摘要：隨著國家節(jié)能政策不斷出臺(tái)，企業(yè)節(jié)能減排的壓力逐年增加，加強(qiáng)對(duì)企業(yè)能源利用狀況、任務(wù)指標(biāo)完成情況動(dòng)態(tài)跟蹤勢在必行。該文從需求分析、設(shè)計(jì)思想、功能架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)到功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用、應(yīng)用效果等方面介紹了某煤層氣企業(yè)建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)全過程，對(duì)其他能源公司建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；煤層氣企業(yè)；能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；能源管理

隨著節(jié)能工作向系統(tǒng)化、精細(xì)化、信息化方向發(fā)展，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段深挖、細(xì)挖節(jié)能潛力成為必然趨勢。為此國家從“十二五"開始建設(shè)覆蓋全國一萬多家重要用能單位的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可整體、準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握全國和分地區(qū)、分行業(yè)能源消費(fèi)總量及其構(gòu)成，提高節(jié)能宏觀調(diào)控的針對(duì)性和有效性。2017年9月和2021年9月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)、市場監(jiān)管總局先后印發(fā)《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》、《關(guān)于加快推進(jìn)重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》、《*能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》，要求采用“國家平臺(tái)＋省級(jí)平臺(tái)＋重要用能單位接入端系統(tǒng)"的架構(gòu)，加快推進(jìn)重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，是推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、深化創(chuàng)新節(jié)能工作的必然選擇，是企業(yè)進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力、提高能源管理精細(xì)化水平的客觀需要，也有利于培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 案例企業(yè)能耗現(xiàn)狀及問題

案例企業(yè)所消耗的能源包括煤層氣、電力、柴油、汽油和新水；其中，電力和新水是公司購入的主要能源。煤層氣全部是自產(chǎn)自用，主要用于氣動(dòng)機(jī)及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組；柴油主要用于柴油發(fā)電機(jī)組；電力大部分為外購所得，主要為生產(chǎn)生活供電，少部分通過燃?xì)獍l(fā)電獲得；新水通過市政管網(wǎng)供應(yīng)；汽油為日常辦公車輛所使用。用能系統(tǒng)如圖1所示。

目前案例企業(yè)能源管理相對(duì)粗放，在能源管理過程中存在一些問題：1）時(shí)間數(shù)據(jù)以月度為主，粒度不足。部分能流數(shù)據(jù)未進(jìn)行時(shí)間精細(xì)化分析，且受人為因素影響顯著，不利于實(shí)時(shí)監(jiān)管。2）空間數(shù)據(jù)以全廠級(jí)為主，粒度不足。案例企業(yè)上報(bào)的數(shù)據(jù)多為全廠級(jí)別的能耗數(shù)據(jù)，重要能耗數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確到采氣廠和單井，不能滿足能耗對(duì)比對(duì)標(biāo)分析。3）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量問題。手工填報(bào)可能存在錄入錯(cuò)誤、月度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差，缺少指標(biāo)優(yōu)劣評(píng)估依據(jù)。

圖1 用能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 需求分析

2.1 國家要求

根據(jù)《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（實(shí)行）》，全國重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)包括國家、區(qū)域兩級(jí)數(shù)據(jù)點(diǎn)，將同時(shí)接收用能單位上傳的能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。能源總量指標(biāo)等逐日采集上傳的數(shù)據(jù)包括日指標(biāo)和實(shí)時(shí)指標(biāo)兩類。每日指標(biāo)為00:00～24:00企業(yè)的能源總量指標(biāo)；對(duì)于在線采集的數(shù)據(jù)，一般要求同時(shí)采集上傳實(shí)時(shí)指標(biāo)，實(shí)時(shí)指標(biāo)為每間隔15分鐘采集一次的能源消耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并保存在本地，在規(guī)定的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間與每日上報(bào)數(shù)據(jù)打包后一同上傳到政府系統(tǒng)平臺(tái)。

2.2 企業(yè)需求

目前案例企業(yè)能源管理相對(duì)粗放，因此需要建設(shè)自身的能源管理系統(tǒng)，采用信息化、自動(dòng)化技術(shù)集成企業(yè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、分析處理和管理等功能，從而提高能源利用效率完成節(jié)能任務(wù)目標(biāo)。

