任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：煤礦能耗管理系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，對(duì)所有耗能設(shè)備實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的能耗分析、節(jié)能優(yōu)化措施輔助決策與分析，建立持續(xù)改進(jìn)能效的管理模式和機(jī)制，提高企業(yè)能效精細(xì)化管理水平，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能降耗，實(shí)時(shí)監(jiān)視能源消耗，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，減少用能損失；有效掌握能耗總量、能耗成本及能耗效率指標(biāo)數(shù)據(jù)；有效分析用能特點(diǎn)，為優(yōu)化用能管理提供決策數(shù)據(jù)；推進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：能源管控；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；能耗管理；實(shí)時(shí)監(jiān)控；能效

0、引言

煤炭在我國能源體系中占有主體地位，煤炭企業(yè)作為能源行業(yè)的重要組成部分，在產(chǎn)生能源的同時(shí)，也在消耗大量能源。建設(shè)能耗管理系統(tǒng)，利用完善的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)獲取生產(chǎn)過程的重要參數(shù)和相關(guān)能源數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理、分析并結(jié)合對(duì)生產(chǎn)工藝過程用能評(píng)估，實(shí)時(shí)提供在線能源系統(tǒng)平衡信息和調(diào)整決策方案。將企業(yè)內(nèi)部各個(gè)單元的不同能源系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，確保能源系統(tǒng)平衡調(diào)整的科學(xué)性、及時(shí)性和合理性，從而實(shí)現(xiàn)從單純?cè)O(shè)備監(jiān)控轉(zhuǎn)向過程和系統(tǒng)綜合監(jiān)控。并繼續(xù)向管控一體化方向發(fā)展，合理利用預(yù)測(cè)模型和平衡模型等技術(shù)，優(yōu)化節(jié)能調(diào)度和用能平衡，為煤炭企業(yè)節(jié)能降耗提供決策依據(jù)，促進(jìn)煤礦企業(yè)能效水平的總體提升；落實(shí)了國家綠色低碳的發(fā)展理念，適應(yīng)了能耗總量和強(qiáng)度“雙控"目標(biāo)的要求。

1、能耗管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能耗管理系統(tǒng)通過采集煤礦地面、井下各個(gè)變電 所供電回路的電能數(shù)據(jù)，直觀展示各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗情況，充分挖掘應(yīng)用能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全礦、各用電單位、各工序等不同類別、有效的耗能統(tǒng)計(jì)和分析，為煤礦行業(yè)提供能耗管理、分析等方面的專業(yè)化服務(wù)，通過能源監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)分析、管理及考核等功能應(yīng)用，完善能源管理體系，提高能源管理水平，促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效，從而達(dá)到提高能耗管理工作效率和管理科學(xué)化的目的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用B/S架構(gòu)，易于部署，維護(hù)方便，支持多種通信協(xié)議，方便從計(jì)量終端獲取相關(guān)能源數(shù)據(jù)，可提供與其他系統(tǒng)對(duì)接相關(guān)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，方便與其系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三層結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集與傳輸層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)分析展示層，如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集與傳輸層用來采集用電設(shè)備的電量數(shù)據(jù)，對(duì)重要用能設(shè)備采集設(shè)備的實(shí)時(shí)負(fù)荷、電壓等信息。支持從井下、地面電力監(jiān)控系統(tǒng)獲取電量數(shù)據(jù)，也支持從電表等電能計(jì)量終端采集電量數(shù)據(jù)；電量采集的方式通過中間數(shù)據(jù)庫的方式，通過 Restful API 接口方式，通過DL/T 645、Modbus等規(guī)約或MQTT協(xié)議方式獲取數(shù)據(jù)。系統(tǒng)除了能夠采集電能數(shù)據(jù)，也支持水、蒸汽、瓦斯氣、油等能耗數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)處理層對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括電量數(shù)據(jù)的合理性檢查，異常數(shù)據(jù)的清洗過濾等；數(shù)據(jù)累積與計(jì)算，對(duì)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行尖峰平谷時(shí)段累加統(tǒng)計(jì)，按工作班組時(shí)段累加統(tǒng)計(jì)等；對(duì)采集到的數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)的工序、班組分類保存。數(shù)據(jù)分析展示層用來展示煤礦整體能源消耗情況，為煤礦企業(yè)節(jié)能降耗提供輔助決策依據(jù)。系統(tǒng)支持使用各種餅圖、棒圖、曲線圖等展示電量數(shù)據(jù)，可以對(duì)不同工序、區(qū)隊(duì)電量進(jìn)行同比、環(huán)比、類比數(shù)據(jù)分析，采用能流圖展示不同類別的能耗使用情況，可以將各種能源消耗統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤能耗進(jìn)行展示。

