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淺談工業(yè)云平臺能源管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：為了解決傳統(tǒng)印染企業(yè)對能源管理存在粗放、滯后、管理不足等問題，提出了一種基于工業(yè)云平臺的能源管理系統(tǒng)設計方案。以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網和互聯(lián)網等基礎設施建設的能源管理系統(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)擴展性，為印染企業(yè)提供了能耗監(jiān)控、訂單產量損耗的能源監(jiān)測解決方案，以及未來能源管理系統(tǒng)的運行維護。
關鍵詞：云平臺；大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網；能源監(jiān)測；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，而我國大部分印染企業(yè)都屬于中小型的勞動密集型企業(yè)，隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，企業(yè)運作過程中需要管理的信息日益繁雜，傳統(tǒng)的管理模式已經不能滿足實際的需求，特別是企業(yè)的能源管理方式還存在相對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)網能源管理解決方案，集“物聯(lián)網"“大數(shù)據(jù)"“云計算"“AI"“邊緣計算"“智能網關"等技術于一體，服務于園區(qū)、企事業(yè)單位在能源的生產、輸配、使用過程中對能源管理的兩化（信息化、自動化）融合需求，服務于安全用能、經濟用能以及精細化管理的需求。具體如下：（1）能耗管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結構，對電力、天然氣、水、蒸汽等各分類能耗數(shù)據(jù)進行采集、處理，并分析能耗狀況，實現(xiàn)節(jié)能應用；（2）采用儀表管理、能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計、能耗預測分析、能耗設備管理、能源計量設備管理等多種手段，使企業(yè)管理者對企業(yè)的能源成本比重、發(fā)展趨勢有準確的掌握；（3）讓電力、用水、天然氣、蒸汽等用能信息可視化，并與生產運營相結合，形成單位制品能耗、日均網損、平均（水電氣）價格等指標，協(xié)助管理者快速掌控企業(yè)狀況，進行客觀、科學的分析，為企業(yè)精細化管理提供新的數(shù)據(jù)化維度。
1 系統(tǒng)總體設計
1.1 業(yè)務架構
業(yè)務架構圖如圖1所示。
能耗管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結構，對電力、天然氣、水、蒸汽等各分類能耗數(shù)據(jù)進行采集、處理，并分析能耗狀況，實現(xiàn)節(jié)能應用。技術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)通過以太網、4G/5G 的形式傳輸、存儲至技研工業(yè)云平臺進行相關的分析處理，用戶只需打開相應系統(tǒng)的應用軟件（Windows、Android、IOS）即可通過手機APP、電腦客戶端完成對用能數(shù)據(jù)的調取、監(jiān)控分析、管理等需求，讓用能信息變得簡單和直觀，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)主要來自現(xiàn)場的水表、天然氣表、蒸汽表以及安裝在現(xiàn)場的智能電表、電氣安全預警儀等。
1.1.2 網絡傳輸層
網絡傳輸層主要提供工業(yè)網關，負責終端智能表（計）與平臺應用層的連接，實時采集設備數(shù)據(jù)，上報到云上的物聯(lián)網服務。
1.1.3 平臺應用層
平臺應用層基于技研云平臺工業(yè) PaaS 服務搭建，提供面向能源管理領域的特定場景應用。其中，通用 PaaS 提供云計算、大數(shù)據(jù)、應用開發(fā)、物聯(lián)網等基礎 PaaS 服務能力，提供以數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)數(shù)據(jù)服務、機理模型服務和業(yè)務微服務。應用層提供安全預警、能耗管理、設備監(jiān)控等功能，服務安全用能、經濟用能以及精細化管理的需求，同時支持 PC 端和移動端（微信小程序）訪問，滿足不同用戶群體的使用需求。
1.2 能源管理業(yè)務流程設計
能耗業(yè)務邏輯：通過計量表管理對能源系統(tǒng)的底層現(xiàn)場設備進行定義，計量表數(shù)據(jù)通過485通訊自動采集與人工錄入作為基礎數(shù)據(jù)的輸入端，將規(guī)定的計量表與統(tǒng)計對象（包括區(qū)域、設備等）進行運算賦值、綁定連接，生成各時間段的區(qū)域、設備等能耗明細。
單耗業(yè)務邏輯：在能耗統(tǒng)計的基礎上，結合各統(tǒng)計對象的產量情況及各產品類型的系數(shù)加成，定時核算單耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設定統(tǒng)計對象的單耗基準，在實際單耗與設定的單耗基準出現(xiàn)一定的偏差時，自動發(fā)起警報。
批耗業(yè)務邏輯：在能耗與單耗的基礎上，結合每個訂單/批次的工藝數(shù)據(jù)、配方數(shù)據(jù)、機臺排程數(shù)據(jù)、訂單/批次的開始與結束節(jié)點等信息，核算出每個訂單/批次/工藝的生產能耗。
能源管理業(yè)務流程如圖2所示。
2 主要功能設計
