基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺分析與探討

翟紅

摘要：針對當(dāng)前企業(yè)中能耗設(shè)備繁雜、能耗量大的現(xiàn)狀，分析了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺參考模型方案，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對動態(tài)采集的能耗信息進行分析，為企業(yè)能效的管理決策以及制定節(jié)能減排規(guī)劃提供決策支撐。

關(guān)鍵詞：企業(yè)能效管理;物聯(lián)網(wǎng);決策支持

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）21-0193-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

智慧城市的建設(shè)，讓節(jié)能減排成為企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢[1]。電能能效管理是節(jié)能戰(zhàn)略的重要組成部分，隨著企業(yè)電能消耗大幅度上升，優(yōu)化用電質(zhì)量，改善傳統(tǒng)用電方式，提升電能利用率的任務(wù)迫在眉睫。目前，很多企業(yè)逐漸在能耗管理方面加大投入，但仍然缺乏統(tǒng)一的企業(yè)能耗監(jiān)測指標(biāo)和能耗評價體系，過分強調(diào)節(jié)能目標(biāo)，而在能耗管理方面缺乏相應(yīng)的技術(shù)支撐[2-4]。雖然一些能耗監(jiān)控系統(tǒng)在企業(yè)電能消耗統(tǒng)計方面發(fā)揮了一定的作用，但是用電設(shè)備分布廣泛、分類繁多的情況下，并不能對大量分散能耗數(shù)據(jù)進行有效采集、存儲、分析與預(yù)測，因此對企業(yè)實施高效化、智能化的節(jié)能降耗管理工作勢在必行。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺研究設(shè)計思路

基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺參考模型將嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)和通訊技術(shù)融人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集層和傳輸層，對能耗數(shù)據(jù)進行智能采集，并將其數(shù)據(jù)上傳到能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，為企業(yè)實時、直觀地反映設(shè)備能耗趨勢、能耗分布狀況、設(shè)備運行狀態(tài)，從而形成對全局能源形勢的監(jiān)控。在能效管理服務(wù)平臺上為高能耗企業(yè)與節(jié)能設(shè)備提供商搭建信息橋梁，企業(yè)根據(jù)可行的節(jié)能方案選用設(shè)備，通過不同部門之間的協(xié)作達到互利共贏。基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺參考模型主要分為以下兩大步：

1）建設(shè)“企業(yè)能效管理系統(tǒng)”服務(wù)重點企業(yè)，對企業(yè)用電數(shù)據(jù)進行采集，存儲并加以分析。

2）分析能耗數(shù)據(jù)，制定節(jié)能方案，建設(shè)“基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺”向企業(yè)提供節(jié)電服務(wù)。

1.1建設(shè)“企業(yè)能效管理系統(tǒng)”服務(wù)重點企業(yè)，對企業(yè)用電數(shù)據(jù)進行采集，存儲并加以分析

通過采用基于嵌入式技術(shù)和虛擬儀器平臺的電能質(zhì)量實時監(jiān)測儀，實現(xiàn)對企業(yè)的用電數(shù)據(jù)信息進行采集與電能質(zhì)量分析，將多線程異步通信技術(shù)和海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)大量采集終端的并發(fā)能耗數(shù)據(jù)可靠傳輸與存儲;采用數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從大量的實際數(shù)據(jù)中，還原和糾正因檢測設(shè)備故障而缺失或錯誤的用電數(shù)據(jù)，并提取隱含在其中的潛在有用的信息，為電力用戶企業(yè)能效管理云平臺的統(tǒng)計、分析與展現(xiàn)提供實時、準(zhǔn)確、完善、有效的統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)。

1.2 分析能耗數(shù)據(jù)，制定節(jié)能方案，建設(shè)“基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺”向企業(yè)提供節(jié)電服務(wù)。

構(gòu)建云計算中心，將基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺在邏輯功能方面劃分為物理資源層、云計算基礎(chǔ)服務(wù)層、云計算管理層三層。

物理資源層為支撐系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)設(shè)施集合。

云計算基礎(chǔ)服務(wù)層包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析等功能。

云計算管理層為系統(tǒng)管理人員及終端用戶提供系統(tǒng)管理及系統(tǒng)使用的功能，包括系統(tǒng)管理、用電需求側(cè)管理、運行維護管理等功能。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺技術(shù)原理