2、數(shù)據(jù)的采集

2.1 儀表的采集

系統(tǒng)支持通過 DL 634 5104、DLT-645、modbus等協(xié)議直接采集表具數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)表具能耗數(shù)據(jù)的采集方法連接方式，將一個(gè)計(jì)量回路的表具“手拉手"相連接后與選用的網(wǎng)關(guān)相連接，通過網(wǎng)關(guān)連接網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和通信。

需要注意的是，為提高通信質(zhì)量的穩(wěn)定性，計(jì)量表具連接的線路一般不超過 400 m，連接少于20 個(gè)計(jì)量表具，連接時(shí)對(duì)每根線的兩端標(biāo)示，便于后期維護(hù)和故障排查。

2.2 信息系統(tǒng)對(duì)接

對(duì)接現(xiàn)有的管理信息系統(tǒng)（如 ERP、MIS），生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)（如SIS、MES），生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（如DCS、PLC），通過數(shù)據(jù)接口（如OPC、數(shù)據(jù)庫）的形式或其他標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，根據(jù)相關(guān)的通信協(xié)議格式，將各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，將數(shù)據(jù)接入企業(yè)能源管理系統(tǒng)中。

2.3 接口的對(duì)接

通過與其他系統(tǒng)對(duì)接相關(guān)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，以便與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接。采用中間庫對(duì)接的方式，其工作包含：

（1）寫入源數(shù)據(jù)。源數(shù)據(jù)系統(tǒng)將各企業(yè)能源消費(fèi)的數(shù)據(jù)寫入中間庫制定的表結(jié)構(gòu)中，并獲取成功狀態(tài)。

（2）通知數(shù)據(jù)寫成功。源數(shù)據(jù)系統(tǒng)接口的 WebService客戶端根據(jù)預(yù)定的協(xié)議通知中間庫服務(wù)端源數(shù)據(jù)已寫成功。

（3）通知取數(shù)據(jù)。中間庫“得知"某項(xiàng)源數(shù)據(jù)已保存成功后，作為Web Service客戶端向目標(biāo)數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)送取數(shù)據(jù)通知。

（4）取數(shù)據(jù)。目標(biāo)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)收到取數(shù)據(jù)通知后，及時(shí)到中間庫制定表結(jié)構(gòu)中取數(shù)據(jù)，如圖2所示。

中間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)：①源數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)。是指提供數(shù)據(jù)的系統(tǒng)接口根據(jù)預(yù)定的頻率和選擇的數(shù)據(jù)類型，從本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，向中間庫插入或更新數(shù)據(jù)。作為Web Service客戶端，通知中間庫客戶端的寫數(shù)據(jù)已完成。②中間庫服務(wù)。提供管理中間庫的界面和支持接收數(shù)據(jù)插入成功的通知，并向目標(biāo)數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送取數(shù)據(jù)通知。作為Web Service客戶端，向目標(biāo)數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器端發(fā)送取數(shù)據(jù)通知，同時(shí)作為Web Service服務(wù)端，接收源數(shù)據(jù)寫入成功的通知。③目標(biāo)數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)，是指接收數(shù)據(jù)的系統(tǒng)（平臺(tái)服務(wù)器）。作為數(shù)據(jù)接口將中間庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，保存到自己系統(tǒng)中合理的表結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，作為 Web Service服務(wù)端，向中間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器端返回寫入成功信息。

