淺談工業(yè)云平臺(tái)能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

安科瑞 陳聰

摘要：為了解決傳統(tǒng)印染企業(yè)對(duì)能源管理存在粗放、滯后、管理不足等問(wèn)題，提出了一種基于工業(yè)云平臺(tái)的能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的能源管理系統(tǒng)擁有很快的工作效率。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、通用性、持續(xù)擴(kuò)展性，為印染企業(yè)提供了能耗監(jiān)控、訂單產(chǎn)量損耗的能源監(jiān)測(cè)解決方案，以及未來(lái)能源管理系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。

關(guān)鍵詞：云平臺(tái)；大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)；能源監(jiān)測(cè)；穩(wěn)定性；通用性

印染行業(yè)在紡織工業(yè)中占據(jù)著重要的地位，而我國(guó)大部分印染企業(yè)都屬于中小型的勞動(dòng)密集型企業(yè)，隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，企業(yè)運(yùn)作過(guò)程中需要管理的信息日益繁雜，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際的需求，特別是企業(yè)的能源管理方式還存在相對(duì)落后的人手抄表和人工記錄耗損的情況。為此，本方案提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能源管理解決方案，集“物聯(lián)網(wǎng)”“大數(shù)據(jù)”“云計(jì)算”“AI”“邊緣計(jì)算”“智能網(wǎng)關(guān)”等技術(shù)于一體，服務(wù)于園區(qū)、企事業(yè)單位在能源的生產(chǎn)、輸配、使用過(guò)程中對(duì)能源管理的兩化（信息化、自動(dòng)化）融合需求，服務(wù)于安全用能、經(jīng)濟(jì)用能以及精細(xì)化管理的需求。具體如下：（1）能耗管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)電力、天然氣、水、蒸汽等各分類(lèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并分析能耗狀況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能應(yīng)用；（2）采用儀表管理、能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計(jì)、能耗預(yù)測(cè)分析、能耗設(shè)備管理、能源計(jì)量設(shè)備管理等多種手段，使企業(yè)管理者對(duì)企業(yè)的能源成本比重、發(fā)展趨勢(shì)有準(zhǔn)確的掌握；（3）讓電力、用水、天然氣、蒸汽等用能信息可視化，并與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)相結(jié)合，形成單位制品能耗、日均網(wǎng)損、平均（水電氣）價(jià)格等指標(biāo)，協(xié)助管理者快速掌控企業(yè)狀況，進(jìn)行客觀、科學(xué)的分析，為企業(yè)精細(xì)化管理提供新的數(shù)據(jù)化維度。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

業(yè)務(wù)架構(gòu)圖如圖1所示。

能耗管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)電力、天然氣、水、蒸汽等各分類(lèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并分析能耗狀況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能應(yīng)用。技術(shù)路線為采集終端智能儀表水、電、蒸汽、天然氣等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)、4G/5G 的形式傳輸、存儲(chǔ)至技研工業(yè)云平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)的分析處理，用戶(hù)只需打開(kāi)相應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件（Windows、Android、IOS）即可通過(guò)手機(jī)APP、電腦客戶(hù)端完成對(duì)用能數(shù)據(jù)的調(diào)取、監(jiān)控分析、管理等需求，讓用能信息變得簡(jiǎn)單和直觀，使決策者、管理者更有效地掌控企業(yè)能源管理信息。

1.1.1 終端感知層

終端感知層提供的數(shù)據(jù)主要來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的水表、天然氣表、蒸汽表以及安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能電表、電氣安全預(yù)警儀等。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要提供工業(yè)網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)終端智能表（計(jì)）與平臺(tái)應(yīng)用層的連接，實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，上報(bào)到云上的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

1.1.3 平臺(tái)應(yīng)用層

平臺(tái)應(yīng)用層基于技研云平臺(tái)工業(yè) PaaS 服務(wù)搭建，提供面向能源管理領(lǐng)域的特定場(chǎng)景應(yīng)用。其中，通用 PaaS 提供云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ) PaaS 服務(wù)能力，提供以數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)、機(jī)理模型服務(wù)和業(yè)務(wù)微服務(wù)。應(yīng)用層提供安全預(yù)警、能耗管理、設(shè)備監(jiān)控等功能，服務(wù)安全用能、經(jīng)濟(jì)用能以及精細(xì)化管理的需求，同時(shí)支持 PC 端和移動(dòng)端（微信小程序）訪問(wèn)，滿(mǎn)足不同用戶(hù)群體的使用需求。

