淺聊企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

1 引言

2 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的重要性

3 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)采集

3.1.1采集對象
主要包括電力、水、天然氣、蒸汽等各類能源的消耗數(shù)據(jù)。對于電力，需采集電壓、電流、功率等參數(shù)；對于水，要采集流量數(shù)據(jù)；對于天然氣和蒸汽等，重點(diǎn)采集流量和壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.1.2采集設(shè)備
選用合適的傳感器和智能電表等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。例如，智能電表可精確測量電力的各項(xiàng)參數(shù)，電磁流量計可用于水流量的測量。采集設(shè)備應(yīng)具備高精度、高可靠性和良好的兼容性，以確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

3.2數(shù)據(jù)傳輸

3.2.1傳輸方式
可采用有線傳輸（如以太網(wǎng)、RS485 等）和無線傳輸（如 ZigBee、WiFi、4G/5G 等）相結(jié)合的方式。在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)較為完善的區(qū)域，優(yōu)先采用有線傳輸保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；而對于一些布線困難的區(qū)域或移動設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)采集，可利用無線傳輸方式確保數(shù)據(jù)的及時傳輸。

3.2.2傳輸協(xié)議
選擇通用且成熟的傳輸協(xié)議，如 Modbus、TCP/IP 等。這些協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)在不同設(shè)備和系統(tǒng)之間準(zhǔn)確、高效地傳輸，同時便于系統(tǒng)的后續(xù)擴(kuò)展和集成。

3.3數(shù)據(jù)處理

3.3.1數(shù)據(jù)清洗
采集到的數(shù)據(jù)可能存在噪聲、錯誤值等問題，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。通過設(shè)定合理的閾值和采用濾波等技術(shù)，去除異常數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.3.2數(shù)據(jù)分析
運(yùn)用數(shù)據(jù)分析方法，如統(tǒng)計分析、趨勢分析、相關(guān)性分析等。統(tǒng)計分析可得出不同時間段的能耗總量等基本情況；趨勢分析能幫助企業(yè)了解能耗的變化趨勢，以便提前采取措施；相關(guān)性分析可找出能源消耗與生產(chǎn)因素之間的關(guān)系，為優(yōu)化生產(chǎn)提供參考。

3.4數(shù)據(jù)存儲

3.4.1存儲方式
可采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如 MySQL、Oracle 等）和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如 MongoDB 等）相結(jié)合的方式。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫適合存儲結(jié)構(gòu)化的能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如設(shè)備能耗記錄等；非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則可用于存儲一些半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，如能耗分析報告等。

3.4.2數(shù)據(jù)備份
為防止數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)備份機(jī)制。定期對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行全量或增量備份，存儲在異地的數(shù)據(jù)中心或云端，確保在遇到突發(fā)情況（如硬件故障、自然災(zāi)害等）時，能快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。

4 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1能源消耗實(shí)時監(jiān)控

4.2節(jié)能評估與改造

4.3能源成本核算

4.4能源績效評估

根據(jù)設(shè)定的能源績效指標(biāo)，如單位產(chǎn)品能耗、萬元產(chǎn)值能耗等，結(jié)合系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，對企業(yè)各部門、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源績效進(jìn)行評估。通過評估結(jié)果，對能源績效優(yōu)秀的部門給予獎勵，對不達(dá)標(biāo)的部門督促其改進(jìn)，從而提升企業(yè)整體的能源管理水平。

5 應(yīng)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(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)。

6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(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)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

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

現(xiàn)場設(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)主動采集現(xiàn)場設(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，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(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。

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

7 系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術(shù)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(shí)行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)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(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)。

7.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、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。

7.2大屏展示

用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁面，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。

7.3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)。

7.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時能更快的掌握點(diǎn)位的報警，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)時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，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、能源計量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時展示；當(dāng)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(jī)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(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

• 實(shí)時統(tǒng)計：實(shí)時統(tǒng)計工廠、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：對能源報警信息進(jìn)行集中顯示，可以對報警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對報警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)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(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；

7.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實(shí)時掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

7.6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。

7.7儀表實(shí)時監(jiān)控

展示各個水電氣儀表的實(shí)時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

7.8能源中控

將所有有關(guān)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(shí)現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

7.9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(shè)備、班組、分項(xiàng)等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)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(fèi)。

7.10 成本分析

統(tǒng)計各個監(jiān)測節(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)。

7.11 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(jìn)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(biāo)對標(biāo)，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。

7.12績效分析

對各類能源使用、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、規(guī)定時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標(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，評定能源消耗是否合理。

7.13運(yùn)行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(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。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(guān)能源用量。

7.14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(diǎn)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(dǎo)出報表。

7.15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(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

7.16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(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計分析，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)，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

7.17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)，及時解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

7.18線損分析

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

7.19知識產(chǎn)權(quán)證書

8 系統(tǒng)硬件配置

9、結(jié)論