淺談企業(yè)能耗管理平臺的建設(shè)與應(yīng)用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在一個企業(yè)中，能耗是企業(yè)正常工作的根本保障，同時也是企業(yè)成本的主要構(gòu)成部分。企業(yè)在相應(yīng)的工作和使用的能耗包括水、電、氣等。過去，由于能耗的消耗占總的企業(yè)成本比例小，更多的強調(diào)安全與保障，對能耗消耗的關(guān)注度不夠，多年以來，企業(yè)的能耗體系或多或少一直存在多種方面的問題。

關(guān)鍵詞：企業(yè)能耗管理；數(shù)據(jù)管理；平臺建設(shè)開發(fā)

1企業(yè)能耗體系存在的問題

多年以來，企業(yè)的能耗體系或多或少一直存在以下方面的問題：

（1）能耗成本核算體系的不健全，成本核算中的能耗成本基于推算或估算。

（2）計量采集手段的落后，人力成本高。

（3）能耗的動態(tài)平衡缺乏統(tǒng)計分析與計算，偏向人工收費，增加人力成本。

（4）能耗調(diào)度都為人工調(diào)度。

2建設(shè)能耗管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模塊與方案

2.1設(shè)計思路

總體架構(gòu)作為能耗管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計規(guī)范建設(shè)總體方案在高層的模型化，為了保證總體架構(gòu)設(shè)計的先進(jìn)性、成熟性和可實施性，在總體架構(gòu)設(shè)計過程中，遵循“業(yè)務(wù)驅(qū)動"的原則，采用業(yè)務(wù)架構(gòu)分析、應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計到系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的三步設(shè)計方法。業(yè)務(wù)架構(gòu)是從營銷管理和服務(wù)角度對業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的過程、環(huán)節(jié)、規(guī)則的細(xì)化、抽象和建模；應(yīng)用架構(gòu)是為了支持業(yè)務(wù)運作的平臺功能藍(lán)圖，是未來平臺功能體系的抽象全視圖；系統(tǒng)架構(gòu)是目標(biāo)平臺體系的藍(lán)圖，是整體解決方案的模型化，系統(tǒng)架構(gòu)主要體現(xiàn)了需要建設(shè)的平臺、平臺實現(xiàn)的技術(shù)采用，以及需要哪些基礎(chǔ)架構(gòu)來支持平臺的實現(xiàn)。三步設(shè)計方法通過業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)劃，建立了從業(yè)務(wù)到平臺的有形、科學(xué)的方法，保證業(yè)務(wù)能夠得到平臺支撐。這是一種可以延續(xù)和擴展的方法，不是一次性的過程，而是可指導(dǎo)未來持續(xù)的規(guī)劃和分析不斷完善的一種方法。

2.2總體框架

基礎(chǔ)功能平臺、能耗管理分析平臺、配電監(jiān)控管理系統(tǒng)、租戶計量收費平臺、支付管理平臺、移動端平臺。

2.2.1基礎(chǔ)功能平臺

門戶管理、權(quán)限設(shè)置、用戶管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集、基礎(chǔ)報表、信息發(fā)布、報警管理等

2.2.2能耗管理分析平臺

（1）功能概述能耗管理分析平臺是以能耗采集技術(shù)為基礎(chǔ)，對耗能企業(yè)和公共機構(gòu)的能耗及能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進(jìn)行實時上傳，并進(jìn)行實時處理、集中監(jiān)視、及時存儲，可以對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、能效評價和統(tǒng)一發(fā)布的智能化信息系統(tǒng)平臺。是和企業(yè)管理部門掌握分析企業(yè)用能情況、制定能耗規(guī)劃的決策依據(jù)，同時對于提高企業(yè)的節(jié)能增效具有重要作用。

（2）平臺特點

1）數(shù)據(jù)自動采集，多協(xié)議數(shù)據(jù)接入；

2）平臺通過數(shù)據(jù)采集器自動采集現(xiàn)場儀表的能耗數(shù)據(jù)信息，為能耗信息管理提供原始數(shù)據(jù)。支持多協(xié)議類型數(shù)據(jù)接入，同時在斷網(wǎng)情況下，平臺采用的數(shù)據(jù)采集器可繼續(xù)采集數(shù)據(jù)并保存在本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后即可上傳至主存儲設(shè)備中。大大節(jié)約人力成本的同時，確保能耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及完整性；

