企业能耗在线监测系统在电气自动化管理中的应用

安科瑞徐赟杰18706165067

摘要:阐述企业能耗在线监测系统，实现对企业能源消耗情况的监测、分析和评估，通过信息化和可视化管理，提升了企业能源管理自动化水平。

关键词:在线监测系统，可视化管理，企业能耗。

0、引言

本文从实际应用角度出发，基于自动化仪表技术、大数据技术、云计算技术、工控组态技术、网络通信技术等开发了企业能耗在线监测系统，简要介绍了有色金属冶炼过程能耗在线监测系统的设计构思和实现手段，对生产主要用能如煤、天然气、电、水等主要能源消耗情况进行实时数据采集、传输与处理、汇总统计等，实现了电气自动化管理。

1、能耗监测系统的设计

监测系统的组成。系统由PLC主站、工业控制系统、生产信息系统、现场控制设备以及仪器仪表等组成，在线监测系统包括端设备、计量器具、采集设备、管理软件等。系统通过采集设备，采集计量器具产生的能耗数据，并通过有线或无线传输汇聚到端设备内网机。其组成框图如图1所示。

端设备。端设备是企业能耗在线监测系统的关键部件，采用独立双主机“2+1”架构，主要包括内网主机、外网主机、全隔离单元等，其主要功能包括对用能单位能耗数据进行采集、分析、汇总、存储以及协议转换等，并将采集汇总的数据上传到省级平台，可实现与省级平台进行协议上传和回传。(2)计量器具。计量器具主要指对煤炭、水、电、天然气等能源消耗进行计量的仪器仪表。计量器具的购置需要严格按照国家标准和行业相关标准的要求进行选择，支持数据远传功能，并经过了专业机构的检定，保证能耗数据的准确性。(3)采集设备。采集设备需要与器具数据端口进行连接，其主要功能是用于读取计量器具的能耗计量数据，并通过以太网、串口等通信方式传输数据，具有高度的安全性和可靠性。(4)管理软件。包括端设备对数据采集、汇聚、传输的程序、以及能源管理系统软件。

能耗监测系统软件系统。软件系统功能包括:基础信息管理、能耗数据监测、数据统计、数据报警分析、企业用能分析、数据下载、系统管理。本单位将能耗监测系统部署在外网，可通过移动端、 PC端实时查看能耗数据，企业可以根据自身需求将系统部署在内网或外网，对所采集的能耗数据进行指标统计、汇总、报表分析。能耗监测系统功能包含8大功能模块，具体功能包括:用能看板、用能统计、能平衡分析、自主用能分析、用能报表、用能设备监测、单位产品能耗、计量器具管理。图2为能源管理系统各功能结构图。

(1)用能看板:用能看板实现了用户对能耗数据监测的可视化管理，通过用能看板可以迅速了解各车间、各区域的能耗指标，能够更加直观、系统地了解企业用能情况。

(2)用能统计:用能统计是通过对煤炭、水、电以及天然气等各项能源消耗情况以及指标的计算，再通过图表的方式直观展现出各项能源每月能耗同比情况;还可通过图形及表格等方式直观展示各车间、各区域的能耗占比情况。

(3)能平衡分析:网络系统通过自动计算，以桑吉图的方式展现用能流向。有利于用户清晰掌握供能网络中能源的损耗情况，并结合自助用能分析可进一步判断供电是否存在异常损耗，以及水、气等有无泄漏现象。

(4)自主用能分析:可依据不同时间维度选择不同的计量器具进行公式计算，展示出所选择时间范围内对应的用能情况。同时可通过代入常数对电费、水费等进行成本核算。

(5)用能报表:用能报表可按照全厂、车间、工序、设备生成能耗统计报表，按照指标类型分为能耗量统计、能耗成本统计、能耗效率统计;并可以按照日报、周报和月报的形式进行统计。

(6)用能设备监测:可以在线监测用能设备(变压器母排温度、变压器损耗、负荷率以及三相平衡度等)的用能情况和用能指标，可用于及时发现并掌握设备运行情况。

(7)单位产品能耗:按工序流程、工序环节分类，可以计算各产品的单位产品能耗，通过单产指标对标，可以发现企业在生产工艺上存在的能效问题。

(8)计量器具管理:可以实现对计量器具的档案信息、原始数据以及网络拓扑结构的快速查询，有助于企业建立能源计量体系。

2、安科瑞企业能源管控系统

2.1概述

安科瑞企业能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

2.2应用场所

钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

2.3系统结构

现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

3.系统功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

（1）平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

（2）首页

首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

（3）数据监控

对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

能源实时监控：对于水、电、气等能源消耗进行实时监测，确保用能环节的持续稳定运行，显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

能流图：需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示；当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等；

配电图：将配电房真实情况画入配电图，实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

实时统计：实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

数据展示：通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数；

检测：对能源报警信息进行集中显示，可以对报警阈值信息进行相关处理操作，可以对报警参数进行在线设置，当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示；

（4）视频监控

接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

（5）仪表实时监控

展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。

（6）用能统计

从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

（7）自定义能耗报表

用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。

（8）自定义驾驶舱

可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱，以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据，数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

4、结语

系统应用于实际生产管理中，取得良好的效果，有效提升企业能源管理水平，实现能耗数据的采集、传输以及统计数据的直观展示。

审核编辑 黄宇