采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于傳統(tǒng)系統(tǒng)未能考慮水泥企業(yè)的能耗標(biāo)準(zhǔn)及績(jī)效指標(biāo)問題，導(dǎo)致水泥企業(yè)資源利用率降低、能量消耗大。為此，本研究結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了新的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)體系框架，將水泥生產(chǎn)過程中的主要能耗指標(biāo)設(shè)定為系統(tǒng)的KPI指標(biāo)，分別計(jì)算不同的指標(biāo)，并制定對(duì)應(yīng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)水泥企業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)分析用戶需求以及非功能性需求，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖及模塊流程圖，明確系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠有效提升水泥企業(yè)的資源利用率，減少生產(chǎn)過程的能量消耗。

引言

隨著國(guó)家環(huán)保力度的日益加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)水泥產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中開始重視節(jié)能減排。同時(shí)，由于國(guó)家對(duì)于能耗評(píng)估指標(biāo)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，各水泥生產(chǎn)企業(yè)需降低 生產(chǎn)能耗才能夠滿足新的環(huán)境發(fā)展需求?，F(xiàn)階段，水泥企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)將轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，而在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中，壓縮生產(chǎn)成本成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。水泥企業(yè)只有在生產(chǎn)過程中有效控制能源消耗，盡可能地降低水泥產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中能耗成本，才能夠使產(chǎn)品在價(jià)格上具有優(yōu)勢(shì)。

節(jié)能降耗工作首先就需要排查能源利用不合理的工序或者產(chǎn)線，根據(jù)對(duì)工序、產(chǎn)線的能耗數(shù)據(jù)客觀的分析，并且和對(duì)應(yīng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模相近的生產(chǎn)線以及設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)查找出自身的不足，從而調(diào)整生產(chǎn)線或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而達(dá)到降低能耗的目的為此，研究水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)具有重要意義。相關(guān)專家也針對(duì)該方面的內(nèi)容展開了研究，例如吳曉雪等人主要通過組態(tài)技術(shù)完成對(duì)遠(yuǎn)程能耗數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)結(jié)合能效控制算法完成對(duì)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。楊亞勛首先組建基于ARM控制的能耗監(jiān)測(cè)對(duì)象，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)模式完成對(duì)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)系統(tǒng)雖然在一定程度上取得了較為滿意的應(yīng)用效果，但是由于未考慮水泥企業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)及績(jī)效指標(biāo)問題，導(dǎo)致其存在資源利用率降低等不足。為此，本研究提出一種新的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)。

KPI能耗指標(biāo)計(jì)算

能耗體系指標(biāo)的建立是對(duì)標(biāo)工作的核心，組建一個(gè)科學(xué)、合理有效的對(duì)標(biāo)體系，能夠有效降低企業(yè)的生產(chǎn)過程能耗，提升資源利用率。為此，分析水泥企業(yè)的能耗現(xiàn)狀，探索符合其自身?xiàng)l件的能耗對(duì)比體系，從而進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)水泥能源的利用率。

水泥企業(yè)的生產(chǎn)能源消耗主要表現(xiàn)為電力以及煤的消耗。此外，水泥生產(chǎn)的各個(gè)工序需要根據(jù)電耗以及煤耗進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐譃槭炝虾退嗌a(chǎn)環(huán)節(jié)中的電耗以及煤耗。其中，電耗主要通過采集電表數(shù)據(jù)來(lái)獲??；煤耗數(shù)據(jù)主要通過DCS標(biāo)簽數(shù)據(jù)量獲取。

圖1 水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖

雖然各個(gè)水泥企業(yè)之間的生產(chǎn)情況存在差異，但是基本都包含以下程序：生料制備、廢氣處理、熟料燒成、熟料存儲(chǔ)以及運(yùn)輸以及水泥包裝等工序。在具有明確界定的范圍內(nèi)，不同工序的單位產(chǎn)品能耗是能夠進(jìn)行對(duì)比的，同時(shí)能夠直觀反映水泥產(chǎn)業(yè)各個(gè)工序的能源消耗情況。在綜合考察水泥企業(yè)生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)上，明確了水泥產(chǎn)業(yè)的能耗對(duì)標(biāo)框架，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