3、能耗管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 綜合看板

綜合看板功能模塊主要為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)（廠級(jí)、車間級(jí)）提供可視化的能源綜合看板，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)能夠通過綜合看板一個(gè)畫面就能夠直觀、有效地了解企業(yè)用能情況。綜合看板的內(nèi)容包括能源消費(fèi)總量指標(biāo)、能源消費(fèi)強(qiáng)度、能源利用效率、能源結(jié)構(gòu)、能源成本以及主要能耗指標(biāo)的變化趨勢(shì)。系統(tǒng)可以用數(shù)據(jù)大屏的方式展示各種能耗分析數(shù)據(jù)，圖形展示方式包括餅圖、柱狀圖、曲線圖等多種方式，展示數(shù)據(jù)包括全礦用電情況、能源結(jié)構(gòu)占比、工序能耗占比、各用電單位能耗占比；還可以展示各種能耗數(shù)據(jù)的同比、環(huán)比等對(duì)比信息，實(shí)現(xiàn)了煤礦能耗管理一張圖。

3.2 計(jì)量器具管理

計(jì)量器具管理功能包括計(jì)量器具臺(tái)賬管理、計(jì)量器具狀態(tài)監(jiān)測(cè)2 個(gè)子功能。計(jì)量器具臺(tái)賬管理。建立和維護(hù)計(jì)量器具（儀表）臺(tái)賬。支持分類管理（電、水、氣、熱等）和分級(jí)管理。計(jì)量器具狀態(tài)監(jiān)測(cè)。以列表或計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖的形式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量器具工作的工作狀態(tài)（正常和故障），有故障及時(shí)報(bào)警提示。

3.3 數(shù)據(jù)采集管理

數(shù)據(jù)采集管理包括臺(tái)賬管理、狀態(tài)監(jiān)測(cè) 2 個(gè)子功能。采集設(shè)備臺(tái)賬管理。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備臺(tái)賬的立和維護(hù)。支持建立采集設(shè)備和計(jì)量器具的關(guān)聯(lián)關(guān)系。采集設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的工作狀態(tài)（正常、故障）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警提示。

3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)視管理

3.4.1 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視

按照用能單元遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視各計(jì)量器具運(yùn)行情況，以及關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)參數(shù)的當(dāng)前值，監(jiān)測(cè)參數(shù)異常持分類分級(jí)管理。

3.4.2 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表

按照用能單元自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)程抄表統(tǒng)計(jì)表，抄表周期可根據(jù)需求進(jìn)行選擇，遠(yuǎn)程抄表統(tǒng)計(jì)表。支持分類、分級(jí)、按時(shí)間段查詢，并支持Excel導(dǎo)出。

3.4.3 用能層級(jí)管理

系統(tǒng)采用可定制的層級(jí)管理方法，根據(jù)不同的需求劃分不同的層級(jí)，按照井下采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等工序，地面洗煤、裝機(jī)等工序設(shè)定生產(chǎn)工序的層級(jí)；也可以按照機(jī)電隊(duì)、綜采隊(duì)等設(shè)定用電單位來的層級(jí)；可以根據(jù)層級(jí)進(jìn)行電能量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算與分析。

3.5 集中報(bào)警管理

系統(tǒng)針對(duì)各個(gè)層級(jí)均可設(shè)置用電指標(biāo)和電量預(yù)警指標(biāo)，用電指標(biāo)可以和實(shí)際電量進(jìn)行對(duì)比分析，預(yù)警指標(biāo)用于告警提示，在某個(gè)層級(jí)電量達(dá)到預(yù)警指標(biāo)告警限值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行告警，提示電量即將超限。 （1）集中報(bào)警管理可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警的處理、報(bào)警查詢、報(bào)警統(tǒng)計(jì)功能。

（2）實(shí)時(shí)報(bào)警處理。對(duì)量器具狀態(tài)異常、采集設(shè)備狀態(tài)異常、網(wǎng)絡(luò)通信異常、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常、能耗指標(biāo)異 常等各類異常及時(shí)報(bào)警通知，支持記錄報(bào)警處理過程及結(jié)果。

（3）歷史報(bào)警查詢。查詢歷史報(bào)警記錄及處理結(jié)果。

（4）歷史報(bào)警統(tǒng)計(jì)。對(duì)歷史報(bào)警記錄進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。

