安科瑞 陳聰

摘要：為響應(yīng)國家“綠色、節(jié)能"的倡導(dǎo)，針對生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計開發(fā)電能量及能耗管理系統(tǒng)，目的在于促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文闡述了生產(chǎn)企業(yè)電能量及能耗管理系統(tǒng)構(gòu)架，系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)管理、檔案管理及能耗分析等，為生產(chǎn)企業(yè)提供優(yōu)化節(jié)能方案，提高企業(yè)電能量及能耗管理的自動化水平，達(dá)到節(jié)能增效的目的，為生產(chǎn)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電能量；能耗管理；系統(tǒng)構(gòu)架；功能設(shè)計

1 前言

電能量及能耗管理系統(tǒng)能夠完成生產(chǎn)企業(yè)用電情況的自動采集，并能與其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的有機(jī)相合。根據(jù)用電計劃、用電情況、能耗情況，為優(yōu)化運(yùn)行模式及合理安排生產(chǎn)計劃提供輔助決策，系統(tǒng)的使用能充分提升企業(yè)電能量管理的自動化水平，達(dá)到節(jié)能增效的目的，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及管理效能水平。

電能量及能耗管理系統(tǒng)設(shè)計遵循可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用需求為目標(biāo)。系統(tǒng)設(shè)計采用了Cluster（集群）技術(shù)、三層體系結(jié)構(gòu)及組件技術(shù)、Internet/Intranet及B/S等一系列較新的計算機(jī)技術(shù)，能夠在較大限度上滿足生產(chǎn)企業(yè)電能量及能耗管理的要求。

電能量及能耗管理系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、預(yù)處理，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)完成用電企業(yè)用電量統(tǒng)計、能耗分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，優(yōu)化用電設(shè)備的運(yùn)行模式，輔助用戶完成生產(chǎn)、用電環(huán)節(jié)的計劃制定。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電能量及能耗管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)的設(shè)計思想，分為采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、站控層。

采集層主要完成電氣儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)，由電能表、采集器、集中器構(gòu)成。主要完成電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度量、諧波分量等實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、處理及上送主站。

網(wǎng)絡(luò)傳輸由信號轉(zhuǎn)換設(shè)備、協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線發(fā)射裝置、傳輸電纜等組成。主要完成前端實(shí)時數(shù)據(jù)向站控層傳輸?shù)墓δ堋?/span>

站控層有后臺服務(wù)器，以及服務(wù)層內(nèi)安裝的應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、軟件中間件等。主要完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、加工、分析、處理以及報表管理、能耗分析、輔助決策等功能。

2.2 模塊化功能設(shè)計

系統(tǒng)軟件功能按模塊化設(shè)計，可以根據(jù)應(yīng)用需求對功能模塊進(jìn)行組合調(diào)整，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展及適應(yīng)性，每一層的模塊可以獨(dú)立完成相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)功能不會依賴其他模塊或上一部分模塊，功能模塊故障只會影響局部，不會造成系統(tǒng)的崩潰。

系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)和程序設(shè)計，并且采用三層體系結(jié)構(gòu)和組件化的設(shè)計思想，使系統(tǒng)具有更好的開放性和擴(kuò)展性。

2.3 實(shí)時數(shù)據(jù)庫和商用數(shù)據(jù)庫的有機(jī)結(jié)合

實(shí)時數(shù)據(jù)庫主要用于數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)，存儲原始的采集數(shù)據(jù) ；商用數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)庫表的定義和歷史數(shù)據(jù)表生成及數(shù)據(jù)的存儲。數(shù)據(jù)庫之間的協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)的一致性由專門開發(fā)的數(shù)據(jù)庫管理模塊自動維護(hù)，向外提供統(tǒng)一的訪問接口，在系統(tǒng)中劃分?jǐn)?shù)據(jù)緩沖區(qū)，避免了系統(tǒng)在采集處理數(shù)據(jù)過程中對商用數(shù)據(jù)庫的不必要的頻繁存取，降低了商用數(shù)據(jù)庫的負(fù)載，達(dá)到數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)以及提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能的目的。

在用戶界面中提供數(shù)據(jù)庫設(shè)置參數(shù)，服務(wù)器名、數(shù)據(jù)庫名等，采用列表選擇模式，方便用戶的操作及程序的移植。

2.4 完善的安全管理機(jī)制

數(shù)據(jù)庫劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。系統(tǒng)不允許對原始數(shù)據(jù)做任何改動，所有的數(shù)據(jù)處理編輯工作均在應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中通過授權(quán)方式進(jìn)行，同時所有修改的數(shù)據(jù)均有相應(yīng)的標(biāo)志，具備操作記錄日志備查功能。