1.2 能源管理業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

能耗業(yè)務(wù)邏輯：通過(guò)計(jì)量表管理對(duì)能源系統(tǒng)的底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行定義，計(jì)量表數(shù)據(jù)通過(guò)485通訊自動(dòng)采集與人工錄入作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入端，將規(guī)定的計(jì)量表與統(tǒng)計(jì)對(duì)象（包括區(qū)域、設(shè)備等）進(jìn)行運(yùn)算賦值、綁定連接，生成各時(shí)間段的區(qū)域、設(shè)備等能耗明細(xì)。

單耗業(yè)務(wù)邏輯：在能耗統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各統(tǒng)計(jì)對(duì)象的產(chǎn)量情況及各產(chǎn)品類(lèi)型的系數(shù)加成，定時(shí)核算單耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)定統(tǒng)計(jì)對(duì)象的單耗基準(zhǔn)，在實(shí)際單耗與設(shè)定的單耗基準(zhǔn)出現(xiàn)一定的偏差時(shí)，自動(dòng)發(fā)起警報(bào)。

批耗業(yè)務(wù)邏輯：在能耗與單耗的基礎(chǔ)上，結(jié)合每個(gè)訂單/批次的工藝數(shù)據(jù)、配方數(shù)據(jù)、機(jī)臺(tái)排程數(shù)據(jù)、訂單/批次的開(kāi)始與結(jié)束節(jié)點(diǎn)等信息，核算出每個(gè)訂單/批次/工藝的生產(chǎn)能耗。

能源管理業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

2 主要功能設(shè)計(jì)

能源管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息采集管理系統(tǒng)的目標(biāo)是建立數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而完成能源的管理，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)良供能，提高工作效率，降低能耗，從而達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的。包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)分析管理，主要功能是實(shí)現(xiàn)所有能耗數(shù)據(jù)的采集，并在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布。

整個(gè)能源管理系統(tǒng)采用可靠的硬件平臺(tái)輔以成熟的軟件平臺(tái)，構(gòu)成集中式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的集中管理和歸檔，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)布。

2.1 實(shí)時(shí)能耗采集

通過(guò)數(shù)據(jù)采集器自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)儀表的能耗數(shù)據(jù)信息，為能源信息管理提供原始數(shù)據(jù)。

2.1.1 通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)接口

本系統(tǒng)涉及到電、水、天然氣、蒸汽等能耗監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備的采集工作；提供的監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備要支持RS-485、RS-232、RJ45、CDMA3G/4G 等多種網(wǎng)絡(luò)接口或支持 OPC、MODBUS、104、CDT、DLT645 等多種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、分廠、車(chē)間、設(shè)備等多級(jí)能源介質(zhì)的采集、存儲(chǔ)管理。

2.1.2 斷網(wǎng)本地預(yù)存

在網(wǎng)絡(luò)中斷或者主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)無(wú)法通信的情況時(shí)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備應(yīng)當(dāng)繼續(xù)采集能耗數(shù)據(jù)，并將采集到的能耗數(shù)據(jù)保存在本地，在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通或者與主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備恢復(fù)通信后將預(yù)存的數(shù)據(jù)上傳到云存儲(chǔ)設(shè)備中。

2.1.3 遠(yuǎn)程抄表

對(duì)規(guī)定區(qū)域內(nèi)的能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，而且選擇規(guī)定的日期與時(shí)間對(duì)能耗儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，將對(duì)應(yīng)的時(shí)間累積能耗數(shù)據(jù)推送給技研云平臺(tái)數(shù)據(jù)采集庫(kù)。

2.1.4 運(yùn)行監(jiān)測(cè)

（1）系統(tǒng)以數(shù)據(jù)列表、分布圖、曲線等形式直觀展示企業(yè)實(shí)時(shí)或歷史生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)、生產(chǎn)指標(biāo)、能耗指標(biāo)和數(shù)據(jù)通信報(bào)警。