能源管理系統(tǒng)實時信息采集管理系統(tǒng)的目標是建立數(shù)據(jù)通信網絡，實現(xiàn)對能耗信息的自動監(jiān)測，進而完成能源的管理，實現(xiàn)安全、優(yōu)良供能，提高工作效率，降低能耗，從而達到降低產品成本的目的。包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)分析管理，主要功能是實現(xiàn)所有能耗數(shù)據(jù)的采集，并在企業(yè)內部范圍內實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布。
整個能源管理系統(tǒng)采用可靠的硬件平臺輔以成熟的軟件平臺，構成集中式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析管理系統(tǒng)，并實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的集中管理和歸檔，通過網絡在企業(yè)內部范圍內實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)布。
2.1 實時能耗采集
通過數(shù)據(jù)采集器自動采集現(xiàn)場儀表的能耗數(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)議與網絡接口
本系統(tǒng)涉及到電、水、天然氣、蒸汽等能耗監(jiān)測儀表設備的采集工作；提供的監(jiān)測儀表設備要支持RS-485、RS-232、RJ45、CDMA3G/4G 等多種網絡接口或支持 OPC、MODBUS、104、CDT、DLT645 等多種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)企業(yè)、分廠、車間、設備等多級能源介質的采集、存儲管理。
2.1.2 斷網本地預存
在網絡中斷或者主數(shù)據(jù)存儲設備出現(xiàn)無法通信的情況時，數(shù)據(jù)采集設備應當繼續(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，在網絡聯(lián)通或者與主數(shù)據(jù)存儲設備恢復通信后將預存的數(shù)據(jù)上傳到云存儲設備中。
2.1.3 遠程抄表
對規(guī)定區(qū)域內的能耗監(jiān)測設備進行遠程抄表，而且選擇規(guī)定的日期與時間對能耗儀表進行遠程抄表，將對應的時間累積能耗數(shù)據(jù)推送給技研云平臺數(shù)據(jù)采集庫。
2.1.4 運行監(jiān)測
（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)實時或歷史生產能耗數(shù)據(jù)、生產指標、能耗指標和數(shù)據(jù)通信報警。
（2）通過集中監(jiān)控生產和能源系統(tǒng)指標、生產異常實時報警、系統(tǒng)巡檢到位等措施提高企業(yè)能源系統(tǒng)的運行管理水平及整體安全水平，確保生產安全進行。
2.2 能耗統(tǒng)計分析
2.2.1 計量分析
能源管理系統(tǒng)計量分析采用餅狀圖的形式展現(xiàn)規(guī)定時間段內各類能耗所占總能耗的百分數(shù)；能耗趨勢分析采用折線圖的形式展現(xiàn)規(guī)定時間段內規(guī)定能源的消耗。
能耗報表管理：自動生成所需要的數(shù)據(jù)（日/月/季度/年）報表、定期階段報表和事件報表，并能以用戶所需要的格式和方式保存、導出或打印。報表的類型、內容和格式可由用戶動態(tài)調整，如圖3所示。
能耗報表分析：系統(tǒng)可提取各類能耗數(shù)據(jù)進行自動分析，確立標gan值，并對各監(jiān)控點的能耗情況進行水耗、電耗、氣耗判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并提供能耗分析報告，幫助用戶進行節(jié)能措施及設備改造。
人工數(shù)據(jù)上傳：針對尚未安裝自動采集儀的支路或無法使用數(shù)據(jù)采集儀進行自動采集的能源消耗（機械式儀表）提供人工數(shù)據(jù)上傳及審核的功能，避免數(shù)據(jù)缺失導致的各類問題。
數(shù)據(jù)備份管理：用戶手動或系統(tǒng)自動備份保存各項數(shù)據(jù)；當發(fā)生特殊情況導致數(shù)據(jù)丟失時，可自動導入近期的備份數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)恢復，避免特殊情況出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失導致的各項損失。
2.2.2 單耗分析
能源管理系統(tǒng)實時監(jiān)控整廠各區(qū)域、各設備的單位產量耗費的能源情況。單耗通常作為各管理人員所管轄區(qū)域的能源考核指標，可通過監(jiān)控、分析實際單耗與設定績效的偏差來判斷能源管理水平的優(yōu)劣；單耗超出控制線出現(xiàn)異常時自動發(fā)起警報，通過及時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)實時監(jiān)控各訂單/批次在各工序的能耗情況，實現(xiàn)訂單/批次級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)通過分布擬合的方法制定各訂單、批次、工藝的標準能耗模型，當實際生產能耗與標準能耗模型偏差較大時發(fā)起警報，促進能源問題的解決與完善，同時系統(tǒng)通過行業(yè)BI 大數(shù)據(jù)自動輸出工藝改進的方案建議，提高染整工廠的能源利用效率。
2.3 能耗預測
以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)，以企業(yè)整體、分廠、車間、生產線、主要用能設備為對象，并結合歷史能耗數(shù)據(jù)，對未來的能耗情況進行預測分析：（1）利用歷史能耗數(shù)據(jù)分析未來能耗趨勢；（2）按照日、月、年的日期形式分別統(tǒng)計出對應的能耗趨勢數(shù)據(jù)；（3）與企業(yè)的生產線、主要用能設備的使用情況相結合；（4）趨勢圖表界面美觀，條目清晰，并提供在線打印與導出功能。
2.4 警報設置