2.5 豐富的二次開發(fā)接口

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫存儲過程二次開發(fā)接口。用戶可自行開發(fā)存儲過程實(shí)現(xiàn)對電量數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計和分析，并可將此存儲過程在線掛接到系統(tǒng)中供系統(tǒng)自動調(diào)用。

2.6 良好的通訊適應(yīng)性

前置采集工作站根據(jù)用戶的配置自動選擇不同的通道，如網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號、GPRS 等，支持主備通道，在主通道異常時，自動選擇備用通道，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.7 多種措施保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性

（1）提供斷點(diǎn)自動續(xù)傳功能，對未及時采集到的電量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行自動補(bǔ)采。

（2）提供自動、手工電量原始數(shù)據(jù)修補(bǔ)的手段，所有修改的電量原始數(shù)據(jù)均有標(biāo)記。

（3）對于根據(jù)統(tǒng)計公式計算出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當(dāng)統(tǒng)計量公式的某一分量發(fā)生變化時，系統(tǒng)將自動觸發(fā)該統(tǒng)計量的計算過程，同時也提供手工觸發(fā)的手段，以保證統(tǒng)計數(shù)據(jù)的完整性。

（4）系統(tǒng)中采集的原始電量數(shù)據(jù)帶時標(biāo)，一些相關(guān)參數(shù)，如 CT、PT 變比等，也帶時標(biāo)，系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)時的采集數(shù)據(jù)和參數(shù)計算出任一段時間內(nèi)的一次側(cè)電量數(shù)據(jù)。

（5）所有的統(tǒng)計模型也均帶有時標(biāo)，保證統(tǒng)計數(shù)據(jù)的正確性和連續(xù)性。

（6）系統(tǒng)具有完備的數(shù)據(jù)校驗(yàn)手段，如主校表校核、時段數(shù)據(jù)和總數(shù)據(jù)校核、越限檢查、是否已經(jīng)旁路替代等，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性。

2.8 數(shù)據(jù)的多級存儲及備份

多級存儲 ：前置采集器中保存帶時標(biāo)原始電量數(shù)據(jù)，電量數(shù)據(jù)服務(wù)器中保存至少1年帶時標(biāo)原始電量數(shù)據(jù)及3年的統(tǒng)計電量數(shù)據(jù)。通過移動存儲設(shè)備存儲5年以上的帶時標(biāo)原始電量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計電量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供離線數(shù)據(jù)恢復(fù)查看的功能。

多級備份：整個系統(tǒng)（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序）備份；數(shù)據(jù)庫的完整備份 ；新增數(shù)據(jù)的增量備份 ；區(qū)分不同數(shù)據(jù)類型和時間段的數(shù)據(jù)備份。

2.9 良好的可維護(hù)性

支持遠(yuǎn)程對采集器及變送器（電能表）進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)功能，參數(shù)查詢和下載。同時提供對系統(tǒng)工況的監(jiān)視，對各種異?？梢赃M(jìn)行定制的告警。

2.10 友好的人機(jī)界面

系統(tǒng)可以通過組態(tài)工具在線生成各種潮流圖、接線圖、地理信息、曲線、棒圖、餅圖、工況圖等，組態(tài)編輯及實(shí)時顯示靈活方便的切換，并實(shí)現(xiàn)所見即所得的編輯結(jié)果生成功能。

2.11 功能強(qiáng)大的報表系統(tǒng)

采用與 EXCEL 兼容的報表系統(tǒng)，界面風(fēng)格和操作與EXCEL 類似，方便用戶使用，并且支持報表存儲為 EXCEL文件格式。

報表系統(tǒng)功能強(qiáng)大、制表方便，允許圖形和表格混合制作，圖文并茂，并具有打印預(yù)覽功能。支持報表模板，同時用戶也可靈活定義報表的格式，并使用各種數(shù)學(xué)函數(shù)、統(tǒng)計函數(shù)、時間和日期函數(shù)，從而制作各種復(fù)雜的報表。

報表系統(tǒng)提供根據(jù)管理要求自定義工具，方便用戶自定義報表格式，快捷調(diào)用數(shù)據(jù)庫連接，支持原始數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的任意數(shù)據(jù)開放定制報表。

3 系統(tǒng)功能

3.1 數(shù)據(jù)采集與處理

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集電量數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)（較大需量、瞬時電壓、電流、功率等 YC 信息、通訊中斷、斷相、缺相、失壓、相序等事件信息）。

