能耗遠程在線監測系統在工業節能中的應用

何召輝 羅孝美 孫 翼

上海航天設備制造總廠有限公司

0 前言

近年來，我國工業化、城鎮化進程明顯加快，消費結構快速升級，對能源需求旺盛，經濟發展與環境保護矛盾突出。提高能源利用率，在環境友好的情況下進行社會發展已成為國家策略和社會共識。根據國家“十三五”發展規劃，到2020年，全國萬元國內生產總值能耗比2015年下降15%，能源消費總量控制在50億tce以內，節能減排工作任重道遠。

1 遠程在線監測技術應用現狀

目前，遠程在線監測技術的應用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業還未有效全面鋪開，尚未全面涵蓋到地方政府監督管理層，且未專門針對既有鍋爐等設備特性進一步深化與集成創新。因此，深入探究工業遠程在線監測系統具有十分重要的現實意義。

2 解決方案

2.1 數據采集層面

采用MODBUS通訊協議完成對能耗數據的采集，將數據以壓縮加密方式通過網絡傳輸到能耗在線監測預警平臺數據中心服務器。由于數據采集具備斷點續傳功能，保證了采集數據的實時性和可靠性。企業內部采用二級采集方式：第一級面向各級生產系統，第二級為能耗系統（見圖1）。

圖1 數據采集方式

2.2 數學分析層面

運用大數據、云計算及建模技術解決系統數據量大、運算邏輯復雜、預測不準等問題。對系統數據量，首先要解決存儲問題，然后是查詢、檢索及加工（處理）等。遠程在線監測系統包含一系列大數據處理工具和方法，通過對數據的研究，將發現的問題和規律應用到相關領域。此外，云計算技術也將徹底改變整個信息產業的生態環境，如基礎設施、計算機、網絡設備、及軟件等。

2.3 統一平臺層面

系統基于管控一體化信息平臺，采用分布式部署方式。在整體需求的基礎上，對系統業務功能及核心數據進行統一規劃，以達到結構清晰和易于擴展。在設計中，遵循實用可行、適用易用、安全可靠、先進成熟、可擴展、可移植的原則，保證系統安全、穩定、有效運行，同時滿足未來擴展需求。在功能方面，采用微服務方式，包括：能耗動態監管、能耗水平識別及評價、重點用能企業能效對標分析、重點用能企業節能分析及考核、城市能源預測及預警、決策支持及專家智能等。此外，系統還提供了報表分析、計算引擎、模型分析等十多種支持工具，以便能源數據的管理和分析。

3 遠程在線監測系統在某重點用能企業中的應用

3.1 現場調研

在安裝遠程在線監測系統前，生產監視由儀表完成，數據采集來自人工的按時段抄表；缺乏分析工具，使所獲數據不能反映當前能源消耗狀況、不能預測未來消耗趨勢、不能支持優化運行。

3.2 系統設計及實施

針對調研結果，遠程在線監測系統的設計以現場數據采集為起點，向上依次包括數據傳輸層、數據存儲層、支撐平臺層、應用層和展示層。清晰的層次結構滿足了企業的需求，保證了后續的擴展性，見圖2。

圖2 能源在線監測系統設計框架

3.3 項目培訓、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。驗收內容包括項目過程文檔、系統設計文檔、系統測試文檔等。項目驗收合格后移交后期維護及技術服務工作給遠程在線監測系統供應商。依托完整的運維體系，服務團隊實現7×24h不間斷服務，保證系統問題在15min內響應、2h內出具解決方案。同時，服務團隊對系統運行狀態進行監控，做到提前發現問題并及時解決，保證系統穩定運行。

3.4 系統應用成效

1）實現靜態監管轉為動態監管

通過建立標準化能耗采集監測體系，規范采集工作操作流程：對接入監測的數據進行規范處理，確保能耗在線監測數據的有效性，從而對生產過程及時優化和調整，保證節能最大化。

2）實現單一部門管理轉為聯合辦公管理

通過遠程在線監測系統，以能耗為重點，錄入建筑、生產線、辦公區域等能耗數據，實現數據共享，為企業節能減排、整體規劃提供支撐，提高廠區各職能部門辦公效率，降低監管成本。

3）實現由強制執行轉為主動引導

建立公共服務平臺，實現用能單位、節能服務公司及員工的緊密連接：通過平臺發揮節能減排激勵作用和示范效應，引導企業及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

4）實現事后分析轉為預測分析

在獲取重點區域、生產線、能源使用、消耗、配置及調度情況的基礎上，對歷史能耗數據進行挖掘，并利用大數據技術對全廠能源日平均消費量趨勢進行分析，從而對庫存周轉情況進行監督，如儲備預警等。采用大數據技術、系統計算及模型優化，對能源消耗趨勢進行準確預測，提前掌握行業、區域能源消費趨勢，從而提前布局管控政策，保證節能高效、準確執行。

5）實現電平衡、水平衡實時動態分析

通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時發現耗能異常問題：系統通過餅圖、柱狀圖等對能耗數據進行統計，對用能情況進行分析，通過能源平衡測試及在線監控，發現重點耗能，以挖掘潛力，緩解企業節能減排壓力。

4 結語

“面向典型重點用能企業能耗在線監測平臺”的建設是信息化與節能工作相結合的可行方式，能有效提高企業能源利用率，挖掘企業節能潛力，對提高企業科學管理水平具有戰略意義。