3.6 輔助錄入管理

實(shí)際產(chǎn)量錄入。實(shí)現(xiàn)輔助錄入和查詢本單位的各類產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)量。支持分級(jí)錄入，支持按照價(jià)值分

配理論和方法把中間產(chǎn)品自動(dòng)核算為產(chǎn)品。其他指標(biāo)錄入。錄入和管理其他需要手工錄入的指標(biāo)（如經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等）。

3.7 能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)可以按照生成工序、用電單位按照生成各種能耗的日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表，直觀清晰地展示煤礦能源結(jié)構(gòu)、各工序電量占比、各用電單位電量占比等，為煤炭節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)支撐。

（1）能耗綜合統(tǒng)計(jì)。對(duì)用能單元統(tǒng)計(jì)其能源品種消費(fèi)量，包括各單項(xiàng)和綜合統(tǒng)計(jì)，不同的用能單元展

示不同的能源品種消費(fèi)量指標(biāo)。支持關(guān)聯(lián)查看任一指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)。

（2）能耗匯總統(tǒng)計(jì)。按時(shí)間段，對(duì)用戶所管理的用能單元的各能源品種、能源消費(fèi)量進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。

3.8 能耗在線監(jiān)視

（1）能耗總量監(jiān)測(cè)。展示用能單元對(duì)應(yīng)能源品種的實(shí)時(shí)消費(fèi)量，包含當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的數(shù)據(jù)，以曲線或表格的形式展示對(duì)應(yīng)消費(fèi)量的歷史趨勢(shì)。

（2）產(chǎn)值能效監(jiān)測(cè)。能效分析可以接入其他自動(dòng)化系統(tǒng)的產(chǎn)煤量、排風(fēng)量、排水量等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與相應(yīng)的供電回路電量相結(jié)合，計(jì)算各個(gè)工序的能效值，并給出相應(yīng)的輔助決策建議。接入皮帶、提升、洗煤等運(yùn)輸、洗選系統(tǒng)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，計(jì)算噸煤的能耗；接入通風(fēng)、壓風(fēng)等風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的風(fēng)量數(shù)據(jù)，計(jì)算兆帕每小時(shí)風(fēng)流量的能耗；接入供水、排水等泵房系統(tǒng)的流量數(shù)據(jù)，計(jì)算噸水百米揚(yáng)程的能耗。對(duì)能耗超過指標(biāo)的工序，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)進(jìn)行告警提示。

（3）產(chǎn)品能效監(jiān)測(cè)。展示用能單元對(duì)應(yīng)能源品種的產(chǎn)品能效，包含當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的數(shù)據(jù)，同時(shí)支持對(duì)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)展示。

3.9 能源成本管理

峰平谷參數(shù)可以配置峰平谷對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間，根據(jù)區(qū)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)峰平谷電量。其他能源產(chǎn)品可輸入單

價(jià)等根據(jù)系統(tǒng)采集的能源使用量，直接將能源的使用成本通過金額的方式體現(xiàn)出來。

3.10 企業(yè)用能分析

企業(yè)用能分析功能包括能耗趨勢(shì)分析、能耗結(jié)構(gòu)分析子功能。

（1）能耗成本分析。根據(jù)能源使用量及尖峰平谷對(duì)應(yīng)的價(jià)格不同設(shè)置不同價(jià)格，計(jì)算出使用成本系統(tǒng)

提供了多種數(shù)據(jù)的分析方式，可以對(duì)單個(gè)工序的月、年電量做同比、環(huán)比分析，還可以將電量與指標(biāo)電量分析，進(jìn)行對(duì)標(biāo)管理；系統(tǒng)支持多個(gè)工序、用電單位的電量對(duì)比展示，工序、用電單位的能耗占比直觀顯示，分析高耗能工序、用電單位用電情況，有針對(duì)性地制定節(jié)能措施。系統(tǒng)支持對(duì)峰平谷電量的分析，可以計(jì)算全礦用電的峰谷比，也可以計(jì)算某一個(gè)層級(jí)電量的峰谷比，針對(duì)峰谷比較高的回路，通過調(diào)節(jié)工作時(shí)段，降低峰谷比，實(shí)現(xiàn)合理用電。