（2）數(shù)據(jù)采集支持定時召喚和隨時召喚兩種方式。

（3）對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次、二次標(biāo)度轉(zhuǎn)換，原始碼值與工程值線性轉(zhuǎn)換、量綱轉(zhuǎn)換等。

（4）系統(tǒng)將采集的信息分時段、帶時標(biāo)存儲，時段可由人工設(shè)定。

（5）系統(tǒng)可接入不同類型電表及電量采集裝置，適應(yīng)多通道，多通訊規(guī)約的功能，并支持自定義協(xié)議。

（6）系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)修補(bǔ)手段 ：自動數(shù)據(jù)補(bǔ)采和人工歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)采等。

（7）系統(tǒng)支持有線和無線等多種通訊手段采集及傳輸數(shù)據(jù)。

（8）系統(tǒng)有數(shù)據(jù)校核功能，如 ：主備表校核、時段數(shù)據(jù)和總數(shù)據(jù)校核、越限檢查等。

（9）系統(tǒng)方便監(jiān)視通道原始報文、運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)解釋、鏈路狀態(tài)等。

（10）系統(tǒng)支持 GPS 對時和網(wǎng)絡(luò)對時。

（11）支持主備前置終端自動、手工切換。

3.2 設(shè)備狀態(tài)信息

針對大型且重要生產(chǎn)設(shè)備，需較全掌握其運(yùn)行狀態(tài)及健康狀態(tài)，通過設(shè)備現(xiàn)地測控裝置處獲取設(shè)備的溫度、流量、壓力、振動、電流、電壓、功率等參數(shù)，如現(xiàn)地測控裝置所采集的數(shù)據(jù)不全，則應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的采集元件及監(jiān)測裝置，將原始數(shù)據(jù)或統(tǒng)計結(jié)果傳輸?shù)诫娔芰考澳芎墓芾硐到y(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的健康指標(biāo)監(jiān)測，為優(yōu)化運(yùn)行及合理安排生產(chǎn)計劃提供參考。

3.3 旁路代供

系統(tǒng)具備旁路替代功能，將旁邊電量加入被替代線路電量，旁路代供過程處理提供了自動、半自動、手工三種方式，可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況選擇其中的一種或多種的組合。

3.3.1 自動方式

系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前刀閘和開關(guān)狀態(tài)同時結(jié)合電量變化情況，判斷出被代線路以及旁路代起始時間和終止時間，并將相應(yīng)時段旁路電量自動歸算到被代線路。

3.2.2 半自動方式

建立旁路表和代供表的拓?fù)潢P(guān)系，系統(tǒng)定時掃描旁路表的運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)某旁路表電量不為零時，列出時間較優(yōu)匹配的電表名稱和順序并給出參考的起始時間和終止時間。

3.3.3 手工方式

手工輸入旁路代的全部信息，系統(tǒng)根據(jù)輸入信息進(jìn)行旁路代的計算。

3.4 數(shù)據(jù)庫管理

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理包括對歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)庫的管理，歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)庫均支持冗余雙服務(wù)器熱備用機(jī)制，服務(wù)器之間自動保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

3.4.1 實(shí)時數(shù)據(jù)庫

（1）通過數(shù)據(jù)庫管理功能完成數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)維護(hù)及數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)等功能。

（2）B/S 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、用戶界面全局共享，支持接入網(wǎng)絡(luò)的用戶終端完成查詢、調(diào)用、參數(shù)設(shè)置等功能。

（3）具備標(biāo)準(zhǔn) SQL 訪問機(jī)制，方便用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查。

（4）嚴(yán)密的雙服務(wù)器一致性。系統(tǒng)支持不同類型的實(shí)時數(shù)據(jù)庫或同一實(shí)時數(shù)據(jù)庫的備份或鏡像，分布在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。數(shù)據(jù)庫的信息通過人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)置。

3.4.2 數(shù)據(jù)存儲歸檔

存儲的數(shù)據(jù)類型包括：電能量數(shù)據(jù)（如正、反向有功和一、二、三、四象限無功，復(fù)費(fèi)率），瞬時量數(shù)據(jù)（如電壓、電流），失壓、斷相、相序等事件，負(fù)荷曲線，統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

3.4.3 數(shù)據(jù)安全

系統(tǒng)具有完善的用戶權(quán)限管理及訪問機(jī)制，只有授權(quán)用戶才能進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。所有修改都記錄在事件登錄中。系統(tǒng)采用防火墻技術(shù)，以防止*客攻擊電能量及能耗管理系統(tǒng)。