3 設(shè)計(jì)要求

3.1 可用性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要充分考慮整個(gè)工程環(huán)境中的不同因素，以保證在現(xiàn)場安裝調(diào)試后系統(tǒng)能夠立即穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

3.2 可維護(hù)性

系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)備便于維護(hù)，各部件都具有自檢和聯(lián)機(jī)診斷校驗(yàn)的能力。軟件有備份，便于工程師安裝啟動(dòng)，應(yīng)用程序易于擴(kuò)充，數(shù)據(jù)庫存取為用戶程序留有接口并提供二次開發(fā)的數(shù)據(jù)庫資料，便于用戶自行編制的程序加入系統(tǒng)中運(yùn)行。

3.3 容錯(cuò)能力

軟、硬件設(shè)備具有良好的容錯(cuò)能力。當(dāng)各軟、硬件功能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的通訊出錯(cuò)，以及當(dāng)運(yùn)行人員或工程師在操作過程中發(fā)生一般性錯(cuò)誤時(shí)，均不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；對(duì)意外情況引起的故障，系統(tǒng)具備恢復(fù)能力。

3.4 安全性

軟、硬件設(shè)備的運(yùn)行均不會(huì)危及變電所的安全穩(wěn)定運(yùn)行和工作人員的安全。軟件系統(tǒng)各程序模塊交互接口均采用參數(shù)編碼加密處理和參數(shù)有效性驗(yàn)證處理、防SQL注入檢測的技術(shù)確保系統(tǒng)安全正常運(yùn)行。通過加裝網(wǎng)絡(luò)防火墻對(duì)系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)及其通訊端口進(jìn)行集中管理，盡可能程序減低病毒入侵和破壞。用戶訪問系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)采用嚴(yán)格的用戶角色分級(jí)授權(quán)管理，登錄用戶僅能夠查看對(duì)應(yīng)的授權(quán)方案功能和數(shù)據(jù)。確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問的安全性和合法性。

4 總體設(shè)計(jì)

4.1 總體架構(gòu)

如圖2所示，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)分為四個(gè)層次，底層為數(shù)據(jù)采集層，包括OPC協(xié)議、Modbus協(xié)議、串口協(xié)議、數(shù)據(jù)庫采集或第三方系統(tǒng)采集等。在采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)清洗及數(shù)據(jù)治理使數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)加工計(jì)算，形成方便應(yīng)用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、時(shí)序數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立微服務(wù)平臺(tái)，提供統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)入口，進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)證，注冊(cè)點(diǎn)對(duì)所有的API統(tǒng)一管理，配置點(diǎn)保存所有的配置數(shù)據(jù)，提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)，為應(yīng)用層提供支持。在平臺(tái)服務(wù)層上為應(yīng)用服務(wù)層，創(chuàng)建了豐富的應(yīng)用服務(wù)，包括用戶登錄，權(quán)限管理，設(shè)備管理，數(shù)據(jù)可視化服務(wù)綜合展示，能源綜合管理，能耗實(shí)績管理，能源報(bào)表管理等等。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

如圖 3 所示，整個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)主要包含工控網(wǎng)、數(shù)采網(wǎng)、辦公網(wǎng)、政府專線。工控網(wǎng)主要負(fù)責(zé)電力、DCS等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊，無法接入現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)的儀表、未連入電力后臺(tái)的電能表、地理位置偏僻不方便聯(lián)網(wǎng)的儀表，通過 DTU 連接儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)采網(wǎng)包含WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工作站等硬件設(shè)施，主要負(fù)責(zé)工控網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用等數(shù)據(jù)服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)部署在辦公網(wǎng)上，通過Web應(yīng)用服務(wù)器以B/和S架構(gòu)形式進(jìn)行發(fā)布，上級(jí)公司和公司用戶通過瀏覽器連接辦公網(wǎng)進(jìn)行訪問和使用。為保證數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的安全性，公司通過端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)專線向國家平臺(tái)發(fā)送相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)，并根據(jù)政府要求與政府平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，滿足國家和地方政府能源監(jiān)管需求。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)

4.3 功能架構(gòu)