（2）通過(guò)集中監(jiān)控生產(chǎn)和能源系統(tǒng)指標(biāo)、生產(chǎn)異常實(shí)時(shí)報(bào)警、系統(tǒng)巡檢到位等措施提高企業(yè)能源系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平及整體安全水平，確保生產(chǎn)安全進(jìn)行。

2.2 能耗統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 計(jì)量分析

能源管理系統(tǒng)計(jì)量分析采用餅狀圖的形式展現(xiàn)規(guī)定時(shí)間段內(nèi)各類(lèi)能耗所占總能耗的百分?jǐn)?shù)；能耗趨勢(shì)分析采用折線圖的形式展現(xiàn)規(guī)定時(shí)間段內(nèi)規(guī)定能源的消耗。

能耗報(bào)表管理：自動(dòng)生成所需要的數(shù)據(jù)（日/月/季度/年）報(bào)表、定期階段報(bào)表和事件報(bào)表，并能以用戶(hù)所需要的格式和方式保存、導(dǎo)出或打印。報(bào)表的類(lèi)型、內(nèi)容和格式可由用戶(hù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，如圖3所示。

能耗報(bào)表分析：系統(tǒng)可提取各類(lèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，確立*值，并對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的能耗情況進(jìn)行水耗、電耗、氣耗判定，對(duì)能耗改善提出一套完整的診斷流程，并提供能耗分析報(bào)告，幫助用戶(hù)進(jìn)行節(jié)能措施及設(shè)備改造。

人工數(shù)據(jù)上傳：針對(duì)尚未安裝自動(dòng)采集儀的支路或無(wú)法使用數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行自動(dòng)采集的能源消耗（機(jī)械式儀表）提供人工數(shù)據(jù)上傳及審核的功能，避免數(shù)據(jù)缺失導(dǎo)致的各類(lèi)問(wèn)題。

數(shù)據(jù)備份管理：用戶(hù)手動(dòng)或系統(tǒng)自動(dòng)備份保存各項(xiàng)數(shù)據(jù)；當(dāng)發(fā)生特殊情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失時(shí)，可自動(dòng)導(dǎo)入近期的備份數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，避免特殊情況出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失導(dǎo)致的各項(xiàng)損失。

2.2.2 單耗分析

能源管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控整廠各區(qū)域、各設(shè)備的單位產(chǎn)量耗費(fèi)的能源情況。單耗通常作為各管理人員所管轄區(qū)域的能源考核指標(biāo)，可通過(guò)監(jiān)控、分析實(shí)際單耗與設(shè)定績(jī)效的偏差來(lái)判斷能源管理水平的優(yōu)劣；單耗超出控制線出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)發(fā)起警報(bào)，通過(guò)及時(shí)的反饋提高能源的利用效率。

2.2.3 批耗分析

能源管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控各訂單/批次在各工序的能耗情況，實(shí)現(xiàn)訂單/批次級(jí)別高顆粒度的能源分析。在大量的批次能耗數(shù)據(jù)采集后，系統(tǒng)通過(guò)分布擬合的方法制定各訂單、批次、工藝的標(biāo)準(zhǔn)能耗模型，當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)能耗與標(biāo)準(zhǔn)能耗模型偏差較大時(shí)發(fā)起警報(bào)，促進(jìn)能源問(wèn)題的解決與完善，同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)行業(yè)BI 大數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出工藝改進(jìn)的方案建議，提高染整工廠的能源利用效率。

2.3 能耗預(yù)測(cè)

以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)，以企業(yè)整體、分廠、車(chē)間、生產(chǎn)線、主要用能設(shè)備為對(duì)象，并結(jié)合歷史能耗數(shù)據(jù)，對(duì)未來(lái)的能耗情況進(jìn)行預(yù)測(cè)分析：（1）利用歷史能耗數(shù)據(jù)分析未來(lái)能耗趨勢(shì)；（2）按照日、月、年的日期形式分別統(tǒng)計(jì)出對(duì)應(yīng)的能耗趨勢(shì)數(shù)據(jù)；（3）與企業(yè)的生產(chǎn)線、主要用能設(shè)備的使用情況相結(jié)合；（4）趨勢(shì)圖表界面美觀，條目清晰，并提供在線打印與導(dǎo)出功能。

