淺析能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為保證企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標，設計和使用遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于傳感器與網(wǎng)絡技術的優(yōu)勢，在企業(yè)區(qū)域各個位置針對性安裝傳感器，對實時數(shù)據(jù)進行采集、編碼傳輸?shù)竭h程管理系統(tǒng)。遠程管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算出生產(chǎn)性能指標指導運行人員優(yōu)化運行。

關鍵詞:工業(yè)；遠程；在線；監(jiān)測系統(tǒng)；技術

0引言

隨近年來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程明顯加快，消費結構快速升級，對能源需求旺盛，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護矛盾突出。提高能源利用率，在環(huán)境友好的情況下進行社會發(fā)展已成為國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，到2020年，全國萬元國內生產(chǎn)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(jié)能減排工作任重道遠。

1遠程在線監(jiān)測技術應用現(xiàn)狀

目前，遠程在線監(jiān)測技術的應用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業(yè)還未有效全面鋪開，尚未

全面涵蓋到地方政府監(jiān)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(chuàng)新。因此，深入探究工業(yè)遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2解決方案

2.1數(shù)據(jù)采集層面

采用MODBUS通訊協(xié)議完成對能耗數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過網(wǎng)絡傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預警平臺數(shù)據(jù)第二級為能耗系統(tǒng)（見圖1）。

2.2數(shù)學分析層面

運用大數(shù)據(jù)、云計算及建模技術解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運算邏輯復雜、預測不準等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(jiān)測系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法，通過對數(shù)據(jù)的研究，將發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)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(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎設施、計算機、網(wǎng)絡設備、及軟件等。

2.3統(tǒng)一平臺層面

系統(tǒng)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(tǒng)業(yè)務功能及核心數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)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(tǒng)安全、穩(wěn)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(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、重點用能企業(yè)能效對標分析、重點用能企業(yè)節(jié)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(tǒng)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(shù)據(jù)的管理和分析。

3遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某重點用能企業(yè)中的應用

3.1現(xiàn)場調研

公在安裝遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)前，生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成，數(shù)據(jù)采集來自人工的按時段抄表；缺乏分析工具，使所獲數(shù)據(jù)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(yōu)化運行。

3.2系統(tǒng)設計及實施

針對調研結果，遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點，向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)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(yè)的需求，保證了后續(xù)的擴展性，見圖2。

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(tǒng)設計文檔、系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)供應商。依托完整的運維體系，服務團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務，保證系統(tǒng)問題在15min內響應、2h內出具解決方案。同時，服務團隊對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控，做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4系統(tǒng)應用成效

1）實現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉為動態(tài)監(jiān)管通過建立標準化能耗采集監(jiān)測體系，規(guī)范采集工作操作流程：對接入監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行規(guī)范處理，確保能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性，從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調整，保證節(jié)能*大化。

2）實現(xiàn)單一部門管理轉為聯(lián)合辦公管理通過遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)，以能耗為重點，錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為企業(yè)節(jié)能減排、整體規(guī)劃提供支撐，提高廠區(qū)各職能部門辦公效率，降低監(jiān)管成本。

3）實現(xiàn)由強制執(zhí)行轉為主動引導建立公共服務平臺，實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務公司及員工的緊密連接：通過平臺發(fā)揮節(jié)能減排激勵作用和示范效應，引導企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

4）實現(xiàn)事后分析轉為預測分析在獲取重點區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調度情況的基礎上，對歷史能耗數(shù)據(jù)進行挖掘，并利用大數(shù)據(jù)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(jiān)督，如儲備預警等。采用大數(shù)據(jù)技術、系統(tǒng)計算及模型優(yōu)化，對能源消耗趨勢進行準確預測，提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費趨勢，從而提前布局管控政策，保證節(jié)能高效、準確執(zhí)行。

5）實現(xiàn)電平衡、水平衡實時動態(tài)分析通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時發(fā)現(xiàn)耗能異常問題：系統(tǒng)通過餅圖、柱狀圖等對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對用能情況進行分析，通過能源平衡測試及在線監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重點耗能，以挖掘潛力，緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。填補了原先針對“九小場所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細化”的實際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

分類	產(chǎn)品型號	外觀	產(chǎn)品功能
無線測溫	ARTM-Pn		可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度
	ATC600		ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置。可接收240個無線溫度傳感器溫度
光伏監(jiān)控	AGF		光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量*大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓*高DC1500V
電力監(jiān)控	AEM96		三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、*大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸出
	APM系列		全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。
預付費	DDSY		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
	DTSY		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
智能抄表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。總電能計量（反向計入正向），3個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。
	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。
	ADW210		4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。
	ADW300		三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關量輸入、2路開關量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊
直流電能表	DJSF1352		1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。
電氣安全	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關量輸入，支持斷電報警上傳
	AAFD-DU		監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出
充電樁	ACX系列		充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電，
	AEV_AC007		額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi
智慧照明	ASL200		遙控輸出 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出

5結論

“面向典型重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺”的建設是信息化與節(jié)能工作相結合的可行方式，能

有效提高企業(yè)能源利用率，挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，對提高企業(yè)科學管理水平具有戰(zhàn)略意義。

參考文獻

[1]何召輝，羅孝美，孫翼.能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應用

[2]國務院.“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案[Z].2015.

[3]觀研天下.2018年中國合同能源管理市場分析報告—行業(yè)深度調研與發(fā)展趨勢預測[Z].2018.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5（版）.

審核編輯 黃宇