淺析安科瑞能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為保證企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標，設(shè)計和使用遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，在企業(yè)區(qū)域各個位置針對性安裝傳感器，對實時數(shù)據(jù)進行采集、編碼傳輸?shù)竭h程管理系統(tǒng)。遠程管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算出生產(chǎn)性能指標指導(dǎo)運行人員優(yōu)化運行。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；遠程；在線；監(jiān)測系統(tǒng)；技術(shù)
0前言

近年來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程明顯加快，消費結(jié)構(gòu)快速升級，對能源需求旺盛，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護矛盾突出。提高能源利用率，在環(huán)境友好的情況下進行社會發(fā)展已成為策略和社會共識。根據(jù)“十三五"發(fā)展規(guī)劃，到2020年，全元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%，能源消費總量控制在50億tce以內(nèi)，節(jié)能減排工作任重道遠。

1遠程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，遠程在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業(yè)還未有效全面鋪開，尚未全面涵蓋到地方監(jiān)督管理層，且未專門針對既有鍋爐等設(shè)備特性進一步深化與集成創(chuàng)新。因此，深入探究工業(yè)遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2解決方案

2.1數(shù)據(jù)采集層面

采用MODBUS通訊協(xié)議完成對能耗數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預(yù)警平臺數(shù)據(jù)服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)采集具備斷點續(xù)傳功能，保證了采集數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。企業(yè)內(nèi)部采用二級采集方式：一級面向各級生產(chǎn)系統(tǒng)，二級為能耗系統(tǒng)（見圖1）。

圖1數(shù)據(jù)采集方式

2.2數(shù)學(xué)分析層面

運用大數(shù)據(jù)、云計算及建模技術(shù)解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運算邏輯復(fù)雜、預(yù)測不準等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)量，首先要解決存儲問題，然后是查詢、檢索及加工（處理）等。遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法，通過對數(shù)據(jù)的研究，將發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)律應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。此外，云計算技術(shù)也將改變整個信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎(chǔ)設(shè)施、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。
2.3統(tǒng)一平臺層面

系統(tǒng)基于管控一體化信息平臺，采用分布式部署方式。在整體需求的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能及核心數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)劃，以達到結(jié)構(gòu)清晰和易于擴展。在設(shè)計中，遵循實用可行、適用易用、安全可靠、成熟、可擴展、可移植的原則，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運行，同時滿足未來擴展需求。在功能方面，采用微服務(wù)方式，包括:能耗動態(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、重點用能企業(yè)能效對標分析、重點用能企業(yè)節(jié)能分析及考核、城市能源預(yù)測及預(yù)警、決策支持及專家智能等。此外，系統(tǒng)還提供了報表分析、計算引擎、模型分析等十多種支持工具，以便能源數(shù)據(jù)的管理和分析。

3遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某重點用能企業(yè)中的應(yīng)用

3.1現(xiàn)場調(diào)研

在安裝遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)前，生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成，數(shù)據(jù)采集來自人工的按時段抄表；缺乏分析工具，使所獲數(shù)據(jù)不能反映當前能源消耗狀況、不能預(yù)測未來消耗趨勢、不能支持優(yōu)化運行。
3.2系統(tǒng)設(shè)計及實施

針對調(diào)研結(jié)果，遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點，向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲層、支撐平臺層、應(yīng)用層和展示層。清晰的層次結(jié)構(gòu)滿足了企業(yè)的需求，保證了后續(xù)的擴展性，見圖2

圖2能源在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計框架

3.3項目培訓(xùn)、交付和運行維護

項目完成后，建立項目驗收文檔，由專家團隊進行驗收。驗收內(nèi)容包括項目過程文檔、系統(tǒng)設(shè)計文檔、系統(tǒng)測試文檔等。項目驗收合格后移交后期維護及技術(shù)服務(wù)工作給遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運維體系，服務(wù)團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務(wù)，保證系統(tǒng)問題在15min內(nèi)響應(yīng)、2h內(nèi)出具解決方案。同時，服務(wù)團隊對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控，做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4系統(tǒng)應(yīng)用成效

（1）實現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動態(tài)監(jiān)管

通過建立標準化能耗采集監(jiān)測體系，規(guī)范采集工作操作流程：對接入監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行規(guī)范處理，確保能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性，從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調(diào)整，保證節(jié)能大化。
（2）實現(xiàn)單一部門管理轉(zhuǎn)為聯(lián)合辦公管理

通過遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)，以能耗為重點，錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為企業(yè)節(jié)能減排、整體規(guī)劃提供支撐，提高廠區(qū)各職能部門辦公效率，降低監(jiān)管成本。

（3）實現(xiàn)由強制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動引導(dǎo)

建立公共服務(wù)平臺，實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務(wù)公司及員工的緊密連接：通過平臺發(fā)揮節(jié)能減排激勵作用和示范效應(yīng)，引導(dǎo)企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

（4）實現(xiàn)事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測分析

在獲取重點區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調(diào)度情況的基礎(chǔ)上，對歷史能耗數(shù)據(jù)進行挖掘，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對全廠能源日平均消費量趨勢進行分析，從而對庫存周轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)督，如儲備預(yù)警等。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、系統(tǒng)計算及模型優(yōu)化，對能源消耗趨勢進行準確預(yù)測，提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費趨勢，從而提前布局管控政策，保證節(jié)能高效、準確執(zhí)行。

（5）實現(xiàn)電平衡、水平衡實時動態(tài)分析

通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時發(fā)現(xiàn)耗能異常問題：系統(tǒng)通過餅圖、柱狀圖等對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對用能情況進行分析，通過能源平衡測試及在線監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重點耗能，以挖掘潛力，緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

4建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實施能源審計，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上人民管理節(jié)能工作的部門報送能源審計報告。

4.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-5000建筑能耗分析系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集及遠程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱?、分級、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

4.4系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)概況

平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

（2）用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

（3）用能統(tǒng)計

  對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

（4）復(fù)費率統(tǒng)計

復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

（5）同比分析

對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。

（6）能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

（7）配電監(jiān)測/管網(wǎng)圖

 以變電站配電結(jié)構(gòu)一次圖或建筑水、燃氣管網(wǎng)圖展示結(jié)構(gòu)中各重要節(jié)點數(shù)據(jù)，方便用戶掌握能源運行時參數(shù)。

（8）夜間能耗分析

  夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。

（9）三維展示

  通過3D圖形方式展示項目現(xiàn)場模擬圖，以更直觀的方式對項目中建筑或設(shè)備數(shù)據(jù)進行動態(tài)展示。

（10）設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運行。

（11）用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復(fù)費率用能分析，報告可編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

“面向典型重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺"的建設(shè)是信息化與節(jié)能工作相結(jié)合的可行方式，能 有效提高企業(yè)能源利用率，挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，對 提高企業(yè)科學(xué)管理水平具有戰(zhàn)略意義。

參考文獻

[1]國務(wù)院.“十三五"節(jié)能減排綜合工作方案[Z].2015.

[2]觀研天下.2018年中國合同能源管理市場分析報告—行業(yè)深度調(diào)研與發(fā)展趨勢預(yù)測[Z].2018.

[3]何召輝,羅孝美,孫 翼.能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版.