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

瀏覽次數(shù)：182更新時(shí)間：2024-11-15

摘要：隨著能源問題的日益突出和企業(yè)對節(jié)能減排需求的不斷增加，企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用成為了實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理的關(guān)鍵。本文首先闡述了企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要性，接著詳細(xì)分析了其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理與存儲(chǔ)等方面，然后探討了該系統(tǒng)在企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的成效以及面臨的挑戰(zhàn)，最后對其未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 引言

能源是企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)的能源管理方式往往較為粗放，難以準(zhǔn)確掌握能源消耗的實(shí)時(shí)情況以及挖掘節(jié)能潛力。企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)，為企業(yè)提供了一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面監(jiān)測能源消耗的有效手段，有助于企業(yè)提升能源管理水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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

2.1 實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管理
通過對各類能源消耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，企業(yè)能夠精確了解不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設(shè)備的能耗狀況，從而有針對性地制定節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)能源的精細(xì)化調(diào)配和管理。

2.2 挖掘節(jié)能潛力
系統(tǒng)能夠分析歷史能耗數(shù)據(jù)，找出能源浪費(fèi)的環(huán)節(jié)和時(shí)段，為企業(yè)開展節(jié)能改造、優(yōu)化生產(chǎn)流程等提供有力依據(jù)，有效挖掘節(jié)能潛力。

2.3 滿足政策要求
近年來，國家對企業(yè)節(jié)能減排提出了嚴(yán)格要求，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用有助于企業(yè)滿足相關(guān)政策法規(guī)的規(guī)定，避免因能耗超標(biāo)而面臨的處罰。

3 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(jì)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(dòng)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(shí)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(shí)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(cuò)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(jì)分析、趨勢分析、相關(guān)性分析等。統(tǒng)計(jì)分析可得出不同時(shí)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(chǔ)

3.4.1存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(bào)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(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全量或增量備份，存儲(chǔ)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(shí)，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(shí)監(jiān)控

企業(yè)管理人員可通過系統(tǒng)的可視化界面實(shí)時(shí)查看各生產(chǎn)車間、設(shè)備的能源消耗情況，包括當(dāng)前能耗值、能耗變化曲線等。一旦發(fā)現(xiàn)能耗異常升高，可及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行排查和處理，避免能源的過度浪費(fèi)。

4.2節(jié)能評估與改造

利用系統(tǒng)積累的歷史能耗數(shù)據(jù)，企業(yè)可以開展節(jié)能評估。通過對比不同時(shí)期、不同方案下的能耗情況，確定節(jié)能改造項(xiàng)目的成效。例如，某企業(yè)對某生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了節(jié)能改造后，通過能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)對比改造前后的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備能耗降低了 20%，證明了改造的有效性。

4.3能源成本核算

系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)各類能源的消耗總量，結(jié)合能源單價(jià)，可精確計(jì)算出企業(yè)的能源成本。這有助于企業(yè)進(jìn)行成本控制，合理制定能源采購計(jì)劃，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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(jiǎng)勵(lì)，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(tái)通訊，平臺(tái)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(hào)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(tái)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(dòng)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(chǔ)，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(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)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(tái)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(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：