3.4.4 數(shù)據(jù)校驗(yàn)

（1）對計量終端或其它系統(tǒng)傳送來的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性及完整性檢驗(yàn)，對錯誤數(shù)據(jù)及異常數(shù)據(jù)能自動辨識、告警并做出標(biāo)記。

（2）系統(tǒng)提供多種自動或人工的數(shù)據(jù)修補(bǔ)與矯正方法，確保數(shù)據(jù)的正確性、完整性和可用性。同時所有修補(bǔ)數(shù)據(jù)均加以特殊標(biāo)記，確保原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和不可修改性。

（3）數(shù)據(jù)校核可包括主備表校核、時段數(shù)據(jù)和總數(shù)據(jù)校核、越限檢查、是否已經(jīng)旁路替代等。

（4）除了對電量數(shù)據(jù)本身進(jìn)行校驗(yàn)外，對其它相關(guān)信息也進(jìn)行處理，如發(fā)現(xiàn)電表異常（如 PT 失壓，電表內(nèi)部故障等）系統(tǒng)給出告警信息，并對相應(yīng)的電量數(shù)據(jù)置異常標(biāo)記。

3.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)可根據(jù)需要配置節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的服務(wù)程序及相互依賴性，提供對分布式服務(wù)的統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)手段?？筛鶕?jù)系統(tǒng)的配置自動啟動進(jìn)程和關(guān)閉進(jìn)程，保證某些進(jìn)程的連續(xù)不間斷運(yùn)行。系統(tǒng)支持雙網(wǎng)機(jī)制，運(yùn)行時對每個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。同時可對運(yùn)行在各個節(jié)點(diǎn)上的關(guān)鍵的服務(wù)程序進(jìn)行監(jiān)視。能自動查找和定位系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)程序，完成應(yīng)用程序間的通信。

3.6 事件、報警

系統(tǒng)通過聲光報警、消息推送、弱窗、列表、報警打印等手段，對各種異常情況進(jìn)行報警，提示系統(tǒng)運(yùn)行人員及維護(hù)人員及時對故障進(jìn)行檢查及處理。

3.6.1 報警情況

（1）通訊異常 ：推送電能表、采集裝置對主站、采集裝置對電能表的通訊失敗及其原因。

（2）設(shè)備異常 ：包括后臺主站、采集裝置、電能表、傳輸設(shè)備等的軟故障或端口故障提示。

（3）各種事件 ：包括通道的投退、切換等事件 ；采集裝置的重新啟動、關(guān)機(jī)、配置更改、電源故障、單點(diǎn)信息記錄溢出、參數(shù)不匹配、對時等事件 ；電能表失壓、斷相事件等。

（4）遙信變位。

（5）數(shù)據(jù)異常：包括各種數(shù)據(jù)校核越限、母線平衡越限等。

（6）數(shù)據(jù)不全：數(shù)據(jù)庫原始數(shù)據(jù)不全和參加計算數(shù)據(jù)不全。

3.6.2 歷史報警瀏覽

提供較全的報警檢索、查詢、統(tǒng)計及分析功能。

3.7 綜合能耗分析

綜合能耗分析功能通過對各種電量進(jìn)行實(shí)時采集、動態(tài)監(jiān)測、能耗分析、節(jié)能計量、計費(fèi)、成本核算、進(jìn)行行業(yè)對標(biāo)、生成分析報告等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源管理精細(xì)化，促進(jìn)節(jié)能降耗；并實(shí)時監(jiān)控設(shè)備的用電安全，及時向安全管理人員發(fā)送報警信息，指導(dǎo)其開展隱患治理，達(dá)到消除潛在的電氣火災(zāi)危險的目的。

3.8 自動投切

根據(jù)場所、時間區(qū)間、設(shè)備用電負(fù)荷、運(yùn)行時間、運(yùn)行次數(shù)等條件制定用電規(guī)則，在用戶授權(quán)許可的情況下，實(shí)現(xiàn)回路的自動投切，如生產(chǎn)、辦公、路燈照明等按區(qū)域、時段進(jìn)行關(guān)閉或啟動，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.9 統(tǒng)計與計算

（1）能夠?qū)Σ煌己祟愋停ㄓ泄Α㈩l率、電壓、力率）、不同考核單位、分時段的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。

