安科瑞能效管理系统在生物制药智能化的应用研究

本论文聚焦于生物制药行业智能化转型与能效管理的协同发展，深入探讨安科瑞能效管理系统（AcrelEMS-BP）在生物制药企业中的应用。通过分析该系统的核心功能模块及其与生物制药生产运营的深度结合，揭示其在提升能源效率、保障生产安全、优化运维管理等方面的显著优势。研究结果表明，安科瑞能效管理系统通过实时监测、智能调控和数据驱动的决策支持，有效解决了生物制药行业高能耗、高风险的痛点，为行业实现 “双碳” 目标提供了技术支撑和实践参考。
生物制药智能化；安科瑞能效管理系统；智能控制；节能降耗；生产安全

1. 前景概述

1.1 研究背景

在 “碳达峰、碳中和” 国家战略推动下，生物制药行业作为国民经济的重要组成部分，面临着节能减排与智能化升级的双重挑战。生物制药生产具有高能耗、工艺复杂、环境敏感等特点，传统能源管理方式难以满足精细化、智能化的需求。安科瑞能效管理系统（AcrelEMS-BP）通过整合电力监控、电气安全、能耗分析等功能，为生物制药企业提供了一套完整的能源管理解决方案，助力行业实现可持续发展。

1.2 研究目的与问题

本研究旨在探讨安科瑞能效管理系统在生物制药智能化中的应用模式，分析其核心功能模块如何解决行业痛点，如能源浪费、供电不稳定、安全隐患等。通过案例分析和技术解析，验证该系统在提升能效、保障生产连续性、降低运营成本方面的有效性。

1.3 研究意义

生物制药行业的智能化转型需要高效的能源管理支撑。安科瑞能效管理系统通过数字化手段优化能源配置，降低碳排放，同时保障生产环境的稳定性。本研究为行业提供了可复制的技术路径，对推动生物制药企业绿色化、智能化发展具有重要的理论和实践意义。

