安科瑞 鮑靜君

　　摘要：為保證企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標，設(shè)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(luò)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(dǎo)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，伴隨我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展，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)展已成為國家策略和社會共識。根據(jù)國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，到2020年，萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降0.15，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(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前，遠程在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業(yè)還未鋪開，尚未涵蓋到地方政府監(jiān)督管理層，且未專門針對既有鍋爐等設(shè)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(luò)傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預(yù)警平臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)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：1級面向各級生產(chǎn)系統(tǒng)，2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(xué)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(fù)雜、預(yù)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(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。此外，云計算技術(shù)也將改變整個信息產(chǎn)業(yè)的環(huán)境，如基礎(chǔ)設(shè)施、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。

　　2.3 統(tǒng)一平臺層面

　　系統(tǒng)基于管控信息平臺，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(wù)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(shè)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、運行，同時滿足未來擴展需求。在功能方面，采用微服務(wù)方式，包括:能耗動態(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、用能企業(yè)能效對標分析、用能企業(yè)節(jié)能分析及考核、城市能源預(yù)測及預(yù)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)在某用能企業(yè)中的應(yīng)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(yù)測未來消耗趨勢、不能支持優(yōu)化運行。

　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計及實施

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

　　3.3 項目培訓(xùn)、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(shè)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(wù)工作給遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運維體系，服務(wù)團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務(wù)，保證系統(tǒng)問題在15min內(nèi)響應(yīng)、2h內(nèi)出具解決方案。同時，服務(wù)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(yīng)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)，從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調(diào)整，保證節(jié)能優(yōu)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(dǎo)

　　建立公共服務(wù)平臺，實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務(wù)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(yīng)，引導(dǎo)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(yù)測分析

　　在獲取區(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(yù)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(yù)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)耗能，以挖掘潛力，減輕企業(yè)節(jié)能減排壓力。

　　4 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)

　　1.系統(tǒng)概述

　　工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡(luò)通道，搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度，是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實現(xiàn)的一種行之解決方案。

　　能源組成及監(jiān)測內(nèi)容：

圖3 能源組成

圖4 監(jiān)測內(nèi)容

　　用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機、通風(fēng)機等耗電設(shè)備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量，對于大耗電設(shè)備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。

　　配電類：采集6kv/10kv配電開關(guān)設(shè)備、變壓器，狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能等。

　　用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；

　　用氣：煤氣；采集具有485通訊功能燃氣表；

　　環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調(diào)供回水溫度；

　　2.系統(tǒng)框架

圖5 系統(tǒng)框架

　　(1)能源消費管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進行定期錄入和實時采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進行整理存儲，為匯總分析和上報作數(shù)據(jù)支持。

　　(2)能源利用狀況信息報送系統(tǒng)

　　用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊審核，而后上報國家有關(guān)部門。

　　(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)

　　利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對企業(yè)用能狀況進行分析評價，查找問題。為政府節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據(jù)和平臺。

　　(4)決策服務(wù)和專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)

　　系統(tǒng)提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)。對用能企業(yè)的能耗進行科學(xué)、合理的咨詢指導(dǎo)，幫助用能企業(yè)做出及時、正確、可行、解決方案。

　　(5)能耗預(yù)測、能源安全預(yù)警系統(tǒng)

　　通過系統(tǒng)掌握用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預(yù)警提示。

　　在獲取能源使用的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)能耗的預(yù)測分析功能，為政府相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。

　　(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識培訓(xùn)系統(tǒng)：

　　通過該系統(tǒng)平臺，可對省耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標準以及能源基礎(chǔ)知識、能源統(tǒng)計知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。

　　3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預(yù)測和預(yù)警功能。同時通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。

圖6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型

　　5 結(jié)語

　　“面向典型用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺”的建設(shè)是信息化與節(jié)能工作相結(jié)合的可行方式，能提高企業(yè)能源利用率，挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，對提高企業(yè)科學(xué)管理水平具有戰(zhàn)略意義。