基于云平臺的能源在線監控管理系統的建設實踐

姚晶宏

廣東力源工程技術有限公司 廣東東莞 523000

隨著我國經濟的迅猛發展，企業的生產經營取得了顯著的效益，為整體的經濟增長做出了貢獻，而與此同時企業生產的節能降耗效果卻不佳，在過去的幾年間，國家相關部門出臺了“調結構，促轉型” 政策，為了實現經濟更好的轉型，國務院發布的《“十三五”節能減排綜合工作方案》指出“加強高能耗行業能耗管控，在重點耗能行業全面推行能效對標，推進工業企業能源管控中心建設，推廣工業智能化用能監測和診斷技術。”筆者多年從事能源在線監控管理系統（以下簡稱能管系統）的開發建設工作，本文從實踐角度出發，結合案例，闡述實施過程要點及成效，供相關人員參考。

1 能管系統建設的必要性

當前很多企業對能源管理還停留在人工巡檢抄表的狀態，其時效性、準確性已難以滿足現代化企業的管理需求，出現異常或故障，無法進行追溯。而相關部門針對企業能耗的掌握，也是通過企業定期提供的耗能報表進行采集，其時效性及準確性也難以保證，不能有針對性地制定耗能管理政策，更好的為企業服務。因此，能管系統的建設，不僅能讓企業發現節能機會，制定節能方案，檢測節能效果，提升企業生產管理、計量管理的水平，增強企業競爭力。也為相關部門宏觀能耗數據分析、優化產業結構、提供行業節能工作方向指引、推行能效對標、簡化節能規劃和自查考核等提供數據支撐[1]。

2 能管系統的建設實施

首先，要充分調研企業能源消耗及表計計量真實情況；根據重點用能車間和重點用能設備和企業的用能特點確認所需要表計的數量和表計的功能；其次，根據現場勘查情況確認表計型號、數量、安裝位置和網絡布線解決方案，需要說明的是，表計的配備數量可參照GB17167-2006 《用能單位能源計量器具配備和管理通則》進行。最后，在具體實施前要制定工程進度和施工計劃，確定減少停電、停氣、停水的時間或制定不停電、不停氣、不停水的施工方案，減少施工給企業生產帶來的影響。

3 系統架構

如圖為筆者在能管系統實踐建設中采用的網絡架構，該結構簡單來說，可以分為三層：現場設備層、網絡通訊層、應用管理層。

現場設備層主要是連接網絡中用于能源采集測量的各類型的儀表或傳感器，也是構建能管系統必要的基本組成元素。在建設中，應盡量統一采用一種或兩種標準通訊協議進行儀表的選型，目前市場上，多數的智能儀表都支持RS485接口Modbus通訊協議，建議盡量選擇支持該接口協議的儀表。

網絡通訊層是由串口服務器、無線模塊、DTU、企業局域網、協議網關等組成，是數據信息交換的橋梁。圖示架構中，現場設備層通過串口服務器，將串口轉換成TCP/IP網絡接口，經由局域網絡連接到協議網關，協議網關是將數據進行存儲及協議轉換，將轉換的數據通過互聯網傳送到能管系統云服務器。對于不方便架設局域網絡的監測點，有兩種無線采集的解決方案：

一種是通過無線模塊，采用LoRa線性擴頻無線通信技術，將數據傳送到局域網中，其特點是支持遠距離星型、低成本獨立快速組網，適合于1-20km，不易敷設線路的計量點位。

另 一 種 是 通 過 GPRS/CDMA DTU（Data Transfer unit） 將數據直接傳送到能管系統云服務器，用戶可根據需求選擇支持2G/3G/4G/5G網絡的硬件設備，其特點是功率小，設置簡單，快速組網，基本上沒有距離限制，缺點是運營商會收取通訊流量費用。適合分散、距離遠，不易敷設線路的計量點位。

應用管理層，能管系統為B/S架構，便攜式計算機、臺式電腦通過瀏覽器經過鑒權后即可訪問，移動終端如平板、手機等，可通過下載APP應用，鑒權后訪問，系統打破了空間及時間的限制，用戶可隨時隨地了解能源使用情況[2]。