（2）系統(tǒng)根據(jù)要求可計算出上網(wǎng)電量、下網(wǎng)電量和穿越電量。

（3）系統(tǒng)可計算出網(wǎng)損、線損、變損、母線平衡及主備表誤差等。

（4）系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對電量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、評價功能，為電網(wǎng)運(yùn)營提供參考信息，以便及時采取措施調(diào)整供電方式，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（5）系統(tǒng)提供靈活的自定義統(tǒng)計公式手段，定義的公式具有時間效應(yīng)，統(tǒng)計公式除簡單累加外，還可考慮變損系數(shù)等參數(shù)。

（6）系統(tǒng)對計算量分時段帶時標(biāo)的存儲。

3.10 基礎(chǔ)信息管理

系統(tǒng)具備基礎(chǔ)信息管理功能，對各種用電設(shè)備類型、安裝區(qū)域、運(yùn)行參數(shù)等資料進(jìn)行管理，能方便建立、刪除、更改、查詢設(shè)備檔案，方便運(yùn)行人員查詢、統(tǒng)計，為完善及規(guī)范管理及用能分析提供參考。

3.11 報表管理

系統(tǒng)具有全圖形、全漢化的顯示和打印功能的報表軟件，人機(jī)界面良好。系統(tǒng)報表采用與 EXCEL 兼容的圖文表混排報表管理軟件，操作方式和功能均與 EXCEL 類似，并且支持EXCEL 文件和本系統(tǒng)報表文件的相互轉(zhuǎn)換。

3.12 圖形人機(jī)界面

系統(tǒng)提供友好的圖形人機(jī)接口，多窗口技術(shù)可同時顯示多個窗口的圖形，人機(jī)界面的操作及菜單系統(tǒng)風(fēng)格統(tǒng)一，符合企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行習(xí)慣。

系統(tǒng)中可以通過圖形工具生成各種潮流圖、接線圖、曲線、棒圖、地理圖、餅圖、工況圖等。

3.13 WEB瀏覽

系統(tǒng)采用 B/S（瀏覽器 / 服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，提供電量數(shù)據(jù)的WEB 展示功能，并實(shí)現(xiàn)與 SCADA/EMS 系統(tǒng)、MIS 系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換。利用 WEB 瀏覽功能，可以實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布，支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、考核結(jié)算數(shù)據(jù)和市場信息的發(fā)布、檢索等，同時系統(tǒng)提供安全訪問機(jī)制，即系統(tǒng)對不同類型數(shù)據(jù)提供不同的訪問權(quán)限。

系統(tǒng)對向外發(fā)布的信息進(jìn)行過濾和認(rèn)可，以防止機(jī)密信息的泄漏。各用戶對網(wǎng)頁的訪問也需具備有關(guān)的權(quán)限。

4 安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)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，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)?、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(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)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(qiáng)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(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

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、**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?？芍苯訌膭討B(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）。

同比

環(huán)比

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碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M(jìn)行統(tǒng)計，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計算，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)。

7.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實(shí)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(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

7.21運(yùn)維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、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。

7.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災(zāi)隱患報警、能耗超標(biāo)報警、限電報警等，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。支持分級分類報警，可對報警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

7.23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(xiàng)。

7.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內(nèi)各個拓?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)。

7.25容需量報表

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

7.26復(fù)費(fèi)率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)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。

7.27文檔管理

對國標(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。對儀表臺賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

7.28 3D可視化大屏

對場景進(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)場展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點(diǎn)位的自定義綁定。

7.29 3D子系統(tǒng)

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

7.30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(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)測數(shù)據(jù)。

7.31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。

7.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測器、設(shè)備型號、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。

7.33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、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、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

7.34知識產(chǎn)權(quán)證書

8 系統(tǒng)硬件配置

9 結(jié)語

電能量及能耗管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)用電量的實(shí)時采集、數(shù)據(jù)處理、能耗分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明化，并結(jié)合設(shè)備用電計劃及用電情況，對用電回路進(jìn)行自動投切，為達(dá)到節(jié)能降耗指標(biāo)要求，制定合理的運(yùn)行方式，優(yōu)化運(yùn)行模式，提高了生產(chǎn)企業(yè)用電效率，減少浪費(fèi)及損耗。本文僅涉及對智能電能儀表及相關(guān)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，通過對功能的擴(kuò)充，可以方便接入對智能水表、熱量儀表、環(huán)境監(jiān)測終端等的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)綜合性的能耗管理。提高生產(chǎn)企業(yè)的自動化水平及管理效能，達(dá)到實(shí)際意義上的節(jié)能降耗，能為生產(chǎn)企業(yè)帶來可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。

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