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

摘要：為保證企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標，設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，全國萬元國內(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)應用現(xiàn)狀

目前，遠程在線監(jiān)測技術(shù)的應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)絡傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預警平臺數(shù)據(jù)服務器。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、運算邏輯復雜、預測不準等問題。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)律應用到相關(guān)領(lǐng)域。此外，云計算技術(shù)也將徹底改變整個信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎(chǔ)設施、計算機、網(wǎng)絡設備、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、城市能源預測及預警、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、不能預測未來消耗趨勢、不能支持優(yōu)化運行。
3.2系統(tǒng)設計及實施

針對調(diào)研結(jié)果，遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計以現(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)設計框架

3.3項目培訓、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)服務工作給遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應商。依托完整的運維體系，服務團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務，保證系統(tǒng)問題在15min內(nèi)響應、2h內(nèi)出具解決方案。同時，服務團隊對系統(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

建立公共服務平臺，實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務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，引導企業(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慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設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，它可以和檢測設備構(gòu)成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱印⒎旨?、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)導出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

（4）復費率統(tǒng)計

復費率報表按日、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指定時段內(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指定時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

（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備數(shù)據(jù)進行動態(tài)展示。

（10）設備管理

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

（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費率用能分析，報告可編輯。

5系統(tǒng)硬件配置

應用場景	型號	圖 片	保護功能
建筑能耗管理系統(tǒng)	Acrel-5000web		采用泛在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領(lǐng)域。
智能網(wǎng)關(guān)	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡接口，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810		具有全電量測量，電能統(tǒng)計，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡通訊等功能，主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
	APM520		三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，大需量，支持付費率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯(lián)絡柜、 出線柜	AEM96		三相多功能電能表，均集成三相電力參數(shù)測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。
動力柜	ACR120EL		測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。
	DTSD1352		DIN35mm導軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
	AEW100		三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。

照明箱	DTSD1352		DIN35mm導軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
	DDSD1352		DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網(wǎng)絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。
	DDS1352		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規(guī)格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸:1P
	ADW300/4G		計量低壓網(wǎng)絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。
	ARCM300T-Z-4G		三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表		計量流經(jīng)給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術(shù)，通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)。

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)科學管理水平具有戰(zhàn)略意義。

參考文獻

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[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)能中的應用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介

聞什益，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，手機：13564425781（微信同號）

審核編輯 黃宇