安科瑞電子商務（上海）有限公司
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1 引言
2 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)設計的重要性
通過對各類能源消耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，企業(yè)能夠精確了解不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設備的能耗狀況，從而有針對性地制定節(jié)能措施，實現(xiàn)能源的精細化調配和管理。
系統(tǒng)能夠分析歷史能耗數(shù)據(jù)，找出能源浪費的環(huán)節(jié)和時段，為企業(yè)開展節(jié)能改造、優(yōu)化生產(chǎn)流程等提供有力依據(jù)，有效挖掘節(jié)能潛力。
近年來，國家對企業(yè)節(jié)能減排提出了嚴格要求，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用有助于企業(yè)滿足相關政策法規(guī)的規(guī)定，避免因能耗超標而面臨的處罰。
3 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計
3.1 數(shù)據(jù)采集
3.1.1采集對象
主要包括電力、水、天然氣、蒸汽等各類能源的消耗數(shù)據(jù)。對于電力，需采集電壓、電流、功率等參數(shù)；對于水，要采集流量數(shù)據(jù)；對于天然氣和蒸汽等，重點采集流量和壓力等相關數(shù)據(jù)。
3.1.2采集設備
選用合適的傳感器和智能電表等設備進行數(shù)據(jù)采集。例如，智能電表可精確測量電力的各項參數(shù)，電磁流量計可用于水流量的測量。采集設備應具備高精度、高可靠性和良好的兼容性，以確保采集到的數(shù)據(jù)準確無誤。
3.2數(shù)據(jù)傳輸
3.2.1傳輸方式
可采用有線傳輸（如以太網(wǎng)、RS485 等）和無線傳輸（如 ZigBee、WiFi、4G/5G 等）相結合的方式。在企業(yè)內部局域網(wǎng)較為完善的區(qū)域，優(yōu)先采用有線傳輸保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；而對于一些布線困難的區(qū)域或移動設備的能耗數(shù)據(jù)采集，可利用無線傳輸方式確保數(shù)據(jù)的及時傳輸。
3.2.2傳輸協(xié)議
選擇通用且成熟的傳輸協(xié)議，如 Modbus、TCP/IP 等。這些協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)在不同設備和系統(tǒng)之間準確、高效地傳輸，同時便于系統(tǒng)的后續(xù)擴展和集成。
3.3數(shù)據(jù)處理
3.3.1數(shù)據(jù)清洗
采集到的數(shù)據(jù)可能存在噪聲、錯誤值等問題，需要進行數(shù)據(jù)清洗。通過設定合理的閾值和采用濾波等技術，去除異常數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的質量。
3.3.2數(shù)據(jù)分析
運用數(shù)據(jù)分析方法，如統(tǒng)計分析、趨勢分析、相關性分析等。統(tǒng)計分析可得出不同時間段的能耗總量等基本情況；趨勢分析能幫助企業(yè)了解能耗的變化趨勢，以便提前采取措施；相關性分析可找出能源消耗與生產(chǎn)因素之間的關系，為優(yōu)化生產(chǎn)提供參考。
3.4數(shù)據(jù)存儲
3.4.1存儲方式
可采用關系型數(shù)據(jù)庫（如 MySQL、Oracle 等）和非關系型數(shù)據(jù)庫（如 MongoDB 等）相結合的方式。關系型數(shù)據(jù)庫適合存儲結構化的能耗基礎數(shù)據(jù)，如設備能耗記錄等；非關系型數(shù)據(jù)庫則可用于存儲一些半結構化或非結構化的數(shù)據(jù)，如能耗分析報告等。
3.4.2數(shù)據(jù)備份
為防止數(shù)據(jù)丟失，應建立完善的數(shù)據(jù)備份機制。定期對存儲的數(shù)據(jù)進行全量或增量備份，存儲在異地的數(shù)據(jù)中心或云端，確保在遇到突發(fā)情況（如硬件故障、自然災害等）時，能快速恢復數(shù)據(jù)。
4 企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用
4.1能源消耗實時監(jiān)控
4.2節(jié)能評估與改造
4.3能源成本核算
4.4能源績效評估
根據(jù)設定的能源績效指標，如單位產(chǎn)品能耗、萬元產(chǎn)值能耗等，結合系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，對企業(yè)各部門、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源績效進行評估。通過評估結果，對能源績效優(yōu)秀的部門給予獎勵，對不達標的部門督促其改進，從而提升企業(yè)整體的能源管理水平。
5 應用場所
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、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。
6 系統(tǒng)結構
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。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，通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
7 系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(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)。
7.1平臺登錄
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
7.2大屏展示
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關信息。
7.3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)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
7.4數(shù)據(jù)監(jiān)控
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
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能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。
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能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
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配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。
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實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
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數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；
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檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
7.5視頻監(jiān)控
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內實際情況。
7.6變壓器監(jiān)控
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
7.7儀表實時監(jiān)控
展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。
7.8能源中控
將所有有關能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
7.9用能統(tǒng)計
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
7.10 成本分析
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
7.11 產(chǎn)品單耗統(tǒng)計
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，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，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
7.12績效分析
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、周、月、年、規(guī)定時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
7.13運行監(jiān)測
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(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、時間等維度查詢相關能源用量。
7.14自定義能耗報表
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。
7.15同比、環(huán)比
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
7.16分析報告
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
7.17能耗設備用能
監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(chǎn)。
7.18線損分析
根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。
7.19知識產(chǎn)權證書
8 系統(tǒng)硬件配置
9、結論
