安科瑞任心怡

摘要:闡述企業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能源消耗情況的監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)估，通過(guò)信息化和可視化管理，提升了企業(yè)能源管理自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞:在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可視化管理，企業(yè)能耗。

0、引言

本文從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，基于自動(dòng)化儀表技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、工控組態(tài)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等開(kāi)發(fā)了企業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，簡(jiǎn)要介紹了有色金屬冶煉過(guò)程能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)手段，對(duì)生產(chǎn)主要用能如煤、天然氣、電、水等主要能源消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理、匯總統(tǒng)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化管理。

1、能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成。系統(tǒng)由PLC主站、工業(yè)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)信息系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備以及儀器儀表等組成，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括端設(shè)備、計(jì)量器具、采集設(shè)備、管理軟件等。系統(tǒng)通過(guò)采集設(shè)備，采集計(jì)量器具產(chǎn)生的能耗數(shù)據(jù)，并通過(guò)有線或無(wú)線傳輸匯聚到端設(shè)備內(nèi)網(wǎng)機(jī)。其組成框圖如圖1所示。

端設(shè)備。端設(shè)備是企業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，采用獨(dú)立雙主機(jī)“2+1”架構(gòu)，主要包括內(nèi)網(wǎng)主機(jī)、外網(wǎng)主機(jī)、全隔離單元等，其主要功能包括對(duì)用能單位能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、匯總、存儲(chǔ)以及協(xié)議轉(zhuǎn)換等，并將采集匯總的數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)與省級(jí)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)議上傳和回傳。(2)計(jì)量器具。計(jì)量器具主要指對(duì)煤炭、水、電、天然氣等能源消耗進(jìn)行計(jì)量的儀器儀表。計(jì)量器具的購(gòu)置需要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行選擇，支持?jǐn)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，并經(jīng)過(guò)了專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的檢定，保證能耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。(3)采集設(shè)備。采集設(shè)備需要與器具數(shù)據(jù)端口進(jìn)行連接，其主要功能是用于讀取計(jì)量器具的能耗計(jì)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)以太網(wǎng)、串口等通信方式傳輸數(shù)據(jù)，具有高度的安全性和可靠性。(4)管理軟件。包括端設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)采集、匯聚、傳輸?shù)某绦颉⒁约澳茉垂芾硐到y(tǒng)軟件。

能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)功能包括:基礎(chǔ)信息管理、能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)報(bào)警分析、企業(yè)用能分析、數(shù)據(jù)下載、系統(tǒng)管理。本單位將能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署在外網(wǎng)，可通過(guò)移動(dòng)端、 PC端實(shí)時(shí)查看能耗數(shù)據(jù)，企業(yè)可以根據(jù)自身需求將系統(tǒng)部署在內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)，對(duì)所采集的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、匯總、報(bào)表分析。能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能包含8大功能模塊，具體功能包括:用能看板、用能統(tǒng)計(jì)、能平衡分析、自主用能分析、用能報(bào)表、用能設(shè)備監(jiān)測(cè)、單位產(chǎn)品能耗、計(jì)量器具管理。圖2為能源管理系統(tǒng)各功能結(jié)構(gòu)圖。

(1)用能看板:用能看板實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的可視化管理，通過(guò)用能看板可以迅速了解各車(chē)間、各區(qū)域的能耗指標(biāo)，能夠更加直觀、系統(tǒng)地了解企業(yè)用能情況。(2)用能統(tǒng)計(jì):用能統(tǒng)計(jì)是通過(guò)對(duì)煤炭、水、電以及天然氣等各項(xiàng)能源消耗情況以及指標(biāo)的計(jì)算，再通過(guò)圖表的方式直觀展現(xiàn)出各項(xiàng)能源每月能耗同比情況;還可通過(guò)圖形及表格等方式直觀展示各車(chē)間、各區(qū)域的能耗占比情況。(3)能平衡分析:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)計(jì)算，以桑吉圖的方式展現(xiàn)用能流向。有利于用戶清晰掌握供能網(wǎng)絡(luò)中能源的損耗情況，并結(jié)合自助用能分析可進(jìn)一步判斷供電是否存在異常損耗，以及水、氣等有無(wú)泄漏現(xiàn)象。(4)自主用能分析:可依據(jù)不同時(shí)間維度選擇不同的計(jì)量器具進(jìn)行公式計(jì)算，展示出所選擇時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的用能情況。同時(shí)可通過(guò)代入常數(shù)對(duì)電費(fèi)、水費(fèi)等進(jìn)行成本核算。(5)用能報(bào)表:用能報(bào)表可按照全廠、車(chē)間、工序、設(shè)備生成能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，按照指標(biāo)類(lèi)型分為能耗量統(tǒng)計(jì)、能耗成本統(tǒng)計(jì)、能耗效率統(tǒng)計(jì);并可以按照日?qǐng)?bào)、周報(bào)和月報(bào)的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(6)用能設(shè)備監(jiān)測(cè):可以在線監(jiān)測(cè)用能設(shè)備(變壓器母排溫度、變壓器損耗、負(fù)荷率以及三相平衡度等)的用能情況和用能指標(biāo)，可用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并掌握設(shè)備運(yùn)行情況。(7)單位產(chǎn)品能耗:按工序流程、工序環(huán)節(jié)分類(lèi)，可以計(jì)算各產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗，通過(guò)單產(chǎn)指標(biāo)對(duì)標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上存在的能效問(wèn)題。(8)計(jì)量器具管理:可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量器具的檔案信息、原始數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速查詢(xún)，有助于企業(yè)建立能源計(jì)量體系。