如圖4所示，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基于過程信息集成平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，可以方便地配置所需要的功能和特性，能很大限度地開發(fā)適應(yīng)企業(yè)自身特點(diǎn)的系統(tǒng)。其功能架構(gòu)主要分為儀表采集層、第三方系統(tǒng)層、應(yīng)用層、管理層。儀表采集層由流量計(jì)、電能表、壓力表等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)施組成，主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的采集工作；第三方系統(tǒng)層主要由中控DCS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)施等組成，主要實(shí)現(xiàn)第三方系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接口、傳輸協(xié)議、維持系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定；應(yīng)用層為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息、計(jì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與歸檔，報(bào)表、圖形等數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)測、信息管理等功能，支持能源及生產(chǎn)調(diào)度人員、管理人員、決策人員的業(yè)務(wù)需求；管理層用戶為上級(jí)公司和國家管理平臺(tái)，為其能源監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。

圖4 系統(tǒng)功能架構(gòu)

5 功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用

5.1 綜合展示

綜合展示基于各類指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為用戶提供全過程多維度、多角度的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)綜合展示。通過該模塊，上級(jí)公司用戶能夠方便直觀地瀏覽目前的能源消耗總量、各類能源消耗量以及下屬分公司關(guān)鍵指標(biāo)使用情況。包括當(dāng)月累計(jì)和全年時(shí)間粒度的油氣總產(chǎn)量、累計(jì)綜合能耗和累計(jì)碳排放量的數(shù)據(jù)展示，以及基于GIS地圖的各下屬分公司的關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比。

5.2 能源計(jì)劃與實(shí)績

根據(jù)年度節(jié)能計(jì)劃，將能耗指標(biāo)逐級(jí)分解、落實(shí)到下屬各分公司。上級(jí)公司結(jié)合政府和自有要求配置目標(biāo)指標(biāo)并輸入系統(tǒng)。能源指標(biāo)參數(shù)包括綜合能耗、碳排放量、新水用量、節(jié)能量、節(jié)水量、單位油氣生產(chǎn)能耗、單位油氣生產(chǎn)水耗七個(gè)指標(biāo)。能源實(shí)績管理指標(biāo)參數(shù)包括綜合能耗、碳排放量、新水用量、節(jié)能量、節(jié)水量、單位油氣生產(chǎn)能耗、單位油氣生產(chǎn)水耗七個(gè)指標(biāo)。

5.3 能耗統(tǒng)計(jì)管理

集中展示公司的總能耗產(chǎn)量、節(jié)能 /節(jié)水量統(tǒng)計(jì)、分類能耗統(tǒng)計(jì)，并可按照時(shí)間、介質(zhì)種類、分公司構(gòu)成等多個(gè)維度需求生成表格、餅圖等合理的可視化展示內(nèi)容。頁面可按照年度和月度選擇查詢并進(jìn)行可視化展示和對(duì)比。

5.4 能耗數(shù)據(jù)預(yù)測

基于能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，選用合理的時(shí)間序列建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的預(yù)測，并根據(jù)實(shí)際情況不斷學(xué)習(xí)修正。

5.5 對(duì)標(biāo)分析

如圖5所示，以采氣廠為單位，橫向?qū)?biāo)“單位開采量電耗"、“單位外輸量電耗"、“單位開采量綜合能耗"、“單位外輸量綜合能耗"等關(guān)鍵指標(biāo)。

以同類重要耗能設(shè)備為主體，橫向?qū)?biāo)設(shè)備的運(yùn)行效率和主要能效參數(shù)，并可根據(jù)相似工況設(shè)置各區(qū)域的“特殊值"等數(shù)值的方式與實(shí)際情況形成對(duì)比。

5.6 集氣站監(jiān)測

實(shí)現(xiàn)集氣站內(nèi)煤層氣關(guān)鍵點(diǎn)處溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的監(jiān)測。實(shí)現(xiàn)集氣站內(nèi)透平壓縮機(jī)能效參數(shù)及能耗參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

圖5 采氣廠對(duì)標(biāo)

6 應(yīng)用成效

（1）提升了能源數(shù)據(jù)時(shí)間顆粒度。案例企業(yè)能耗數(shù)據(jù)顆粒度由月度數(shù)據(jù)精細(xì)到分鐘級(jí)，重要耗能設(shè)備甚至到秒級(jí)，能耗數(shù)據(jù)采集更加有效，提高了案例企業(yè)節(jié)能工作的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

（2）提升了能耗數(shù)據(jù)空間粒度。案例企業(yè)能耗數(shù)據(jù)空間粒度大大提升，數(shù)據(jù)采集粒度可到單井，擴(kuò)大了案例企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測范圍。