（2）用能趨勢(shì)分析。按照用能單元，針對(duì)對(duì)應(yīng)不同能源品種消費(fèi)量按照時(shí)間段，進(jìn)行對(duì)應(yīng)能源品種、能源消費(fèi)量指標(biāo)（本期、同比、環(huán)比）的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

（3）能耗結(jié)構(gòu)分析。按用能單元分析能源消費(fèi)量折標(biāo)量占比。

3.11 高耗能回路計(jì)算

煤礦能耗主要消耗在高能耗設(shè)備上，如提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等，系統(tǒng)提供設(shè)置耗能設(shè)備閾值功能， 可以設(shè)置耗電量達(dá)到某一閾值的設(shè)備為高耗能設(shè)備，可以予以跟蹤，并可以圖形的方式直觀查看電量 消耗情況。

3.12 回路補(bǔ)償策略

系統(tǒng)可對(duì)具有節(jié)能空間的回路生成補(bǔ)償策略，可以分級(jí)補(bǔ)償曲線的方式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算出補(bǔ)償后 曲線，并得出補(bǔ)償后的結(jié)論，提供給相關(guān)人員參考，為下一步技術(shù)節(jié)能提供依據(jù)，如圖3所示。

3.13 參數(shù)管理

參數(shù)管理用來配置管理系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)。

電表參數(shù)可以配置各個(gè)用電回路的計(jì)量設(shè)備信息，包含設(shè)備名稱、編號(hào)等信息，機(jī)構(gòu)、用戶、角色、權(quán)限、日志的管理。

4、能耗管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

4.1 提高煤礦企業(yè)能耗管理水平

通過建立能耗管理信息系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗情況實(shí)時(shí)監(jiān)視，能夠?qū)崟r(shí)分析和掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、各用電單位、重要耗能設(shè)備的能耗狀況，可以對(duì)整體的能源利用狀況和水平作出準(zhǔn)確合理的分析和評(píng)價(jià)。

4.2 完善了企業(yè)能耗的預(yù)警考核機(jī)制

通過能耗系統(tǒng)的電量指標(biāo)預(yù)警，管理人員可以盡快掌握各工序、用電單位的能耗超標(biāo)情況，可以

及時(shí)對(duì)超標(biāo)的工序、用電單位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)糾正生產(chǎn)中的耗能問題。

4.3 優(yōu)化煤礦企業(yè)用電方式

通過統(tǒng)計(jì)各生產(chǎn)工序峰平谷時(shí)段的用電電量，計(jì)算電量的峰谷比，指導(dǎo)企業(yè)合理調(diào)整設(shè)備工作時(shí)間，減少設(shè)備峰時(shí)段開啟時(shí)間，增加谷時(shí)段運(yùn)行時(shí)間。

4.4 對(duì)礦山的應(yīng)用價(jià)值

貫徹能源專業(yè)化、精細(xì)化、扁平化管理思路，建立持續(xù)改進(jìn)能效的能管模式和機(jī)制，提高能管水平，促進(jìn)節(jié)能降耗。實(shí)時(shí)監(jiān)視能源消耗，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，減少用能損失；有效掌握能耗總量、能耗成本及能耗效率指標(biāo)數(shù)據(jù)；有效分析用能特點(diǎn)，為優(yōu)化用能管理提供決策數(shù)據(jù)。

5、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)狻⒄羝皦嚎s空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

6、應(yīng)用場(chǎng)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(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

7、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)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(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測(cè)量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測(cè)模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

8、系統(tǒng)功能

平臺(tái)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shì)分析，幫助企業(yè)加強(qiáng)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)。

8.1平臺(tái)登入

在瀏覽器打開云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

8.2大屏展示

用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標(biāo)、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點(diǎn)擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

8.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢(shì)、單耗趨勢(shì)、分類能耗等企業(yè)級(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

8.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快的掌握點(diǎn)位的報(bào)警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負(fù)載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

• 能源實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對(duì)水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗報(bào)警提示等；