結(jié)合圖1，水泥生產(chǎn)過程中的能耗主要包含熟料綜合能耗以及水泥綜合能耗。其中，熟料綜合能耗又可劃分為綜合電耗以及熟料綜合電耗；水泥綜合能耗能夠劃分為水泥綜合電耗以及水泥綜合煤耗；同時(shí)，水泥以及熟料綜合能耗又是經(jīng)過多個(gè)工序共同實(shí)現(xiàn)的。

在此基礎(chǔ)上，本研究引入關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(Key Per-formance Indicator，KPI)，主要是利用對(duì)組織內(nèi)部流程的輸入端、輸出端的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、取樣、計(jì)算和分析。KPI是衡量流程績(jī)效的一種目標(biāo)式量化指標(biāo)，是企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)分解為可操作工作目標(biāo)的工具，也是企業(yè)績(jī)效管理的基礎(chǔ)。由于系統(tǒng)將水泥產(chǎn)業(yè)作為研究對(duì)象，需要推廣到企業(yè)發(fā)展部署以及應(yīng)用，所以在指標(biāo)選擇的過程中，需要綜合考慮水泥企業(yè)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r。

KPI指標(biāo)的確定是對(duì)標(biāo)工作的前提。針對(duì)同一企業(yè)的內(nèi)部組織而言，組建具有可操作性的KPI指標(biāo)是十分重要的。水泥行業(yè)會(huì)定期對(duì)KPI指標(biāo)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，獲取各個(gè)企業(yè)之間的差距以及企業(yè)所在的具體位置，并利用“標(biāo)桿企業(yè)”的學(xué)習(xí)來(lái)提升整個(gè)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

系統(tǒng)在綜合分析水泥企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況的基礎(chǔ)上，確定以水泥生產(chǎn)過程中的能耗指標(biāo)作為KPI指標(biāo)，主要在技術(shù)層面針對(duì)水泥生產(chǎn)過程進(jìn)行對(duì)比分析。根據(jù)對(duì)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比分析，將能耗低的產(chǎn)線設(shè)定為標(biāo)桿，通過對(duì)標(biāo)桿的學(xué)習(xí)以及借鑒，有效優(yōu)化水泥企業(yè)的生產(chǎn)線，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。以下分別針對(duì)各項(xiàng)KPI進(jìn)行分析：

(1) 熟料綜合能耗

熟料綜合能耗為生產(chǎn)一噸熟料所消耗的全部能源在折算成標(biāo)準(zhǔn)后獲取的能源消耗情況，其中主要包含水泥企業(yè)中生料制備、煤粉制備以及其它生產(chǎn)能耗操作環(huán)節(jié)產(chǎn)生的能源消耗[8]，其中單位為kg/t(千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸)，具體的計(jì)算公式為：

式中，Ect代表熟料綜合能耗；ect代表熟料綜合煤耗；Qct代表熟料綜合電耗；0.1229代表電力折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)。

(2) 可比熟料綜合能耗：

可比熟料綜合能耗主要是指熟料綜合能耗經(jīng)過統(tǒng)一修正以及折算成標(biāo)準(zhǔn)煤所獲取的能耗取值，具體的計(jì)算公式為：

式中，Ekcl代表可比熟料綜合能耗；ekcl代表可比熟料綜合煤耗；Qkcl代表可比熟料綜合電耗。

(3) 熟料綜合煤耗：

主要是指生產(chǎn)一噸熟料所需要的煤粉量，實(shí)際即為煤粉制備環(huán)節(jié)所消耗的煤粉量，具體的計(jì)算公式為：

式中，PC代表統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)水泥總產(chǎn)量；Qnet,ar代表收到基低位發(fā)熱量；QBM代表標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量；Pcl代表統(tǒng)計(jì)期內(nèi)熟料綜合消耗量。

(4) 可比熟料綜合能耗：

即熟料綜合煤耗在經(jīng)過統(tǒng)一修正后獲取的標(biāo)準(zhǔn)煤耗，具體的計(jì)算式為：

式中，a代表熟料強(qiáng)度等級(jí)修正系數(shù)；k代表海拔修正系數(shù)；ehe代表水泥企業(yè)余熱發(fā)電折算后的單位熟料標(biāo)準(zhǔn)煤量；ehu代表余熱發(fā)電利用的熱量折算的單位熟料標(biāo)準(zhǔn)煤量；efc代表廢棄物處理消耗的燃料折算為標(biāo)準(zhǔn)煤耗。

