淺析安科瑞能耗遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，設(shè)計(jì)和使用遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。遠(yuǎn)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(gè)位置針對性安裝傳感器，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編碼傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理系統(tǒng)。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出生產(chǎn)性能指標(biāo)指導(dǎo)運(yùn)行人員優(yōu)化運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；遠(yuǎn)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(jìn)程明顯加快，消費(fèi)結(jié)構(gòu)快速升級，對能源需求旺盛，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)矛盾突出。提高能源利用率，在環(huán)境友好的情況下進(jìn)行社會(huì)發(fā)展已成為策略和社會(huì)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(fèi)總量控制在50億tce以內(nèi)，節(jié)能減排工作任重道遠(yuǎn)。

1遠(yuǎn)程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，遠(yuǎn)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?xì)獾绕髽I(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(jìn)一步深化與集成創(chuàng)新。因此，深入探究工業(yè)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)采集具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證了采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及建模技術(shù)解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運(yùn)算邏輯復(fù)雜、預(yù)測不準(zhǔn)等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)量，首先要解決存儲(chǔ)問題，然后是查詢、檢索及加工（處理）等。遠(yuǎn)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(jì)算技術(shù)也將改變整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。
2.3統(tǒng)一平臺(tái)層面

系統(tǒng)基于管控一體化信息平臺(tái)，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(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，以達(dá)到結(jié)構(gòu)清晰和易于擴(kuò)展。在設(shè)計(jì)中，遵循實(shí)用可行、適用易用、安全可靠、成熟、可擴(kuò)展、可移植的原則，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行，同時(shí)滿足未來擴(kuò)展需求。在功能方面，采用微服務(wù)方式，包括:能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價(jià)、重點(diǎn)用能企業(yè)能效對標(biāo)分析、重點(diǎn)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(bào)表分析、計(jì)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(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某重點(diǎn)用能企業(yè)中的應(yīng)用

3.1現(xiàn)場調(diào)研

在安裝遠(yuǎn)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(shí)段抄表；缺乏分析工具，使所獲數(shù)據(jù)不能反映當(dāng)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(yùn)行。
3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施

針對調(diào)研結(jié)果，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點(diǎn)，向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、支撐平臺(tái)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(kuò)展性，見圖2

圖2能源在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

3.3項(xiàng)目培訓(xùn)、交付和運(yùn)行維護(hù)

項(xiàng)目完成后，建立項(xiàng)目驗(yàn)收文檔，由專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容包括項(xiàng)目過程文檔、系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔、系統(tǒng)測試文檔等。項(xiàng)目驗(yàn)收合格后移交后期維護(hù)及技術(shù)服務(wù)工作給遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運(yùn)維體系，服務(wù)團(tuán)隊(duì)實(shí)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(shí)，服務(wù)團(tuán)隊(duì)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4系統(tǒng)應(yīng)用成效

（1）實(shí)現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)監(jiān)管

通過建立標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(shí)優(yōu)化和調(diào)整，保證節(jié)能大化。
（2）實(shí)現(xiàn)單一部門管理轉(zhuǎn)為聯(lián)合辦公管理

通過遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)，以能耗為重點(diǎn)，錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)由強(qiáng)制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動(dòng)引導(dǎo)

建立公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)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(tái)發(fā)揮節(jié)能減排激勵(lì)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(qiáng)用能管理。

（4）實(shí)現(xiàn)事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測分析

在獲取重點(diǎn)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(jìn)行挖掘，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對全廠能源日平均消費(fèi)量趨勢進(jìn)行分析，從而對庫存周轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)督，如儲(chǔ)備預(yù)警等。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、系統(tǒng)計(jì)算及模型優(yōu)化，對能源消耗趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費(fèi)趨勢，從而提前布局管控政策，保證節(jié)能高效、準(zhǔn)確執(zhí)行。

（5）實(shí)現(xiàn)電平衡、水平衡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析

通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時(shí)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對用能情況進(jìn)行分析，通過能源平衡測試及在線監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)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(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源審計(jì)，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)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(bào)送能源審計(jì)報(bào)告。

4.2應(yīng)用場所

適用于公共建筑、集團(tuán)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(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-5000建筑能耗分析系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，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(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

（2）用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對比、總能耗同環(huán)比對比。

（3）用能統(tǒng)計(jì)

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

（4）復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

（5）同比分析

對建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)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(shí)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(biāo)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?xì)夤芫W(wǎng)圖展示結(jié)構(gòu)中各重要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，方便用戶掌握能源運(yùn)行時(shí)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(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

（9）三維展示

通過3D圖形方式展示項(xiàng)目現(xiàn)場模擬圖，以更直觀的方式對項(xiàng)目中建筑或設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)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(tái)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(yùn)行。

（11）用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)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(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語

“面向典型重點(diǎn)用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺(tái)"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。

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