• 配電圖：將配電房真實(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

• 實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

• 數(shù)據(jù)展示：通過實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；

• 檢測(cè)：對(duì)能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對(duì)報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對(duì)報(bào)警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級(jí)分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗等報(bào)警提示；

8.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實(shí)時(shí)掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

8.6變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對(duì)比分析，找出更好的運(yùn)行模式。根據(jù)運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

8.7儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控

展示各個(gè)水電氣儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

8.8能源中控

將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個(gè)看板中，能從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

8.9用表統(tǒng)計(jì)

從能源使用種類、監(jiān)測(cè)區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時(shí)間、設(shè)備、班組、分項(xiàng)等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費(fèi)。

8.10成ben分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（工廠、車間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類能源消耗費(fèi)用，其中電包括峰電量、峰電費(fèi)、谷電量、谷電費(fèi)以及平均電量和平均電費(fèi)。

8.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)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(shì)圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。同時(shí)將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

8.12績效分析

對(duì)各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年的時(shí)段績效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評(píng)定能源消耗是否合理。

8.13運(yùn)行監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備及工藝運(yùn)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(yùn)行監(jiān)視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

8.14自定義能耗報(bào)表

用戶可通過自定義報(bào)表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報(bào)表，查看企業(yè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報(bào)表，支持導(dǎo)出報(bào)表。

8.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對(duì)比分析，包括分時(shí)段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時(shí)段、分項(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計(jì)圖形對(duì)比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

8.16分析報(bào)告

以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

8.17能耗設(shè)備用能

監(jiān)控耗能設(shè)備運(yùn)行、停機(jī)及異常狀態(tài)，及時(shí)解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

8.18線損分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時(shí)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(fèi)的問題，提醒用戶及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

8.19碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔?shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對(duì)單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合減排指標(biāo)實(shí)現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進(jìn)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

8.20電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

8.21運(yùn)維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計(jì)劃、派工、消缺、報(bào)修、派工等設(shè)備運(yùn)維管理，方便運(yùn)行管理人員的制定巡檢計(jì)劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進(jìn)行故障報(bào)修、跟進(jìn)維修進(jìn)度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。

8.22報(bào)警管理

針對(duì)于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報(bào)警、電氣火災(zāi)隱患報(bào)警、能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過高。支持分級(jí)分類報(bào)警，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

8.23能耗抄表

可自定義時(shí)間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項(xiàng)。

8.24能耗分析自定義時(shí)間抄表

可自定義時(shí)間段內(nèi)各個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項(xiàng)。

8.25容許量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量價(jià)格的變化情況，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)容改需，降低基本電費(fèi)。

8.26復(fù)費(fèi)率報(bào)表

對(duì)尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為企業(yè)分時(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

8.27文檔管理

對(duì)國標(biāo)、能源管理制度、能源指標(biāo)體系等文件進(jìn)行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對(duì)儀表臺(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

8.283D可視化大屏

對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行虛擬仿真，展示各區(qū)域運(yùn)行及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場(chǎng)展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的自定義綁定。

8.293D子系統(tǒng)

對(duì)各動(dòng)力子系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動(dòng)力管線、設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的能源流向效果。

8.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

8.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

8.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測(cè)器、設(shè)備型號(hào)、電參量、節(jié)點(diǎn)、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置、修改、刪除等管理、進(jìn)行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

8.33手機(jī)APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對(duì)、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

8.34知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

9、系統(tǒng)硬件配置

10、結(jié)束語

系統(tǒng)能實(shí)時(shí)反映煤礦生產(chǎn)的能耗情況，監(jiān)視分析生產(chǎn)過程中的高耗能設(shè)備和環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了能耗的精細(xì)

化管理，為節(jié)能降耗提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳減排提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]韓建華，煤礦能耗管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古烏海.能源科技，2023.6.

[2]薛必芬，李美生，延春明，等.煤礦綜合能耗在線監(jiān)控平臺(tái)及能源管理體系建設(shè)應(yīng)用研究［J］.煤炭加工與綜合利用，2019（3）：76-80.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與選型手冊(cè).2022.05版.

[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺(tái).2020.08版.

作者簡(jiǎn)介:任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。