(5) 熟料綜合能耗：

即生產(chǎn)一噸熟料所消耗的能量，其具體的計(jì)算公式為：

式中，Qcl代表熟料綜合電耗；Qsc代表熟料燒成電耗；Qfp代表廢氣處理電耗；QPS代表原料破碎過程中產(chǎn)生的電耗；Qyjh代表原料預(yù)均化電耗；Qyfm代表生料制備電耗；Qjh代表生料均化電耗；Qcs代表熟料存儲(chǔ)以及運(yùn)輸電耗；Qfz代表輔助生產(chǎn)電耗；m代表水泥企業(yè)生產(chǎn)1噸原料的消耗量；n代表生產(chǎn)1噸熟料燃料的消耗量。

(6) 可比熟料綜合電耗：

指對(duì)熟料綜合電耗進(jìn)行統(tǒng)一修正后獲取的綜合電耗，具體的計(jì)算式為：

(7) 水泥綜合能耗：

指生產(chǎn)一噸水泥消耗的能源經(jīng)過統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤后獲取的能耗，具體的計(jì)算式為：

式中，Es代表水泥企業(yè)中水泥的綜合能耗；Qfm代表水泥粉磨電耗；Qhhg代表混合材料制備電耗；h代表水泥企業(yè)中水泥混合材料平均摻量。

(8) 可比水泥綜合能耗：

在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，生產(chǎn)一噸水泥所消耗的各種能源通過統(tǒng)一修正并且折算為標(biāo)準(zhǔn)煤所獲取的綜合能耗，具體的計(jì)算式為：

式中，Eks代表可比水泥綜合能耗；g代表水泥的熟料平均配比。

(9) 水泥綜合電耗：

指生產(chǎn)一噸水泥所消耗的電量，具體的計(jì)算式為：

式中，d代表水泥中熟料平均配比。

(10) 可比水泥綜合電耗：

將水泥綜合電耗統(tǒng)一修正后獲取的綜合電耗值，具體的計(jì)算式為：

分析國(guó)內(nèi)水泥產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜情況，將各種能耗指標(biāo)等級(jí)劃分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的選取主要參照國(guó)外大型水泥企業(yè)的生產(chǎn)線能耗水平制定，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的確定則需要參照國(guó)家投入的水泥生產(chǎn)線的年度運(yùn)行能耗水平；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通過自身企業(yè)的實(shí)際情況，由企業(yè)員工進(jìn)行制定。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本研究將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)劃分為前臺(tái)界面以及后臺(tái)界面兩部分，主要由多個(gè)頁(yè)面有機(jī)組成。不同界面功能以及任務(wù)不同，兩者共同實(shí)現(xiàn)能耗對(duì)標(biāo)工作。系統(tǒng)主要以角色為對(duì)象，角色不同權(quán)限不同。由于各個(gè)用戶都有對(duì)應(yīng)的角色，也就是對(duì)用戶登錄進(jìn)行了限制。系統(tǒng)共設(shè)定三個(gè)角色，分別為政府、企業(yè)和管理員。擁有不同角色的用戶能夠使用的功能以及權(quán)限也存在一定的差異，利用圖2-圖4分別給出不同角色的對(duì)標(biāo)系統(tǒng)程圖。

圖2 水泥企業(yè)用戶界面流程圖

圖3 政府用戶界面流程圖

圖4 管理員界面流程圖

水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的基本單元是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的采集并建立對(duì)標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表能夠明確數(shù)據(jù)表的作用，同時(shí)為系統(tǒng)中各個(gè)數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系進(jìn)行鋪墊。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的能耗數(shù)據(jù)庫(kù)不同的數(shù)據(jù)表組成的，各個(gè)數(shù)據(jù)表之間存在一定的關(guān)聯(lián)，清理上述關(guān)系，即能夠通過數(shù)據(jù)庫(kù)的組建增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)系統(tǒng)主要通過以下模塊組成，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹以及分析。