2、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

能耗數(shù)據(jù)采集。通過(guò)RS-485接口進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)采集，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換;對(duì)于4G采集數(shù)據(jù)，可以借助數(shù)據(jù)訂閱的方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取采集數(shù)據(jù)。其中，采集網(wǎng)絡(luò)主要用于采集計(jì)量器具(電力計(jì)量點(diǎn)、煤計(jì)量點(diǎn)和天然氣計(jì)量點(diǎn)等)所計(jì)量的能耗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從計(jì)量器具儀表經(jīng)過(guò)PLC，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線或無(wú)線通信連接到采集工作站;采集工作站采用以太網(wǎng)連接傳輸數(shù)據(jù)至端設(shè)備內(nèi)網(wǎng)機(jī)，再經(jīng)由轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)，終傳輸?shù)椒?wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬冶煉過(guò)程中電、天然氣、煤、水等各能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸。

能耗數(shù)據(jù)監(jiān)控。通過(guò)人機(jī)交互界面，可將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集的電力、天然氣、煤、水等能源數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變成柱狀圖、餅圖或曲線圖，通過(guò)圖形界面可直觀反映出現(xiàn)場(chǎng)用能情況，更加一目了然，企業(yè)可在交互界面監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和能源消耗情況。同時(shí)，企業(yè)還可以查看任意時(shí)間的日上報(bào)、月上報(bào)、年上報(bào)以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并可方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的自行導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)了能源消耗數(shù)據(jù)的在線統(tǒng)計(jì)、報(bào)表自動(dòng)生成等功能，提升了能源管理信息化、智能化水平。

能耗數(shù)據(jù)處理.系統(tǒng)結(jié)合企業(yè)實(shí)際需求，對(duì)采集的各種能源(水、電、氣、煤等)進(jìn)行生產(chǎn)全過(guò)程的統(tǒng)計(jì)、分析，并設(shè)置報(bào)警功能，建立能源平衡，同時(shí)形成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。報(bào)警分析是能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要功能，通過(guò)對(duì)能耗指標(biāo)的上下限值進(jìn)行設(shè)置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)用能情況，自動(dòng)判別用能異常指標(biāo)并做出預(yù)警，提醒企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的故障、以及實(shí)際生產(chǎn)中存在的能源浪費(fèi)現(xiàn)象等。

數(shù)據(jù)的下載。根據(jù)實(shí)際情況，企業(yè)可按車(chē)間、工段、班組以及用能種類(lèi)進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分類(lèi)、匯總，并能將能耗數(shù)據(jù)下載至本地。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量，對(duì)需要重新下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)錄，也可支持手動(dòng)補(bǔ)錄和重錄。

3、系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)及實(shí)施效果

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在線統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)的結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)和節(jié)能管理領(lǐng)域，信息系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上，通過(guò)將統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)二者有機(jī)結(jié)合，形成了統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)高度統(tǒng)一，有效避免了統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)誤差給企業(yè)能源管理工作帶來(lái)的壓力。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可自動(dòng)傳輸，以日數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算監(jiān)測(cè)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)可以以日、月度、年度等為管理周期，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，在節(jié)能管理方面幫助企業(yè)落實(shí)能源管理指標(biāo)，貫徹能源專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化、扁平化管理思路，建立持續(xù)改進(jìn)能效的能源管理模式和機(jī)制，提高節(jié)能管理水平，為優(yōu)化用能管理、制定能源目標(biāo)等提供決策數(shù)據(jù)。

用能統(tǒng)計(jì)通過(guò)對(duì)各類(lèi)能耗情況及指標(biāo)的計(jì)算，以直方圖的方式直觀展現(xiàn)出各能源品種每月能耗同比情況;同時(shí)，也通過(guò)餅圖的方式直觀展示各車(chē)間、各區(qū)域的能耗占比情況。

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(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)狻⒄羝皦嚎s空氣等各類(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)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(chē)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。

5、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(xiě)字樓以及汽車(chē)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(chǎng)通過(guò)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(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)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(lèi)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(kāi)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(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(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(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)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)。

7.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開(kāi)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(yè)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(lèi)能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

7.3首頁(yè)

首頁(yè)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(lèi)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(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(lèi)，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)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(huà)入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門(mén)禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門(mén)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(chē)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(guò)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(lèi)，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)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(guò)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。

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(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。

7.9用能統(tǒng)計(jì)

從能源使用種類(lèi)、監(jiān)測(cè)區(qū)域、車(chē)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(guò)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(guò)程中的浪費(fèi)。

7.10成本分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（工廠、車(chē)間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類(lèi)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)。

審核編輯 黃宇