和外部病毒木馬程序入侵,保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

(5)電源模塊。電源模塊支持交流電壓 220V±10%,雙路冗余熱備電源輸入。

(6)顯示模塊。支持7寸液晶觸摸屏,方便顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及設(shè)置參數(shù)等操作。

2.2 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)與研發(fā)

能耗在線監(jiān)測平臺(tái)是面向企業(yè)、節(jié)能安全監(jiān)管部門等用戶的窗口。軟件部分主要功能模塊包括:用能單位子系統(tǒng)、政府子系統(tǒng)、公眾服務(wù)子系統(tǒng)，基于 B/S 三層架構(gòu)、asp. net 技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)(圖3)。

圖3 平臺(tái)功能框圖

2.2.1 政府監(jiān)管子系統(tǒng)

政府監(jiān)管子系統(tǒng)主要面向區(qū)/市/省相關(guān)，提供能耗監(jiān)測、能效分析、節(jié)能管理、計(jì)量管理等功能。

(1)能耗監(jiān)測。提供對用能單位的能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能，包括:能源消費(fèi)強(qiáng)度、能源消費(fèi)構(gòu)成及各能源品種消費(fèi)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析;基于 GIS的企業(yè)和區(qū)域能耗分析,并形成圖表等可視化表示形式:服務(wù)政府各級(jí)節(jié)能部門的數(shù)據(jù)匯總,報(bào)表填報(bào)等信息化工作需求。

(2)能效分析。提供從宏觀監(jiān)測、地區(qū)、行業(yè)及產(chǎn)品的角度進(jìn)行能效的統(tǒng)計(jì)分析功能，基于歷史能效指標(biāo)狀況預(yù)測能效趨勢。

(3)能管理。提供總量及強(qiáng)度控制、節(jié)能業(yè)務(wù)管理、節(jié)能監(jiān)察、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與技術(shù)產(chǎn)品發(fā)布等功能;對能源“雙控”指標(biāo)進(jìn)行分配并對節(jié)能形勢進(jìn)行分析和預(yù)測預(yù)警;對企業(yè)管理崗位、主要負(fù)責(zé)人進(jìn)行備案;提供節(jié)能公司和節(jié)能審核機(jī)構(gòu)的注冊與查詢功能。

(4)計(jì)量管理。提供用能單位計(jì)量器具配備情況匯總查詢功能，對用能單位計(jì)量器具的配備數(shù)、配備率、檢定校準(zhǔn)情況進(jìn)行匯總查詢，對即將到期或已到期的進(jìn)行標(biāo)注預(yù)警。

2.2.2用能單位管理子系統(tǒng)

用能單位管理子系統(tǒng)主要為企業(yè)用戶提供相關(guān)能耗數(shù)據(jù)、計(jì)量器具、政策法規(guī)等信息的維護(hù)查詢。

1. 能耗監(jiān)測。對能耗監(jiān)測終端采集的煤、油、水、電、氣、汽等實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)。

(2)能效分析。企業(yè)內(nèi)部能耗數(shù)據(jù),進(jìn)行能耗分析和成本分析,主要包括大需量配置、大需量查詢、峰平谷電耗分析、能源綜合成本分析的查詢功能,并支持企業(yè)與同行業(yè)其他企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)節(jié)能指標(biāo)的對比分析和改進(jìn)指導(dǎo)。

(3)能源報(bào)表。匯總企業(yè)的電力損耗信息、能耗綜合成本、單位產(chǎn)品能耗、班次單位產(chǎn)品能耗、班組單位產(chǎn)品能耗、峰平谷電耗、能耗單位匯總、能耗成本單位匯總、能耗費(fèi)用匯總、能耗比較等報(bào)表信息。

(4)能耗預(yù)警。統(tǒng)計(jì)各報(bào)警類型的報(bào)警次數(shù)和報(bào)警時(shí)長,為企業(yè)開展能耗管理決策提供參考。

(5)能源計(jì)量器具管理。對企業(yè)能源計(jì)量器具的使用、檢驗(yàn)、計(jì)量等情況進(jìn)行記錄和管理，從而提升企業(yè)能耗監(jiān)測的準(zhǔn)確性和有效性。

(6)能源管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范查詢。方便企業(yè)及企業(yè)人員實(shí)時(shí)在線查詢國家有關(guān)法律法規(guī)、政策文件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等資料。

2.2.3 公眾服務(wù)子系統(tǒng)

公眾服務(wù)子系統(tǒng)主要面向社會(huì)公眾提供服務(wù)，具備發(fā)布相關(guān)的政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、新聞動(dòng)態(tài)、節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品等信息的功能,是平臺(tái)的門戶窗口,為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的多元共治局面提供支撐。