3）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通；

4）平臺建設(shè)遵循相關(guān)規(guī)范，如設(shè)備技術(shù)規(guī)范、設(shè)備檢測規(guī)范、接口協(xié)議規(guī)范、數(shù)據(jù)定義規(guī)范、能耗品種采集規(guī)范、安全規(guī)范等。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)不僅實現(xiàn)了與、省級能耗監(jiān)測平臺無縫對接，還促進(jìn)了平臺間數(shù)據(jù)共享，避免重復(fù)采集數(shù)據(jù)，增加用能單位負(fù)擔(dān)；

5）平臺遵循模塊化開發(fā)，適用范圍廣；

6）平臺所有應(yīng)用都嚴(yán)格遵循模塊化開發(fā)，具有獨立性、松耦合、可拆卸、易維護(hù)等特點。客戶可以根據(jù)自己實際需求，自主選擇相應(yīng)的模塊部署到自己的平臺上，并按應(yīng)用模塊支付費用。同時，我們還會持續(xù)地對應(yīng)用進(jìn)行擴展、完善，不定期對平臺進(jìn)行升級；

7）大數(shù)據(jù)分析，輔助決策；

8）平臺詳盡的數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計與多維度的分析預(yù)測，為企業(yè)決策層摸清能耗底數(shù)、開展節(jié)能形勢分析及預(yù)測預(yù)警、提高節(jié)能宏觀調(diào)控能力、實現(xiàn)能耗消費總量和強度“雙控"目標(biāo)任務(wù)、用能權(quán)交易、碳排放權(quán)交易、能耗計量管理、培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；

9）智能報表，用能單位能耗管理利刃；

10）平臺以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)，以用能單位主要用能設(shè)備為對象，分析用能單位生產(chǎn)能耗消耗情況，使用能單位管理者了解用能單位能耗消耗構(gòu)成情況，幫助用能單位查找能耗使用過程中的漏洞和不合理情況；

11）能耗實時監(jiān)測，多通道發(fā)布預(yù)警；

2.3配電監(jiān)控管理平臺

配電監(jiān)控管理平臺可以建立供電網(wǎng)絡(luò)仿真模型，模擬配電網(wǎng)絡(luò)運行，監(jiān)測故障，實現(xiàn)配電室無人值班。配電監(jiān)控管理平臺在配電發(fā)生故障時，能在zui快的時間內(nèi)切除故障，保護(hù)一次設(shè)備，縮小停電范圍;對于發(fā)生故障的部分，能協(xié)助運行人員分析故障原因，快速查找和排除故障，盡量縮短故障停電時間，保證辦公及生產(chǎn)的穩(wěn)定與持續(xù)。對于有備用電源或者備用設(shè)備的場合，發(fā)生故障時還能在極短的時間內(nèi)有選擇性的自動使用備用電源或者設(shè)備，提高平臺供電可靠性。

平臺特點：

1）強大的數(shù)據(jù)采集

遙測量：電壓、電流、有功、無功、電能等；

遙信量：開關(guān)狀態(tài)、刀閘位置、保護(hù)動作信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等；

脈沖量：電度量、諧波、時間量、設(shè)備參數(shù)、保護(hù)定值等；

非電量：溫度、壓力、濕度、防盜報警等。

2）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視監(jiān)測設(shè)備層表計或保護(hù)裝置等的通訊狀態(tài)；

監(jiān)測主機（備用機）的運行狀態(tài)，包括CPU負(fù)載、CPU工作溫度、硬盤空間、運行時間等；

監(jiān)測主電源及UPS的運行狀態(tài)，UPS剩余電量不足時發(fā)出告警。

3）可靠的報警信息

可以對導(dǎo)致設(shè)備故障和停機的潛在故障發(fā)出報警信息；

可以設(shè)置針對電量越限、電力質(zhì)量事件發(fā)生，或設(shè)備狀態(tài)變化的情況觸發(fā)報警；

當(dāng)產(chǎn)生報警時，可自動彈出出報警窗口，列表顯示報警信息。

4）詳盡的事件記錄

記錄所有系統(tǒng)事件、報警事件、操作事件；

可對事件記錄進(jìn)行查詢篩選、打印、導(dǎo)出成Excel格式文件等操作；

事件記錄正確率≥99.9999%。

5）豐富的圖形界面

可以根據(jù)用戶的需要，配置電網(wǎng)關(guān)口圖、負(fù)荷表格、曲線棒圖、電氣主接線圖、按電壓等級的分接線圖、實時數(shù)據(jù)表格，系統(tǒng)運行工況圖等圖形界面；

