能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺的設(shè)計

（1.重慶郵電大學(xué)教育信息化辦公室，重慶 400065；2.重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院，重慶 400065）

[摘 要] 為了能源計量檢測與能效評估在“十三五”能源規(guī)劃中更好地發(fā)展，以能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺為研究對象，基于多系統(tǒng)集成研發(fā)方法，設(shè)計了能源計量檢測、能耗監(jiān)測、能效評估、節(jié)能方案制訂、節(jié)能改造等多服務(wù)的能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺。

[關(guān) 鍵 詞] 能源計量；能效評估；節(jié)能改造；數(shù)據(jù)采集

[中圖分類號] F206，TP309 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）06-0068-02

2016年工信部印發(fā)了關(guān)于《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016～2020年）》（以下簡稱《規(guī)劃》），而提升能源利用效率，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)約發(fā)展是《規(guī)劃》的主要任務(wù)之一，其中以能源管理體系建設(shè)為核心，以搭建公共服務(wù)平臺為手段，從而提高工業(yè)能源利用效率。同時，在國家能源局印發(fā)2016年能源工作指導(dǎo)意見中將能源消費(fèi)總量控制列為重點(diǎn)。所以，能源計量檢測和能效評估相關(guān)服務(wù)工作刻不容緩。

近幾年在國家能源計量指導(dǎo)意見和政府倡導(dǎo)下，福建、蘇州、山東等省、市陸續(xù)開展了能源計量工作的研究和能源計量檢測平臺的搭建。其中以國家城市能源計量中心（福建）為代表的檢測平臺已初具規(guī)模，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但只是針對用能設(shè)備進(jìn)行評估檢測，并沒有給出具體的節(jié)能方案，經(jīng)濟(jì)效益有所局限。其他城市如浙江也已經(jīng)成立了能源計量測試技術(shù)研究中心，如銀江股份有限公司也搭建了能源計量檢測管理系統(tǒng)平臺，但各系統(tǒng)平臺都有各自的局限性，或是計量管理制度執(zhí)行不嚴(yán)格導(dǎo)致能效服務(wù)管理水平落后，或是只是針對單個校園和單個小區(qū)檢測管理，服務(wù)范圍有限。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

本文多系統(tǒng)集成的“能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺”，提供能源計量檢測、能耗監(jiān)測、能效評估、節(jié)能方案制訂、節(jié)能改造等服務(wù)。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：

能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)管理層組成。計量器具將采集到的能耗數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳到企業(yè)能源管理中心，能耗企業(yè)事業(yè)單位能源信息管理系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)對各企業(yè)能源進(jìn)行監(jiān)控與管理。

二、各服務(wù)功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)

（一）高可靠的能耗數(shù)據(jù)采集和動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

開發(fā)高可靠的能耗數(shù)據(jù)采集和動態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)高可靠的采集與實(shí)時顯示，開發(fā)高可靠性的能耗數(shù)據(jù)采集的工業(yè)以太網(wǎng)、傳感網(wǎng)系統(tǒng)，其中包括工業(yè)以太網(wǎng)、傳感網(wǎng)的通信協(xié)議和硬件，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的可靠采集。

結(jié)合工業(yè)無線通信協(xié)議棧方面的技術(shù)優(yōu)勢，將跳信道、時間同步、信道接入和狀態(tài)檢測、超幀調(diào)度引擎及協(xié)議快速處理等工業(yè)無線通信需要的專用技術(shù)，從而提高工業(yè)無線通信的實(shí)時性與確定性、可靠性與環(huán)境適應(yīng)性，滿足能源計量檢測與能效評估服務(wù)自動化應(yīng)用環(huán)境對無線通信技術(shù)的需求。

數(shù)據(jù)采集功能除了采集實(shí)時數(shù)據(jù)，還要判斷對接收來自數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行合法驗證。同時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠處理大量的并發(fā)數(shù)據(jù)請求，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行異步處理，主要包括兩個方面：一方面是保存原始數(shù)據(jù)，另一方面是對接收到的數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)置規(guī)則路由到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理。