企業(yè)可根據(jù)不同廠區(qū)、不同支路、不同設備的用能需求，分時間段設置不同的警報策略。當發(fā)生不合理的能源消耗時，系統(tǒng)按照所設置的警報方式對用戶進行提醒，避免設備故障或人為原因造成的能源浪費。在一段時間后，用戶可通過歷史警報記錄分析當前的節(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，當系統(tǒng)發(fā)生能源警報時，消息可推送給相關的生產角色（工人、主管、企業(yè)高層管理者）。
3 系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用
3.1 硬件設備
能源管理采用高性能智能網關作為硬件采集及通信設備。該網關擁有自主嵌入式操作系統(tǒng)，具有強大的功能擴展和系統(tǒng)升級的空間，用于能源管理中各類能耗儀表的數(shù)據(jù)采集、存儲與管理，可實現(xiàn)用能數(shù)據(jù)智能處理等邊緣計算功能，可通過物聯(lián)網、以太網等與云平臺進行數(shù)據(jù)交互，具備邊緣計算能力，具備斷點續(xù)傳功能。
智慧能源網關特點：（1）水電氣熱4表合一，一臺網關可支持水、電、氣、熱等各類能耗儀表的信息采集，支持多點位高速采集；（2）支持各類工業(yè)規(guī)約，支持符合 DLT645-2007 與 DLT645-1997 規(guī)約的所有電能表（計），支持符合CJ 188-2004-T規(guī)約的所有水、氣、熱表（計），支持協(xié)議擴展；（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、GPRS（2G/3G/4G）、WIFI、LORA、NB-IOT 等；（4）安裝方式靈活，導軌式、壁掛式任意可選，終端設有4個固定孔位，可采用Φ3的標準螺絲進行固定安裝。
3.2 應用場景
系統(tǒng)面向傳統(tǒng)印染紡織企業(yè)染色機、定形機、絲光機、煮漂機、開幅機等通用生產設備，針對企業(yè)能源管理粗放、存在用能監(jiān)測黑箱、能耗高、設備壽命短、問題點查找困難等，基于對整個車間的通用生產設備及傳感器的實時數(shù)據(jù)采集，利用邊緣計算和云服務器實現(xiàn)對車間設備運行參數(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。
普遍使用場景：（1）管理人員對工廠的能耗有基本的了解與整體的把控；（2）作為進一步分析的基礎數(shù)據(jù)；（3）給抄表人員提供方便實用的工具；（4）區(qū)域單耗作為各車間管理人員的考核指標，及時反饋分析總結；（5）設備單耗作為能耗異常的深度分析；（6）單耗異常發(fā)起警報，發(fā)起查異常解決問題的流程；（7）能源預信（分布擬合）；（8）工藝改進；（9）制定訂單工藝的能耗標準；（10）訂單批號的耗能預警。
4 系統(tǒng)優(yōu)勢
能源管理系統(tǒng)是綜合運用現(xiàn)代信息技術和能源互聯(lián)網技術，實現(xiàn)對印染企業(yè)能耗的在線監(jiān)測、動態(tài)
分析和集中管理，建立“多能互補，需求響應"新機制，精細化、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，實現(xiàn)能源的動態(tài)需求響應和企業(yè)能源的優(yōu)化調度。系統(tǒng)具體的優(yōu)勢如下：（1）易部署、易實施、見效快。能源管理服務根據(jù)當前印染企業(yè)現(xiàn)狀進行實際調研與分析，幫助企業(yè)制定一套輕量化的能效監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)基于云平臺模式搭建，可以快速部署，免去復雜的系統(tǒng)設計與安裝。在不影響當前生產的前提下進行實施，可以使企業(yè)減少在安裝實施過程中帶來的損失。能源管理服務在整個系統(tǒng)部署完畢后 2 個月就會有明顯的優(yōu)化效果，見效快，效guo顯著。（2）便捷的使用方式。系統(tǒng)提供 PC 端、手機端等豐富的展示方式，提供簡易的人性化的使用界面，幫助用戶快速地獲取所需用能信息，降低使用者學習的成本；同時為設備管理人員、企業(yè)領導等管理者提供數(shù)字化的設備模型和實時運行情況的各種健康指標，作為決策分析依據(jù)。（3）實時的自動預警通知。系統(tǒng)可以向移動 APP 應用自動推送預警通知，實時告知相關人員能源事件信息。
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)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。
6 應用場所
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、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業(yè)。
7 系統(tǒng)結構
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯(lián)通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
8 系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，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平臺登錄
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
8.2大屏展示
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產值等相關信息。
8.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
8.4數(shù)據(jù)監(jiān)控
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。
實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
8.5視頻監(jiān)控
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內實際情況。