(1) 后臺(tái)管理模塊

系統(tǒng)在搭建好運(yùn)行環(huán)境后，主要用于存放原始程序。

(2) 用戶界面模塊

用戶界面模塊主要包含兩個(gè)角色，分別為政府和企業(yè)，用戶通過不同身份進(jìn)行注冊(cè)登錄，即能夠?qū)崿F(xiàn)不同界面的操作功能。用戶界面主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)控制器，通過控制器能夠判定登錄用戶是否合法，有效避免非法用戶的登錄。針對(duì)于合法用戶，需要判定角色權(quán)限，同時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的角色分組，將功能模塊節(jié)點(diǎn)以及數(shù)組的形式利用函數(shù)分配到對(duì)應(yīng)的模板頁(yè)中。

(3) 標(biāo)準(zhǔn)瀏覽查詢模塊

模塊主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)模板界面，其中Test控制器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)頁(yè)面的輸出；函數(shù)負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)模板的調(diào)用；模板頁(yè)面主要負(fù)責(zé)頁(yè)面名稱的展示。

(4) 水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)模塊

水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)模塊是系統(tǒng)的核心，用戶能夠通過該模塊完成水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)。其中對(duì)比模板主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)操作步驟，具體如圖5所示。

圖5 水泥企業(yè)能耗對(duì)標(biāo)模塊操作過程

(5) 評(píng)估報(bào)告管理模塊

評(píng)估報(bào)告模塊主要分為三個(gè)模板頁(yè)面，分別為評(píng)估報(bào)告的展示、評(píng)估報(bào)告操作按鈕的建立以及評(píng)估報(bào)告查看。當(dāng)用戶點(diǎn)擊報(bào)告管理按鈕時(shí)，Test控制器會(huì)對(duì)應(yīng)的模板頁(yè)面，同時(shí)將數(shù)據(jù)表進(jìn)行實(shí)例化處理。根據(jù)用戶的識(shí)別編碼篩選用戶已經(jīng)創(chuàng)建的評(píng)估報(bào)告，同時(shí)將上述數(shù)據(jù)放入到數(shù)組中。當(dāng)用戶點(diǎn)擊查看報(bào)告按鈕時(shí)，對(duì)標(biāo)系統(tǒng)會(huì)載入評(píng)估報(bào)告的具體信息。當(dāng)用戶點(diǎn)擊行業(yè)比較按鈕時(shí)，對(duì)標(biāo)系統(tǒng)會(huì)載入用戶企業(yè)能效信息和同行全部企業(yè)的能效信息。

(6) 對(duì)標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了政府用戶對(duì)于區(qū)域內(nèi)整體能耗水平的把握，它既能夠在數(shù)據(jù)上分析企業(yè)達(dá)到國(guó)家限定值或者先進(jìn)值的百分比，又能夠以圖形化的形式展示不同水泥企業(yè)的對(duì)標(biāo)情況。

當(dāng)政府用戶點(diǎn)擊對(duì)標(biāo)統(tǒng)計(jì)操作后，操作信息被返回至Test控制器，采取相應(yīng)的方法進(jìn)行處理。同時(shí)分別對(duì)比不同企業(yè)實(shí)際能耗以及國(guó)家能耗限定值、先進(jìn)值，針對(duì)未達(dá)到國(guó)家需求的水泥企業(yè)在圖形上進(jìn)行標(biāo)記，分別計(jì)算水泥企業(yè)實(shí)際能耗以及國(guó)家能耗限定值的百分比，統(tǒng)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的能耗量。

能源管理系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

能源管理系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

能源管理系統(tǒng)是一套綜合性強(qiáng)的用能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層式和分布式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)廣汽本田在汽車制造過程中設(shè)備所使用到的水、油、汽、電力、燃?xì)獾雀黝愋湍芎臄?shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行采集并傳輸儲(chǔ)存，整合各類有用信息數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理分析，以生成能源分析報(bào)告的形式，得出能源管理優(yōu)化調(diào)整建議方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的核心目標(biāo)。

水泥企業(yè)使用的能耗架構(gòu)一般可分為個(gè)體設(shè)備層面、工段級(jí)別、車間級(jí)別、工廠級(jí)別及企業(yè)分廠。由于所負(fù)責(zé)的部分以及機(jī)械設(shè)備的差異，導(dǎo)致每個(gè)級(jí)別層面所需使用的能耗數(shù)據(jù)不盡相同，所以如何管理和分析如此繁多復(fù)雜的數(shù)據(jù)，如何將它們分門別類的區(qū)分開來(lái)，如何對(duì)它們進(jìn)行管控均成為水泥企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排途中的絆腳石。