為了構(gòu)建高可用性、安全性、可靠性、可伸縮性和擴展性的基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺，主站軟件使用成熟、標(biāo)準(zhǔn)的J2EEc5]（ Java 2 Enterprise Edition）企業(yè)平臺架構(gòu)搭建，采用多層的分布式應(yīng)用模型、組件再用、一致化的安全模型及靈活的事務(wù)控制，使系統(tǒng)具有更好的移植性，以適應(yīng)企業(yè)能效管理平臺應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜、業(yè)務(wù)規(guī)則多變、信息發(fā)布的需要，以及系統(tǒng)將來的擴展需要。技術(shù)原理如下圖所示：

平臺采用分布式多層結(jié)構(gòu)，典型的軟件架構(gòu)分表現(xiàn)層、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層。根據(jù)本系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點，應(yīng)用層進一步細分為采集子層和業(yè)務(wù)子層、對外接口等。主站軟件通過對外接口與外系統(tǒng)交互。

表現(xiàn)層：提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)應(yīng)用操作界面和信息門戶展示窗口，是系統(tǒng)直接面向操作用戶的部分。

業(yè)務(wù)層：實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)邏輯，是系統(tǒng)主站的核心層，根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用特點，業(yè)務(wù)層可分為采集子層、業(yè)務(wù)子層、對外接口等。業(yè)務(wù)子層，負責(zé)對現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進行清洗和挖掘，將檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為決策知識，并在決策知識的形成階段融人專家群智能。

服務(wù)層：提供全局通用的業(yè)務(wù)服務(wù)、安全服務(wù)等組件服務(wù)支持，并實現(xiàn)本系統(tǒng)專用的業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)，為業(yè)務(wù)層提供通用的技術(shù)支撐。

數(shù)據(jù)層：實現(xiàn)海量信息的存儲、訪問、整理，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的管理支持。數(shù)據(jù)層通過大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺優(yōu)勢分析

3.1 可以豐富企業(yè)能效管理手段

企業(yè)能效管理服務(wù)云平臺對企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)加以收集、整理、分析，形成企業(yè)能效分析報告，使企業(yè)用戶可以更全面直觀地了解企業(yè)用電效率的整體水平，合理安排生產(chǎn)、科學(xué)安裝選用節(jié)電設(shè)備、合理分配用電負荷，為提高用電效率、降低單位GDP能耗指標(biāo)在數(shù)據(jù)層面上提供支持。

3.2 可以促進電力需求側(cè)管理和合同能源管理的發(fā)展

企業(yè)能效管理服務(wù)云平臺主要以合同能源管理的方式對外提供服務(wù)，推動合同能源管理的發(fā)展。同時該平臺將作為企業(yè)和電力需求側(cè)管理[6]的中堅力量，推動電力需求側(cè)管理和企業(yè)節(jié)能的發(fā)展。

3.3 可以促進節(jié)能產(chǎn)業(yè)和市場的發(fā)展

企業(yè)能效管理服務(wù)云平臺可以幫助企業(yè)建立起完善的用電監(jiān)管系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析，結(jié)合企業(yè)的自身情況，為企業(yè)定制節(jié)能方案，達到節(jié)能效果。在節(jié)能方案的實施中，會拉動節(jié)能設(shè)備制造商、項目施工單位等一系列市場。

3.4 應(yīng)用水泥企業(yè)案例預(yù)期效益分析

以水泥企業(yè)中高能耗設(shè)備生料磨排風(fēng)機、窯尾收塵排風(fēng)機、原料磨循環(huán)風(fēng)機為例，應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺后的節(jié)能收益預(yù)期如下表1、2所示。

4 結(jié)語

企業(yè)能耗的高效管理關(guān)系著企業(yè)的運營成本，基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)能效管理平臺研究在優(yōu)化用電質(zhì)量、提升用電效率，為企業(yè)管理層檢查節(jié)能減排效果、制定節(jié)能減排規(guī)劃，降低企業(yè)成本等方面有著重要的研究意義和價值。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】