4 能管系統主要功能模塊

4.1 能源消費管理模塊

本模塊可以實時采集和定期錄入企業的氣、 熱、 水、煤、 電、油等能源和耗能工質的準確信息，并有效整理儲存這些能耗數據，通過部門能耗、設備能耗、區域能耗的多維度統計以及同比環比分析，將企業的用能狀況以柱狀圖、餅狀圖、環狀圖、趨勢圖直觀的展現出來，可通過能量流圖、實時數據、歷史數據進行查詢及追溯用能異常。

4.2 單位能耗水平識別評價模塊

該模塊主要是通過與生產管理系統的對接，將產能數據與能耗數據進行關聯，通過單位產品能耗指標分析、指標管理、對標分析、績效考核對企業能源利用情況進行評價，找出存在的問題，指導企業不斷改進。

4.3 事件告警和能耗預測預警模塊

該模塊除了具備設備掉線告警、設備用能超限告警外，通過有效掌握用能企業生產、消耗、購置、使用能源的情況，根據數據進行綜合的分析評價，同期值和限定值進行比較，對能耗超標部門或設備提出預警，達到能耗的預測分析功效。

4.4 能源使用情況信息報送模塊

該模塊除了日常常用的用能統計報表外，可以按政府平臺的要求，生成指定格式的《能源利用狀況報告》，提升了報表的及時性和準確性。

5 實施案例

某印刷企業，在引入能管系統前，能源管理工作存在以下一些難點：

（1）能源管理人員每月需要進行人工抄表，抄完表后，人工再根據各能源部門或公司集中管理要求進行分門別類的統計分析，整個抄表及統計過程工作難度和強度都很大，而且數據統計時效性差，人工統計極易出錯。

（2）能源設備因為使用年限過久，可能造成跑冒滴漏的問題，比如：水網，以往是每月統計一次數據，之后才發現水設備出問題，但此時已經造成水資源大量浪費。

（3）每月統計都會發現能耗巨大，而無法發現能耗重點在哪里，原因是什么，導致能源管理工作無從下手，從而無法及時的采取有效措施處理，降低能耗。

（4）如何快速定位能耗異常，再通過技術或管理手段來降低無效能耗？

（5）企業投了大量資金做了很多節能技改，但是企業在每月的總用量上并沒有感覺有多少降低。用什么手段驗證技改成效？

（6）想給各個部門設定能源管理目標，但是因為缺乏依據，導致工作難以推進，能源管理無從下手，能源管理水平難于提高。

以上這些問題的根本原因是因為能源管理人員缺乏企業各用能單位、用能設備的能耗實時數據，缺乏一套管理系統進行分析。通過能管系統的建設，以上問題都迎刃而解：①數據的實時采集，提高了時效性和準確性，降低了勞動強度。②通過能量流圖，實時監測能源流向，及時發現能源損耗，避免浪費。③多維度的能源統計，讓管理人員輕松了解重點能耗設備、部門、區域，可以有針對性的采取措施，工作重點明確。④通過耗能指標的設置，系統智能定位到指標異常的設備或區域，結合相關傳感器采集的數據，為管理人員快速找出問題點，提供數據支撐。⑤利用能管系統中的節能分析工具，對節能技改設備前后能效進行比較，為節能效果的評估提供依據。⑥通過單位能耗水平識別評價模塊的單位產品能耗指標分析、指標管理、對標分析、績效考核等工具，將能源管理目標進行分解，與績效考核掛鉤。因為指標是建立在大量數據基礎上的，推進落實績效考核的阻力大大降低，節能意識有了很大的提高，各部門的參與感也有了很大的提升[3]。

該企業能管系統建成后，能源管理水平有了明顯提高，各部門能耗監管力度得到提升，隱性節能點得到挖掘，排除了用能安全隱患。經過統計，建成后7個月為企業節省110萬元，能源消耗同比下降9.9%，產品單耗同比下降13.1%。收到非常好的成效。

6 結語

總而言之，能源在線監控管理系統在企業節能降耗中的應用，是企業在新形勢下面對市場競爭的有效措施，也是企業信息化建設和節能減排工作的有效結合，不僅能挖掘出企業的節能潛力、提升企業能源的利用率，更能在這個過程中提高企業管理水平，為企業的可持續發展奠定堅實的基礎。