可以將數(shù)據(jù)自動繪制成各種曲線、棒圖、餅圖，方便觀察比較；

可以使用動畫模擬的方式實時模擬現(xiàn)場設(shè)備的動作情況，或者通過動畫來仿真的操作各種設(shè)備，形象直觀。

2.4租戶計量收費平臺

租戶計量收費平臺支持智能電表、智能水表、空調(diào)系統(tǒng)的計量收費，系統(tǒng)支持定時自動采集、自動補召、人工補召、實時召讀；多規(guī)約、多信道支持；通信加密傳輸、報文數(shù)字簽名。

平臺特點：

系統(tǒng)支持多種模式的繳費：物業(yè)繳費網(wǎng)點、柜式自助繳費終端、移動POS繳費終端、移動端手機（微信、支付寶、APP）、企業(yè)網(wǎng)銀繳費、自助繳費屏掃碼、充值卡。

2.5支付管理平臺系統(tǒng)

能夠靈活配置收款賬戶信息（支付渠道），提供了嚴(yán)格的信息加密機制。

平臺特點：

一個API接口，支持多平臺多場景接入支付功能，輕松實現(xiàn)企業(yè)多項目多帳戶資金管理。

2.6移動端平臺

能耗管理系統(tǒng)支持微信公眾號、支付寶程序。用戶可以通過移動端方便的實現(xiàn)，用戶注冊、設(shè)備綁定、數(shù)據(jù)查詢、帳單查詢、報表查詢、充值繳費等功能。

移動端平臺建設(shè)的模式和要求：

微信公眾號、支付寶程序：

1）客戶自建微信公眾號，軟件開發(fā)公司提供數(shù)據(jù)接口，配合系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2）軟件開發(fā)公司負(fù)責(zé)建設(shè)客戶微信公眾號。

客戶需提供：

1）服務(wù)器：固定IP、帶寬4M、內(nèi)核4核8G、系統(tǒng)盤100G、數(shù)據(jù)盤1T，

2）使用管理人員電腦：固定IP、帶寬4M、內(nèi)核4核8G、系統(tǒng)盤50G、數(shù)據(jù)盤500G，

3）微信端或支付寶端：開通支付、公眾號、開放平臺、商戶平臺功能，并提供以上平臺的帳號密碼。

3 安科瑞企業(yè)能源管控云平臺介紹

3.1 系統(tǒng)概述

安科瑞企業(yè)能源管理平臺采用自動化、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、用能預(yù)測、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，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。

3.2 應(yīng)用場所：

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(yè)、木材、

化學(xué)原料以及機電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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。

3.4平臺功能

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)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(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)。

（1）平臺首頁

展示企業(yè)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。

（2）實時監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。

（3）變壓器監(jiān)控

展示各變壓器的負(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。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出合適的運行模式。根據(jù)合適的運行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

（4）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。

（5）產(chǎn)品及產(chǎn)品單耗

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。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。

（6）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。

（7）運行監(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。

（8）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)備運行情況、運維情況等進(jìn)行多方面的統(tǒng)計分析，讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運行情況，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，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

（9）能耗設(shè)備用能

耗能設(shè)備大數(shù)據(jù)分析:用相關(guān)數(shù)據(jù)分析建立能耗大戶相應(yīng)能效比模型，實時監(jiān)測各個關(guān)鍵因子，隨時診斷調(diào)整相關(guān)參數(shù)，讓能效比維持在較高的效率運轉(zhuǎn)。通過對相關(guān)能源標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)進(jìn)行跟蹤比對，建立不同時間段的供能模型。

（10）運維管理

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)備運維管理，方便運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。

（11）手機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、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測、運行監(jiān)視、異常報警等。

3.5 能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型

本方案從企業(yè)的基本情況出發(fā)，結(jié)合項目實踐經(jīng)驗，提出建設(shè)能 耗管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模塊與方案。本方案采用企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的能耗數(shù) 據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)查看，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)，提升公 司的能效管理能力，租戶的計量收費，能耗統(tǒng)計與節(jié)能分析等。

參考文獻(xiàn)

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