因此水泥企業(yè)切需要一套成熟的綜合能源管理系統(tǒng)，通過使用正確的管理體系幫助企業(yè)各類能源得到充分利用。通過能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類各級(jí)能源進(jìn)行計(jì)劃、分配、管控及消耗等方面的調(diào)整優(yōu)化，同時(shí)對(duì)高度耗能的設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)測(cè)，利用能源計(jì)量等多種方法手段盡量減少或降低設(shè)備耗能和排污的問題，將節(jié)能減排工作落實(shí)到實(shí)處，切實(shí)發(fā)揮作用。能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用還能夠讓公司的管理高層快速掌握工作車間能源的使用情況，從而能快速準(zhǔn)確地掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗使用特征和數(shù)量關(guān)系，可以深化能源管理的分配機(jī)制，使節(jié)能計(jì)劃更清晰地發(fā)散到各個(gè)工作崗位中，人人負(fù)責(zé)，以助力水泥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

能源管理系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景

（1）能耗分析應(yīng)用

水泥企業(yè)在能源管理工作上原來(lái)采用人工手動(dòng)記錄的方式，對(duì)各類各級(jí)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、處理以及計(jì)算等工作，這樣導(dǎo)致了巨大的工作量，并且需要各個(gè)部門的配合，順利實(shí)行起來(lái)的難度系數(shù)高，而且還需要投入大量的人力、物力及時(shí)間。因此，采用綜合能源管理系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集分析日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)、年數(shù)據(jù)總能耗趨勢(shì)、同比環(huán)比數(shù)據(jù)、負(fù)荷類型耗能占比分析、能源類型耗能占比分析等，解決了上述諸多痛點(diǎn)，如圖 1 所示。

圖1 能耗趨勢(shì)及能源類型耗能占比分析

（2）單耗分析應(yīng)用

節(jié)能減排是每一個(gè)行業(yè)均需迫切實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，水泥企業(yè)想要做到節(jié)能減排就需要對(duì)企業(yè)原本的能源管理體制中的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改革，譬如供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等，系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在其可實(shí)時(shí)跟蹤并自動(dòng)分析節(jié)能減排工作的效果以及完成的情況，得到能源的轉(zhuǎn)化效率和能耗利用的生產(chǎn)效率情況，分析單位產(chǎn)量所需能源作為數(shù)據(jù)分析依據(jù)，規(guī)劃更加合理的生產(chǎn)工作計(jì)劃，從而提高生產(chǎn)效益，如圖 2 所示。

圖2 單耗分析

（3）KPI分析應(yīng)用

能源管理系統(tǒng)是集能源監(jiān)控、調(diào)度、管理智能化系統(tǒng)，也是集動(dòng)力能源全過程監(jiān)管、耗能信息化管理的綜合信息管理控制。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) KPI 的綜合分析規(guī)劃管理。通過靈活定制各科室、車間、班組的KPI 指標(biāo)，分析管理能耗和產(chǎn)量的完成率、達(dá)標(biāo)率等，在質(zhì)量、供需、預(yù)測(cè)計(jì)劃、排班等工作中有著巨大的應(yīng)用價(jià)值，為提高生產(chǎn)效益提供有力的數(shù)據(jù)支撐，如圖 3 所示。

圖3 KPI分析

（4）統(tǒng)計(jì)報(bào)表應(yīng)用

通過能源管理系統(tǒng)能夠進(jìn)行綜合能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表分析，其中能耗分析是根據(jù)能源計(jì)量的實(shí)時(shí)信息對(duì)水泥企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各單位的能源使用和消耗情況進(jìn)行分析，并快速整合數(shù)據(jù)提供各類能源使用分析報(bào)告。現(xiàn)實(shí)工作中很多節(jié)能減排的潛能被知曉和投入使用都是通過大量的報(bào)告獲得的，因?yàn)槊糠輬?bào)告都準(zhǔn)確地抓住了各項(xiàng)設(shè)備的主要問題，充分暴露出設(shè)備的短板，工程師可以牢牢抓住事故問題的咽喉，從而使能源管理流程簡(jiǎn)單化，以優(yōu)化能源管理的結(jié)構(gòu)體系，逐步提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的顯著效果。