2. 生物制药智能化概述

2.1 生物制药行业发展趋势

生物制药作为高技术密集型产业，其发展趋势呈现以下特点：

·智能化生产：通过物联网、大数据技术实现生产流程的自动化与智能化。

·绿色化转型：响应 “双碳” 政策，优化能源结构，降低单位产品能耗。

·安全化升级：强化生产环境监控，保障药品质量和设备安全。

2.2 生物制药智能化的定义与特点

生物制药智能化是通过信息技术与生产工艺的深度融合，实现生产过程的精准控制、能源的高效利用和风险的实时预警。其特点包括：

·高集成性：整合生产设备、能源系统、环境监控等多维度数据。

·高可靠性：采用冗余设计和实时监测，确保生产连续性。

·高适应性：灵活调整能源策略以适应不同生产阶段的需求。

2.3 电气系统在生物制药智能化中的作用

电气系统是生物制药智能化的核心支撑：

·稳定供电保障：确保生产设备（如发酵罐、离心机）的持续运行。

·能源优化管理：通过智能调控降低能耗成本。

·安全风险防控：实时监测电气火灾、漏电等隐患，保障生产安全。

3. 安科瑞能效管理系统的原理与构造

3.1 系统工作原理

安科瑞能效管理系统通过 “云 - 管 - 边 - 端” 架构实现能源全流程管理：

·数据采集：利用智能仪表、传感器实时获取电力、能耗、设备状态等数据。

·边缘计算：对数据进行预处理和本地分析，实现快速响应。

·云端应用：通过能效管理平台提供可视化、报警、优化建议等功能。

3.2 系统组成结构

系统由以下核心模块组成：

1.变电站综合自动化：实时监控高低压配电系统，支持遥控、遥测、遥信功能。

2.电气安全监测：包括漏电监测、接点测温、电气火灾预警等。

3.能耗分析与优化：建立三级计量体系，分析能源流向，优化负载分配。

4.设备运维管理：通过工单系统实现设备巡检、保养、故障处理的闭环管理。

3.3 系统关键技术

·多协议兼容：支持 Modbus、IEC 104 等协议，适配不同厂商设备。

·智能算法：基于大数据分析预测能源需求，优化调度策略。

·安全加密：采用国密算法保障数据传输与存储安全。

4. 安科瑞能效管理系统在生物制药中的应用

4.1 提升供电可靠性

·实时监测与预警：通过变电站综合自动化模块，实时监测变压器、UPS 等关键设备的运行状态，对电压暂降、谐波畸变等电能质量问题进行预警。

·故障快速响应：故障录波和事件顺序记录功能帮助快速定位故障原因，缩短恢复时间。

4.2 节能降耗优化

·三级计量体系：厂级、车间级、设备级的能源计量，精准追踪能耗数据。

·智能照明控制：根据生产区域的实际需求，动态调节照明强度，降低非必要能耗。

·负荷调节：通过分析工艺能耗数据，优化空压机、制冷主机等设备的运行模式。

4.3 保障用能安全

·电气火灾监测：实时监测配电回路的漏电电流和线缆温度，预防火灾隐患。

·消防设备电源监控：确保火灾发生时消防设备正常运行。

·环境监测联动：结合温湿度、粉尘浓度等环境数据，动态调整通风、空调系统。

4.4 优化运维管理

·设备全生命周期管理：建立设备档案，自动推送保养提醒，延长设备寿命。

·工单系统：实现巡检、维修任务的数字化管理，提升运维效率。

·专家报告：定期生成能耗分析报告，提供节能改造建议。

5. 安科瑞能效管理系统的核心功能模块

5.1 变电站综合自动化系统

架构组成

·硬件层：包含 AM 系列微机保护测控装置、APView500 电能质量监测装置、ANet 系列边缘计算网关、智能仪表（如 APM/DTSD/ADW 系列）等。

·通信层：采用 RS485、Modbus TCP/IP、IEC 104 等协议，通过光纤或无线传输数据。

·软件层：集成于 AcrelEMS-BP 平台，提供实时监控、故障录波、电能质量分析等功能。

具体产品组成

AM 系列微机保护测控装置：用于 35kV 及以下电压等级的进线、馈线、变压器等设备的保护与测控。

AM5

APView500 电能质量监测装置：实时监测电压偏差、谐波、闪变等电能质量指标。

APView500

ANet-2E8S1 通信管理机：实现多协议转换与数据上传。

ANet-2E8S1

智能仪表：安装于配电回路，采集电流、电压、有功 / 无功功率等数据。

接入环节与部门

·生产环节：配电系统、自备电站（如柴油发电机）、UPS 系统。

·部门：动力车间、生产车间、洁净室、研发中心。

价值体现

·提升供电可靠性：通过实时监控与故障快速响应，减少因电力波动导致的生产中断。

·优化电能质量：针对生物制药设备（如离心机、发酵罐）对电能质量敏感的特点，提供谐波治理与无功补偿。

·支持双电源切换：保障关键负荷（如洁净空调、工艺冷却水系统）的持续供电。

5.2 电气安全监测系统

架构组成

·感知层：包括 ARCM 系列电气火灾探测器、ASCP 电气防火限流式保护器、ARTM 系列无线测温装置、AAFD-40 故障电弧探测器等。

·传输层：通过 Lora、4G 或有线网络将数据传输至边缘计算网关。

·应用层：集成于平台的电气安全模块，提供报警、联动控制等功能。

具体产品组成

ARCM300-Z 电气火灾探测器：监测剩余电流与线缆温度。

ARCM300-Z

ASCP200 电气防火限流式保护器：微秒级限流保护，防止短路引发火灾。

ASCP200

ARTM-Pn 无线测温装置：监测开关柜接点、变压器绕组等温度。

ARTM-Pn

AAFD-40 故障电弧探测器：检测照明插座回路的微弱电弧。

AAFD-40

接入环节与部门

·生产环节：洁净车间配电回路、仓库照明系统、实验室设备。

·部门：生产车间、仓库、质检中心、研发实验室。

价值体现

·预防电气火灾：对绝缘老化、过载等隐患实时预警，降低火灾风险。