動態(tài)監(jiān)測功能對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，通過圖表或者動態(tài)圖的方式將能耗數(shù)據(jù)生動展示出來，同時根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果為系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行、節(jié)能改造提供幫助。高可靠的能耗數(shù)據(jù)采集和動態(tài)監(jiān)測軟件還需監(jiān)測檢測系統(tǒng)和能耗計量器具支持7*24小時運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)測管理系統(tǒng)的窗口實(shí)時顯示出現(xiàn)異常設(shè)備的信息以及服務(wù)軟件的狀態(tài)信息，同時將異常信息發(fā)送至管理員郵箱或手機(jī)上。

（二）能耗計量分析統(tǒng)計子系統(tǒng)

能耗計量分析統(tǒng)計子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)耗能企事業(yè)單位自身的能耗分析和統(tǒng)計。系統(tǒng)根據(jù)能源計量器具的安裝情況，構(gòu)造合適的用能模型，將采集到的原始數(shù)據(jù)輸入用能模型中，用能模型結(jié)合合能耗企事業(yè)單位能耗分項計量設(shè)計方案對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到分項能耗數(shù)據(jù)，為開展耗能企事業(yè)單位的能效評估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時將分項數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中

（三）能效評估子系統(tǒng)

根據(jù)能耗計量分析數(shù)據(jù)與相關(guān)能耗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)包解析、歸一化處理、拆分計算、數(shù)據(jù)持久性化等處理，做出能效評估。同時，結(jié)合相應(yīng)的歷史能耗數(shù)據(jù)以及成功的節(jié)能方案，根據(jù)能效評估結(jié)果制定能耗企事業(yè)單位節(jié)能改造方案。

（四）節(jié)能改造專家系統(tǒng)子系統(tǒng)

通過長期積累節(jié)能改造經(jīng)驗，根據(jù)成功節(jié)能改造案例歷史數(shù)據(jù)，建立節(jié)能改造數(shù)據(jù)庫，基于專家系統(tǒng)研發(fā)節(jié)能改造專家系統(tǒng)，用于開展節(jié)能方案制訂服務(wù)。節(jié)能改造專家系統(tǒng)架構(gòu)如圖2：

節(jié)能改造專家知識與已成功的節(jié)能改造方案通過人機(jī)接口存入專家系統(tǒng)的知識庫與數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)節(jié)能改造的實(shí)施，不斷完善知識庫與數(shù)據(jù)庫。當(dāng)進(jìn)行能耗企事業(yè)單位的節(jié)能改造時，推理機(jī)采用正向推理或者反向推理的方法將這一企業(yè)的能效評估數(shù)據(jù)與知識庫、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，進(jìn)而為用戶制定節(jié)能改造方案。

（五）企業(yè)能源計量管理子系統(tǒng)

“能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺”的數(shù)據(jù)管理與分析的關(guān)鍵技術(shù)主要為后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的設(shè)計，通過B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Web部分，不同角色的用戶可以訪問相應(yīng)權(quán)限的頁面，從而完成計量數(shù)據(jù)的管理工作。根據(jù)系統(tǒng)功能模塊的劃分，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、標(biāo)記和存儲，建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，分析出系統(tǒng)關(guān)鍵部分的數(shù)據(jù)模式，構(gòu)造復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系與復(fù)雜

關(guān)系。

“能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺”的數(shù)據(jù)管理涉及系統(tǒng)管理、計量人員管理、計量培訓(xùn)管理、檢測計建立和完善相應(yīng)的管理制度、對能源計量數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理人員的管理與考核、定期分析數(shù)據(jù)以完善計量系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)特色

本文設(shè)計的“能源計量檢測與能效評估服務(wù)平臺“是集能源節(jié)能計量檢測、能耗評估、節(jié)能改造專家系統(tǒng)等功能為一體的服務(wù)平臺，開展能源計量器具的計量檢測服務(wù)、能效評估服務(wù)、基于專家系統(tǒng)的節(jié)能改造方案制定服務(wù)、節(jié)能改造服務(wù)和能耗監(jiān)管服務(wù)。主要為工業(yè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、區(qū)域能源供應(yīng)等提供節(jié)能服務(wù)。同時，可采用合同能源管理創(chuàng)新節(jié)能商業(yè)模式進(jìn)行運(yùn)營，耗能企事業(yè)單位無須投入節(jié)能改造經(jīng)費(fèi)，用節(jié)能收益支付節(jié)能改造費(fèi)用，分期支付費(fèi)用后，能通過節(jié)能改造降低耗能企事業(yè)單位的能耗成本。

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