8.6變壓器監(jiān)控
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
8.7儀表實時監(jiān)控
展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。
8.8能源中控
將所有有關能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
8.9用能統(tǒng)計
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
8.10成ben分析
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
8.11產品單耗統(tǒng)計
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產品產量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。
8.12績效分析
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、規(guī)定時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
8.13運行監(jiān)測
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測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、時間等維度查詢相關能源用量。
8.14自定義能耗報表
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。
8.15同比、環(huán)比
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
同比
環(huán)比
8.16分析報告
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
8.17能耗設備用能
監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。
8.18線損分析
根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。
8.19碳排放管理
按照區(qū)域對碳排放總量的變化趨勢進行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現(xiàn)超標預警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。
8.20電能質量監(jiān)測
實時監(jiān)測諧波含量、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，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。
8.21運維管理
系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、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，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。
8.22報警管理
針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。
8.23能耗抄表
可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。
8.24能耗分析自定義時間抄表
可自定義時間段內各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。
8.25容需量報表
提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。
8.26復費率報表
對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。
8.27文檔管理
對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。
8.28 3D可視化大屏
對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。
8.29 3D子系統(tǒng)
對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(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，展示設備運行狀態(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基礎數(shù)據(jù)管理
對系統(tǒng)的項目、探測器、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。
8.33手機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、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
8.34知識產權證書
9 系統(tǒng)硬件配置
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
企業(yè)能源管控平臺 | Acrel-7000 |
| 安科瑞企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況。 |
智能網關 | Anet-2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳，支持不同協(xié)議向多平臺轉發(fā)數(shù)據(jù)；輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 |
ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 | |
ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
35kV/10kV/6kV進線 | AM5SE-F |
| 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流/反時限過流保護、兩段式零序102過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、頻率保護、FC閉鎖、失壓跳閘、逆功率保護、過電壓保護、零序過壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；檢同期；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 |
35kV/10kV/6kV饋線 | |||
配電變壓器 | AM5SE-T | 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流保護、兩段式零序102過流保護、101反時限過流保護、102反時限過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、非電量保護、FC 閉鎖；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
電動機（2000KW以下） | AM5SE-M | 過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段 保護、反時限過流保護、兩段式負序過流/負序 反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷保護、堵轉保護、啟動時間過長保護、低電壓保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、零序過壓告警、FC閉 鎖、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保 護、過電壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故 障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、 Eq等電參量測量。 | |
35kV/10kV/6kV母聯(lián) | AM5SE-B | 兩段式過流保護、反時限過流保護、后加速過流保護、進線備投/母聯(lián)備投/聯(lián)切備投/自適應備投、PT斷線告警、控制回路故障告警、母線充電保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路檢同期。 | |
35KV/10kV/6kV電容器 | AM5SE-C | 兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變 | AM5SE-D2 | 兩圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變 | AM5SE-TB | 三段式過流保護（帶復合電壓、帶方向閉鎖）、反時限過流保護、零序過流保護、間隙零序電流保護、零序電壓保護、過負荷保護、啟動通風、閉鎖有載調壓、斷路器遙控分合 閘、故障錄波、全電量測量、獨立操作回路、遙控升檔/降檔/急停、變壓器檔位測量；U、1、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
PT并列監(jiān)測 | AM5SE-UB |
| PT并列、低電壓告警、PT斷線告警、過電壓告警、零序過壓告警 |
大功率異步電機 | AM5SE-MD | 電機差動速斷保護、比率差動保護、啟動中過流一段保護、已運行定時限過流保護、過負荷保護、零序過流保護、過熱保護、堵轉保護、低電壓保護、斷路器遙控分合閘、獨立操作回路、故障錄波、全電量測量；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變保護 | AM5SE-D3 | 三圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變公共測控、進線公共測控 | AM5SE-K | 20路遙信、10路開出、遙測 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
ARB5-E |
| DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
ARB5-S |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 | |
35kV/10kV/6kV進線柜電能質量在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流+零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流 63 次諧波、50 組間諧波、35 組高次諧波、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降（故障源定位）、電壓中斷、沖擊電流、1024點波形采樣、定時錄波、電能質量合格率統(tǒng)計，波形實時顯示及故障波形查看，內存32G，16DO+22DI,2RS485+1RS232+1GPS,+3以太網接口+1WiFi+1USB接口支持U盤到處數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節(jié)點測溫 | ASD500 |
| 液晶屏顯示一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出 |
35kV/10kV/6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 |
35kV/10kV/6kV間隔 電參量測量 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 | |