·保障消防设备运行：监控消防设备电源状态，确保火灾时设备可用。

·延长设备寿命：通过接点测温避免因接触不良导致的设备损坏。

5.3 能耗分析与优化系统

架构组成

·数据采集层：三级计量仪表（厂级、车间级、设备级），如 ADW300 无线测温电表。

·分析层：基于平台的能耗分析模块，支持能源流向图、对标分析等功能。

·执行层：联动智能照明、变频器等设备实现节能调控。

具体产品组成

ADW300 无线测温电表：支持免布线安装，采集重点设备能耗。

ADW300

智能照明控制器：支持单控、区域控制、场景模式。

ANAPF有源滤波器：治理谐波，提高电能利用率。

ANAPF

接入环节与部门

·生产环节：空压机、制冷主机、工艺冷却水系统、照明系统。

·部门：动力车间、生产车间、洁净室、办公楼。

价值体现

·降低能耗成本：通过优化设备运行与照明控制，能耗降低 15%-20%。

·支持碳核查：提供准确的能源消耗数据，满足碳排放报告要求。

·工艺能耗优化：针对发酵、纯化等工艺段进行能耗分析，优化生产参数。

5.4 设备运维管理系统

架构组成

·设备层：安装二维码标签的关键设备（如离心机、冻干机）。

·管理平台：集成设备档案、巡检计划、工单系统等模块。

·移动端：通过 APP 实现运维任务派发与结果反馈。

具体产品组成

·设备二维码标签：绑定设备信息，支持手机扫码查看。

·运维管理软件：提供设备保养提醒、故障报修、维修记录追踪。

接入环节与部门

·生产环节：关键生产设备、公用工程设备（如锅炉、空压机）。

·部门：设备管理部、生产车间、维修班组。

价值体现

·减少停机时间：通过预防性维护，设备故障率降低 30%。

·提升运维效率：工单系统实现任务闭环管理，响应时间缩短 50%。

·延长设备寿命：根据运行数据优化维护计划，设备寿命延长 20%。

5.5 智能照明控制系统

架构组成

·控制层：ALIBUS 智能照明模块，支持 RS485 总线通信。

·执行层：智能灯具、调光驱动器、传感器（如人体感应、光照强度传感器）。

·管理平台：与 AcrelEMS-BP 集成，实现场景模式、定时控制。

具体产品组成

ALIBUS 开关驱动器：支持过零触发，保护灯具寿命。

ASL210-S4.5

智能调光模块：实现 0%-100% 无级调光。

ASL220-SD4.16

传感器：人体感应、光照强度传感器，自动调节照明。

ASL200-PM-S

接入环节与部门

·生产环节：洁净车间、仓库、办公区域、实验室。

·部门：生产车间、仓库、行政部门。

价值体现

·节能 30%-50%：根据人员活动与自然光强度动态调节照明。

·提升舒适性：支持场景模式（如生产模式、清洁模式），改善工作环境。

·延长灯具寿命：通过软启动和调光减少冲击，灯具寿命延长 40%。

5.6 分布式光伏监测系统

架构组成

·光伏电站层：逆变器、光伏组件、汇流箱。

·监测层：通过 ANet 网关采集逆变器数据（如发电量、效率）。

·平台层：实时显示光伏电站运行状态与收益分析。

具体产品组成

·固德威 GW20K-DT 逆变器：实现交直流转换与 MPPT 追踪。

·ANet-2E851 网关：采集并上传光伏电站数据。

接入环节与部门

·生产环节：厂区屋顶光伏电站、储能系统。

·部门：能源管理部、财务部门。

价值体现

·降低能源成本：利用可再生能源，减少外购电支出。

·碳减排贡献：光伏收益与碳减排量可视化，支持绿色工厂认证。

5.7 预付费与充电桩管理系统

架构组成

·充电设施层：交流 / 直流充电桩、电瓶车充电柜。

·管理平台：支持充电预约、费用结算、故障报警。

·支付接口：集成微信、支付宝等支付方式。

具体产品组成

·ACREL 充电桩：支持智能计费与远程监控。

·预付费云平台：实现厂区宿舍水电管理与充电桩收费。

接入环节与部门

·生产环节：厂区停车场、职工宿舍。

·部门：后勤保障部、财务部。

价值体现

·便捷能源管理：职工宿舍水电预付费，减少欠费纠纷。

·支持新能源车：为员工提供充电便利，促进绿色出行。

安科瑞能效管理系统通过模块化设计，将变电站综合自动化、电气安全、能耗分析等功能深度融入生物制药企业的生产运营中。每个模块通过特定产品组合，接入关键生产环节，实现供电可靠性提升、能耗优化、安全保障等价值，助力企业实现智能化与绿色化转型。

6. 安科瑞能效管理系统的技术优势

6.1 系统架构优势

·分布式部署：支持跨厂区、多分支机构的统一管理。

·模块化扩展：可根据企业需求灵活添加光伏监测、充电桩管理等功能。

6.2 数据驱动决策

·可视化看板：直观展示能耗数据、设备状态，支持自定义报表。

·AI 预测：基于历史数据预测能源需求，优化购电策略。

6.3 合规性与兼容性

·符合行业标准：遵循 GMP、GB 50457 等生物制药相关规范。

·开放接口：支持与 ERP、MES 系统对接，实现数据互通。

7. 案例分析

以某生物制药企业为例，部署安科瑞能效管理系统后：

·能耗降低 15%：通过优化设备运行和照明控制，年节省电费超百万元。

·故障响应时间缩短 60%：实时监测与预警功能减少非计划停机。

·碳排放减少 20%：能源结构优化和能效提升助力企业达成碳减排目标。

8. 结束语

安科瑞能效管理系统通过智能化、数字化手段，有效解决了生物制药行业的能源管理难题。其核心功能模块与生产运营的深度融合，显著提升了能效、安全性和运维效率。未来研究可进一步探索该系统与新能源（如光伏、储能）的协同应用，以及 AI 技术在能耗预测和优化中的深度应用，为生物制药行业的可持续发展提供更全面的支持。

审核编辑 黄宇