摘要：能源是人類社會發(fā)展的重要推動力，能源缺乏，將導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)代社會的運作將會直接癱瘓或崩潰。所以，為了解決目前日益嚴峻的能源問題，應采用高效率的節(jié)能監(jiān)測技術來促進能源的合理利用，從而達到節(jié)能減排的目的。文章重點對智慧化工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的構成以及該系統(tǒng)的軟件特性進行研究，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一步節(jié)約。

關鍵詞：智慧化；工業(yè)企業(yè)；能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)；節(jié)能減排；數(shù)字化；智慧工廠

節(jié)能監(jiān)測技術是節(jié)能減排、高效節(jié)能的重要支撐技術，當前能源資源日漸枯竭的緊張形勢下，節(jié)能意識的增強以及各行業(yè)對節(jié)能技術的需求不斷增加，使得節(jié)能技術的開發(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)的構建是按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分期分批”的原則構建，并按照國家有關規(guī)范及技術設計進行研發(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)展得到進一步規(guī)范。

1、系統(tǒng)組成

（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)，可實現(xiàn)對工業(yè)企業(yè)能耗、設備的實時采集、分類、統(tǒng)計，為工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測活動開展提供了詳細的數(shù)據(jù)分析和科學的決策依據(jù)。通過構建一整套的企業(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)能管理節(jié)能降耗工作落實中存在的問題，并降低工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。

（2）網(wǎng)絡通訊層。通訊層主要由開關、路由器、串行服務器、光纖轉換器組成，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現(xiàn)信號在不同通信通道之間的轉換，為各種器件提供良好的工作環(huán)境，并對各種器件進行控制與保護。通訊層為數(shù)據(jù)的交流提供了橋梁，同時也擔負起了服務器和現(xiàn)場設備間的通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

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軟件和下位機硬件組成，其中下位機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。

（2）人機界面。人機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最高的環(huán)節(jié)。人機界面安裝了一、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。

（3）實時監(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)計與能源消耗表等功能，能對采集到的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)出相應的控制命令，從而完成對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理。

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計。數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以按照不同的分類、不同的項目，實現(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。

（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展性，能對能源記錄的可實施狀況進行查詢。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），繪制相關圖表，并生成不同的分析類型的數(shù)據(jù)報告。

（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，并對能源消耗進行實時監(jiān)測和分析。在此基礎上建立節(jié)能評估指標體系，并給出具體計算過程，可讓工業(yè)企業(yè)的能源消耗總量以及趨勢得到更為精確的監(jiān)控，同時結合實際數(shù)據(jù)對各類設備的運行進行精準控制。

（7）能耗報警。能耗報警支持多種類型的報警窗口，包括實時報警、歷史報警、查詢報警等。

（8）定額管理。工業(yè)企業(yè)能源指標的管理可以根據(jù)自然資源部、教育部、各地區(qū)的能源消耗、用水量的定額和實際的能源消耗統(tǒng)計數(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。

（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)進行分類匯總后，結合電力需求側管理（DSM）模型，建立一套基于大數(shù)據(jù)分析的能效預測系統(tǒng)，并在實際應用中取得了令人滿意的效果。

電能計量子系統(tǒng)包括：遠程數(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行數(shù)據(jù)收集與分析，其具備遠程數(shù)據(jù)接口以及標準的專用通訊協(xié)議，可直接監(jiān)控整個工業(yè)企業(yè)的電力系統(tǒng)的基礎運作。

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、燃氣、蒸汽及壓縮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、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。

4、應用場所

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、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

5、系統(tǒng)結構

       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，通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

6、系統(tǒng)功能

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

6.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

6.2大屏展示

用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關信息。

6.3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)計數(shù)據(jù)。

6.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

• 能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。

  • 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(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：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

  • 實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

  • 數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；

• 檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；

6.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。

6.6變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

6.7儀表實時監(jiān)控

展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

6.8能源中控

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

6.9用能統(tǒng)計

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、設備、班組、分項等維度，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、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，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。

6.1  分析

統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

6.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計

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/國際指標對標，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。

6.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、周、月、年時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行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。

6.13運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視。可直接從動態(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、時間等維度查詢相關能源用量。

6.14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，支持導出報表。

6.15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（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

6.16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、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

6.16能耗設備用能

監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(chǎn)。

6.18線損分析

根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點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的問題，提醒用戶及時進行干預。

6.19碳排放管理

按照區(qū)域對碳排放總量的變化趨勢進行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現(xiàn)超標預警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。

6.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實時監(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，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。

6.21運維管理

系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、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，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。

6.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。

6.23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。

6.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

6.25容需量報表

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

6.26復費率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

6.27文檔管理

對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

6.28 3D可視化大屏

對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。

6.29 3D子系統(tǒng)

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

6.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設備運行狀態(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)。

6.31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)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

6.32基礎數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的項目、探測器、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。

6.33手機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、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

6.34知識產(chǎn)權證書

1. 結束語

文章重點論述了工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)的功能， 所以在當前能源愈發(fā)緊張的形勢下，需要增強節(jié)能意 識，也要加大各行業(yè)對節(jié)能技術的使用力度，尤其是工業(yè)企業(yè)，故在智慧化能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的構建研究方面還有一段路要走。