2.4 警報(bào)設(shè)置

企業(yè)可根據(jù)不同廠區(qū)、不同支路、不同設(shè)備的用能需求，分時(shí)間段設(shè)置不同的警報(bào)策略。當(dāng)發(fā)生不合理的能源消耗時(shí)，系統(tǒng)按照所設(shè)置的警報(bào)方式對(duì)用戶(hù)進(jìn)行提醒，避免設(shè)備故障或人為原因造成的能源浪費(fèi)。在一段時(shí)間后，用戶(hù)可通過(guò)歷史警報(bào)記錄分析當(dāng)前的節(jié)能策略是否需要修改，很大限度地確保能源和資金的合理利用。此外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生能源警報(bào)時(shí)，消息可推送給相關(guān)的生產(chǎn)角色（工人、主管、企業(yè)高層管理者）。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

3.1 硬件設(shè)備

能源管理采用高性能智能網(wǎng)關(guān)作為硬件采集及通信設(shè)備。該網(wǎng)關(guān)擁有自主嵌入式操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)的空間，用于能源管理中各類(lèi)能耗儀表的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與管理，可實(shí)現(xiàn)用能數(shù)據(jù)智能處理等邊緣計(jì)算功能，可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)等與云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，具備邊緣計(jì)算能力，具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能。

智慧能源網(wǎng)關(guān)特點(diǎn)：（1）水電氣熱4表合一，一臺(tái)網(wǎng)關(guān)可支持水、電、氣、熱等各類(lèi)能耗儀表的信息采集，支持多點(diǎn)位高速采集；（2）支持各類(lèi)工業(yè)規(guī)約，支持符合 DLT645-2007 與 DLT645-1997 規(guī)約的所有電能表（計(jì)），支持符合CJ 188-2004-T規(guī)約的所有水、氣、熱表（計(jì)），支持協(xié)議擴(kuò)展；（3）下行支持多協(xié)議RS485、M-Bus、CAN、紅外等，上行支持多通信方式如以太網(wǎng)、GPRS（2G/3G/4G）、WIFI、LORA、NB-IOT 等；（4）安裝方式靈活，導(dǎo)軌式、壁掛式任意可選，終端設(shè)有4個(gè)固定孔位，可采用Φ3的標(biāo)準(zhǔn)螺絲進(jìn)行固定安裝。

3.2 應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)面向傳統(tǒng)印染紡織企業(yè)染色機(jī)、定形機(jī)、絲光機(jī)、煮漂機(jī)、開(kāi)幅機(jī)等通用生產(chǎn)設(shè)備，針對(duì)企業(yè)能源管理粗放、存在用能監(jiān)測(cè)黑箱、能耗高、設(shè)備壽命短、問(wèn)題點(diǎn)查找困難等，基于對(duì)整個(gè)車(chē)間的通用生產(chǎn)設(shè)備及傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，利用邊緣計(jì)算和云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的智能優(yōu)化控制，提高企業(yè)的能源利用水平和用能安全水平，降低能耗。

普遍使用場(chǎng)景：（1）管理人員對(duì)工廠的能耗有基本的了解與整體的把控；（2）作為進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（3）給抄表人員提供方便實(shí)用的工具；（4）區(qū)域單耗作為各車(chē)間管理人員的考核指標(biāo)，及時(shí)反饋分析總結(jié)；（5）設(shè)備單耗作為能耗異常的深度分析；（6）單耗異常發(fā)起警報(bào)，發(fā)起查異常解決問(wèn)題的流程；（7）能源預(yù)信（分布擬合）；（8）工藝改進(jìn)；（9）制定訂單工藝的能耗標(biāo)準(zhǔn)；（10）訂單批號(hào)的耗能預(yù)警。

4 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

能源管理系統(tǒng)是綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)印染企業(yè)能耗的在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)