1. 應(yīng)用案例

基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺(tái)總體方案目前已在山東省淄博市某化工企業(yè)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。該企業(yè)目前主要使用的能源類型包括:原煤、電、天然氣、蒸汽,其中:企業(yè)利用工業(yè)水進(jìn)行自發(fā)電,部分電力上網(wǎng),同時(shí)有外供蒸汽給周邊企業(yè)使用。部分能源數(shù)據(jù)已經(jīng)采集到企業(yè)自建的 MES 系統(tǒng)中。

根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況,結(jié)合有關(guān)政策要求,在平臺(tái)總體方案的基礎(chǔ)上,研究提出了符合企業(yè)需求的能源在線監(jiān)測方案,如圖4所示。在邊緣采集側(cè),部署能耗監(jiān)測終端,與企業(yè)的 MES 系統(tǒng)進(jìn)行對接,通過 RJ45 接口實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)終端通過有線網(wǎng)絡(luò)/4G/無線局域網(wǎng)等數(shù)據(jù)通訊模式將能耗數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送到能耗在線監(jiān)測平臺(tái)。在云服務(wù)平臺(tái)側(cè)，主要面向企業(yè)、節(jié)能安全監(jiān)管部門，以軟件即服務(wù)的模式開展信息技術(shù)服務(wù)。

圖4 應(yīng)用企業(yè)部署架構(gòu)圖

（1）面向企業(yè)的云服務(wù)。企業(yè)登錄能耗在線監(jiān)測平臺(tái),開展企業(yè)能耗信息化管理，對本企業(yè)實(shí)時(shí)能耗情況、計(jì)量器具情況等進(jìn)行管理，對企業(yè)歷史能耗情況、能耗趨勢等進(jìn)行分析,形成各類預(yù)警信息,如企業(yè)能耗指標(biāo)預(yù)警、節(jié)能量預(yù)警、能源儲(chǔ)備預(yù)警等并為企業(yè)提出安全生產(chǎn)和能源使用的具體改進(jìn)措施提供數(shù)據(jù)支撐。如:針對企業(yè)各類能耗比例進(jìn)行同比或環(huán)比分析,結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)能耗過程中的問題提出生產(chǎn)或能源使用的改進(jìn)措施。

（2）面向節(jié)能安全監(jiān)管部門的云服務(wù)。依托平臺(tái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗信息的匯聚和分析,為節(jié)能安全監(jiān)管部門開展管理提供數(shù)據(jù)化和平臺(tái)化支撐。如:監(jiān)管部門可通過分析企業(yè)的能耗數(shù)據(jù),分析行業(yè)和企業(yè)能源結(jié)構(gòu),為能源管理決策和規(guī)劃提供支撐。

4、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(dòng)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(dòng)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。

5、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)。

6、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場通過廠區(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)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)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(dòng)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(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：

7、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)。

7.1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。

7.2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。

7.3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(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(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：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)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(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：對能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對報(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；

7.5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。

7.6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。

7.7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。

7.8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)維度對比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對比，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。

7.9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(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)。

7.10分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)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)。

7.11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(shí)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。

7.12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(shí)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。

7.13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?dòng)態(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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

7.14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。

7.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對比分析，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)圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

7.16分析報(bào)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。

7.17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)。

7.18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)。

7.19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)。

7.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實(shí)時(shí)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。

7.21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。

7.22報(bào)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(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。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

7.23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)。

7.24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)。

7.25容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量價(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)。

7.26復(fù)費(fèi)率報(bào)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(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

7.27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(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

7.28 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。

7.29 3D子系統(tǒng)

對各動(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。

7.30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)。

7.31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。

7.32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(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。

7.33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(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

8、結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺(tái)總體方案基于國家政策導(dǎo)向、行業(yè)節(jié)能需要、企業(yè)管理實(shí)際研究提出。在總體方案的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的能耗監(jiān)測終端、能耗在線監(jiān)測平臺(tái)等支撐性的軟硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集、監(jiān)測以及分析、預(yù)警等功能。平臺(tái)方案和技術(shù)產(chǎn)品在典型化工企業(yè)能耗管理中得到了實(shí)踐應(yīng)用，滿足了企業(yè)提運(yùn)行管理水平、政府強(qiáng)化能源管理等各方需求,具有較好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]徐強(qiáng). 加快建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)助推生態(tài)文明與綠色發(fā)展[J]. 中國能源，2018，40（4）：5-6,9

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[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺(tái).2020.08版.

作者簡介：翟雪玲，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)楣I(yè)能源管理系統(tǒng)。