（5）能源分析報(bào)告應(yīng)用

能源管理系統(tǒng)通過對(duì)能源數(shù)據(jù)以及能源設(shè)備的監(jiān)測(cè)，結(jié)合既有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用科學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘方法，掌握能源設(shè)備、能源利用方面的關(guān)鍵參數(shù)，研究結(jié)合威布爾分布法、模糊層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等多種算法和分析模型，建立水泥企業(yè)能源利用模型和能源系統(tǒng)生產(chǎn)模型，綜合分析自動(dòng)生成能源使用分析報(bào)告。為更加可靠、合理計(jì)劃和利用能源，降低能源消耗提供有價(jià)值的參考依據(jù)，同時(shí)為水泥企業(yè)提高能源利用的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展理念提供重要數(shù)據(jù)支撐，如圖 4 所示。

圖4 能源分析報(bào)告

（6）監(jiān)測(cè)報(bào)警應(yīng)用

能源管理系統(tǒng)將設(shè)備數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一式采集監(jiān)測(cè)管理，通過實(shí)現(xiàn) 7×24 小時(shí)在線監(jiān)測(cè)服務(wù)，在一定程度上減輕了設(shè)備運(yùn)維管理工作的負(fù)擔(dān)，從而大大減少了運(yùn)維成本。更加信息化、自動(dòng)化、智能化的報(bào)警監(jiān)測(cè)運(yùn)維管理系統(tǒng)，將大幅提高廣汽本田各廠區(qū)設(shè)備和員工的運(yùn)營(yíng)工作效率。報(bào)警監(jiān)測(cè)應(yīng)用將通過在線監(jiān)測(cè)服務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)區(qū)域、設(shè)備故障、越限等報(bào)警事件并通知相關(guān)負(fù)責(zé)人員，以保障生產(chǎn)有序進(jìn)行，如圖 5 所示。

圖5 實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)測(cè)

安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)概述

安科瑞工業(yè)能源管理系統(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空氣等各類能源的消耗情況，通過數(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。

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)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)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(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(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：

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)各類能源的消耗情況，通過數(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)。

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。

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)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

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)、分類能耗等企業(yè)級(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

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，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(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，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；

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。

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(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。

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。

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。

用能統(tǒng)計(jì)

從能源使用種類、監(jiān)測(cè)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(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)。

成本分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)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)。

產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)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(shì)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(guó)家/國(guó)際指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

績(jī)效分析

對(duì)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、指定時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)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(píng)定能源消耗是否合理。

運(yùn)行監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)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(cè)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。

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。

同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對(duì)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(duì)比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

分析報(bào)告

以年、月、日對(duì)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(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

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(wú)法正常生產(chǎn)。

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)。

碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔?shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對(duì)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)。

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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。

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。

報(bào)警管理

針對(duì)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)致用能成本過高。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

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)。

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)。

容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量?jī)r(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)。

復(fù)費(fèi)率報(bào)表

對(duì)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。

文檔管理

對(duì)國(guó)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(duì)儀表臺(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

3D可視化大屏

對(duì)場(chǎng)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(chǎng)展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的自定義綁定。

3D子系統(tǒng)

對(duì)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。

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(cè)數(shù)據(jù)。

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(kù)查詢、MQTT、Excel等方式。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測(cè)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。

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(duì)、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。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

系統(tǒng)硬件配置

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，綜合能源管理系統(tǒng)為廣汽本田實(shí)現(xiàn)更智能的能源管理方案。在保障了企業(yè)良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還切實(shí)履行了廣汽本田在社會(huì)企業(yè)中碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展的重要責(zé)任。牢牢抓住能源管理系統(tǒng)在用能管理體系中的重要作用，充分發(fā)揮能源管理系統(tǒng)信息化、智能化的特點(diǎn)，努力實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的發(fā)展目標(biāo)，展現(xiàn)廣汽本田在汽車行業(yè)中作為佼佼者的領(lǐng)頭作用和應(yīng)有的大企業(yè)風(fēng)采。

審核編輯：郭婷