分析和集中管理，建立“多能互補(bǔ)，需求響應(yīng)”新機(jī)制，精細(xì)化、信息化的能源管理方式，可提升印染企業(yè)能源管理水平，降低能源成本，實(shí)現(xiàn)能源的動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)和企業(yè)能源的優(yōu)化調(diào)度。系統(tǒng)具體的優(yōu)勢(shì)如下：（1）易部署、易實(shí)施、見(jiàn)效快。能源管理服務(wù)根據(jù)當(dāng)前印染企業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)際調(diào)研與分析，幫助企業(yè)制定一套輕量化的能效監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)基于云平臺(tái)模式搭建，可以快速部署，免去復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝。在不影響當(dāng)前生產(chǎn)的前提下進(jìn)行實(shí)施，可以使企業(yè)減少在安裝實(shí)施過(guò)程中帶來(lái)的損失。能源管理服務(wù)在整個(gè)系統(tǒng)部署完畢后 2 個(gè)月就會(huì)有明顯的優(yōu)化效果，見(jiàn)效快。（2）便捷的使用方式。系統(tǒng)提供 PC 端、手機(jī)端等豐富的展示方式，提供簡(jiǎn)易的人性化的使用界面，幫助用戶(hù)快速地獲取所需用能信息，降低使用者學(xué)習(xí)的成本；同時(shí)為設(shè)備管理人員、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)等管理者提供數(shù)字化的設(shè)備模型和實(shí)時(shí)運(yùn)行情況的各種健康指標(biāo)，作為決策分析依據(jù)。（3）實(shí)時(shí)的自動(dòng)預(yù)警通知。系統(tǒng)可以向移動(dòng) APP 應(yīng)用自動(dòng)推送預(yù)警通知，實(shí)時(shí)告知相關(guān)人員能源事件信息。

5 安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

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(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)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(chē)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(xiě)字樓以及汽車(chē)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(guò)廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)搭建在客戶(hù)自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶(hù)可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)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(lèi)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(kāi)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(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)能源的消耗情況，通過(guò)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)登錄

在瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶(hù)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(hù)登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁(yè)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(lèi)能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

8.3首頁(yè)

首頁(yè)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(lèi)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(hù)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(lèi)，同時(shí)支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)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(huà)入配電圖，實(shí)時(shí)展示接入的門(mén)禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門(mén)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(chē)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(guò)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(lèi)，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語(yǔ)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(guò)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用能統(tǒng)計(jì)

從能源使用種類(lèi)、監(jiān)測(cè)區(qū)域、車(chē)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(jī)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(guò)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(guò)程中的浪費(fèi)。

8.1*成本分析

統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（工廠、車(chē)間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類(lèi)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(guò)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(guó)家/國(guó)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(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

8.12績(jī)效分析

對(duì)各類(lèi)能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車(chē)間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年、規(guī)定時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)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。可直接從動(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(lèi)、車(chē)間、工段、時(shí)間等維度查詢(xún)相關(guān)能源用量。

8.14自定義能耗報(bào)表

用戶(hù)可通過(guò)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(lèi)、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(hù)更加了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶(hù)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(wú)法正常生產(chǎn)。

8.18線損分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類(lèi)，查詢(xún)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(guò)程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費(fèi)的問(wèn)題，提醒用戶(hù)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(wèn)題消缺，進(jìn)行故障報(bào)修、跟進(jìn)維修進(jìn)度，滿(mǎn)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(kāi)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(guò)高。支持分級(jí)分類(lèi)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(lèi)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(lèi)分項(xiàng)。

8.25容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)展示容量需量?jī)r(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(guó)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(xún)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。

8.28 3D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。

8.29 3D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(guò)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(guò)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(lèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、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(hù)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(hù)按能源分類(lèi)、區(qū)域、車(chē)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(shū)

9 系統(tǒng)硬件配置

10 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種基于工業(yè)云平臺(tái)的針對(duì)印染企業(yè)的能源管理系統(tǒng)，對(duì)印染企業(yè)傳統(tǒng)能耗管理進(jìn)行了深層次的信息整合，實(shí)現(xiàn)了全廠設(shè)備的互通互聯(lián)，有效地幫助企業(yè)提高了設(shè)備的綜合運(yùn)行效率，并運(yùn)用信息化手段改善企業(yè)的業(yè)務(wù)流程。未來(lái)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將迎來(lái)加速發(fā)展期，不斷打造和完善面向染整行業(yè)、覆蓋全技術(shù)層次和全生命周期業(yè)務(wù)流程的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，以微服務(wù)、工業(yè) APP 等多種技術(shù)和形式提供資源整合、個(gè)性化定制等綜合服務(wù)，將幫助更多的企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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