（3）提高了能耗數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。案例企業(yè)通過自動(dòng)采集大部分實(shí)物量并相應(yīng)計(jì)算能耗數(shù)據(jù)，提升了能耗數(shù)據(jù)時(shí)效性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

7 后續(xù)改進(jìn)思路

案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身用能監(jiān)管要求，但生產(chǎn)工藝、耗能設(shè)備等能量優(yōu)化還存在空白，仍需長期的實(shí)踐應(yīng)用和不斷*。案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)二期建設(shè)將以能量優(yōu)化為抓手，利用有效的數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)和控制優(yōu)化技術(shù)，提升能源數(shù)據(jù)的使用水平，建立能源系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的有效支撐，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

8 安科瑞企業(yè)能耗管理系統(tǒng)介紹

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)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(dòng)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(duì)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(jì)、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(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

9 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)。

10 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：

11 系統(tǒng)功能

平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)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(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時(shí)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)。

11.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開云平臺(tái)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。

11.2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。

11.3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(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

11.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快的掌握點(diǎn)位的報(bào)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(shí)監(jiān)控：對(duì)于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對(duì)水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗報(bào)警提示等；

• 配電圖：將配電房真實(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

• 實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)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(shí)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(duì)能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對(duì)報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對(duì)報(bào)警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗等報(bào)警提示；

11.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實(shí)時(shí)掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

11.6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(duì)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。

11.7儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控

展示各個(gè)水電氣儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

11.8能源中控

將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個(gè)看板中，能從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

11.9用能統(tǒng)計(jì)

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(shí)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(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，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)。

11.10分析成本

統(tǒng)計(jì)各個(gè)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)。

11.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)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(shí)將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標(biāo)對(duì)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。

11.12績效分析

對(duì)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(shí)段績效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)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(píng)定能源消耗是否合理。

11.13運(yùn)行監(jiān)測

系統(tǒng)對(duì)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?dòng)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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

11.14自定義能耗報(bào)表

用戶可通過自定義報(bào)表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報(bào)表，查看企業(yè)各個(gè)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(bào)表，支持導(dǎo)出報(bào)表。

11.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對(duì)比分析，包括分時(shí)段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時(shí)段、分項(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計(jì)圖形對(duì)比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

11.16分析報(bào)告

以年、月、日對(duì)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(jì)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(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

11.17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(shí)解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

11.18線損分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時(shí)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(shí)進(jìn)行干預(yù)。

11.19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(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對(duì)單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計(jì)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)。

11.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實(shí)時(shí)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。

11.21運(yùn)維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計(jì)劃、派工、消缺、報(bào)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(jì)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(bào)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。

11.22報(bào)警管理

針對(duì)于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報(bào)警、電氣火災(zāi)隱患報(bào)警、能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)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(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

11.23能耗抄表

可自定義時(shí)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)。

11.24能耗分析自定義時(shí)間抄表

可自定義時(shí)間段內(nèi)各個(gè)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)。

11.25容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量價(jià)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)。

11.26復(fù)費(fèi)率報(bào)表

對(duì)尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為企業(yè)分時(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

11.27文檔管理

對(duì)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(duì)儀表臺(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

11.28 3D可視化大屏

對(duì)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。

11.29 3D子系統(tǒng)

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

11.30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)。

11.31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(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

11.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測器、設(shè)備型號(hào)、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。

11.33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(duì)、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(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

11.34知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

12 系統(tǒng)硬件配置

13 結(jié)論

案例企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了煤層氣田用能實(shí)時(shí)監(jiān)測、能源綜合管理、多維指標(biāo)對(duì)標(biāo)、報(bào)表管理等功能，滿足地方政府和上級(jí)公司要求。未來能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)需要與國家“碳達(dá)峰、碳中和"國家戰(zhàn)略深度融合，深挖數(shù)據(jù)價(jià)值，科學(xué)合理配置能源，助力國家“雙碳"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王永昌等.煤層氣企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].石油石化綠色低碳,2022,7(5):74-78.

[2]《重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》（發(fā)改環(huán)資〔2017〕1711號(hào)）

[3]《關(guān)于加快推進(jìn)重要用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》（發(fā)改辦環(huán)資〔2019〕424號(hào)）

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與選型手冊(cè).2022.05版.