低壓進線 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；本月和上月峰值；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31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）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
0.4kV無功補償 | ARC |
| 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 | |
ANSVC |
| ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網中負載功率因數(shù)的變化控制電力電容器投切進行補償，具有多種補償形式，可根據(jù)電網的實際情況，合理選用補償形式。 | |
0.4kV有源濾波 | AnSin-□-M Ⅰ型 |
| 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功；可對2～51次諧波進行全補償或規(guī)定特定次諧波進行補償；具備完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；基于谷歌Fliutter框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺交互；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負荷調整至平衡；具備動態(tài)過溫降載功能，較大限度的保證濾波器的持續(xù)運行；具備智能風扇轉速控制功能，根據(jù)負荷率和環(huán)境溫度智能控制風扇轉速，降低損耗；具備動態(tài)擴容功能。 |
0.4kV出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31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）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
ARD3M |
| ARD3智能電動機保護器適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率為50/60Hz的電動機，可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。 | |
ANHPD300 |
| 對用電設備產生的隨機高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有吸收作用，能濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形，對諧波噪聲進行消化和吸收，防止保護裝置誤跳閘，保證用電設備正常運行。 | |
DTSD1352 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
變壓器繞組溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，RS485接口，2路繼電器輸出，預埋PT100 |
變壓器接頭測溫 低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 可以嵌入式安裝低壓柜面板上，每臺裝置可以接收60個無線傳感器的數(shù)據(jù)。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。2路告警出口，全電參量測量 |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5（A），測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 | |
配套附件 | AKH-0.66 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
AKH-0.66L |
| 剩余電流互感器，采集剩余電流信號。 | |
柜內環(huán)境溫濕度 | AHE |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±百分之3RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離:200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報警出口。 | |
智能遠傳水表 | 物聯(lián)網水表 LXSY-O-M/NB |
| 電子直讀式，高清晰液晶顯示，具備誤差自動修正功能；各參數(shù)可設；斷電后數(shù)據(jù)可保存10年以上；可根據(jù)需要擴展遠程控制閥門開關功能；可在120℃下長期工作，水解穩(wěn)定；抗酸堿腐蝕性強不易被腐蝕，阻燃性能好；水資源免遭二次污染 |
智能遠傳 燃氣表 | 燃氣表 |
| 直接讀取燃氣表的窗口值，無累計誤差；電子部分平時可不工作，可在讀表瞬間工作；直讀燃氣表無需初始化；表計地址可以靈活設定 |
冷熱量表 | 冷熱量表 |
| 流量計量無機械齒輪，無磁傳感器，耐磨、耐腐蝕、防攻擊；電壓低或受到攻擊破壞時自動報警；溫度傳感器斷路、短路時自動報警；流量和溫度分段，準確度高；溫度的冷熱端采用數(shù)字方法修正和校準，誤差接近于0；根據(jù)流速智能降耗；數(shù)據(jù)多重備份自動糾錯技術；低功耗 |
10 結語
設計了一種基于工業(yè)云平臺的針對印染企業(yè)的能源管理系統(tǒng)，對印染企業(yè)傳統(tǒng)能耗管理進行了深層次的信息整合，實現(xiàn)了全廠設備的互通互聯(lián)，有效地幫助企業(yè)提高了設備的綜合運行效率，并運用信息化手段改善企業(yè)的業(yè)務流程。未來，工業(yè)互聯(lián)網將迎來加速發(fā)展期，不斷打造和完善面向染整行業(yè)、覆蓋全技術層次和全生命周期業(yè)務流程的工業(yè)互聯(lián)網平臺，以微服務、工業(yè) APP 等多種技術和形式提供資源整合、個性化定制等綜合服務，將幫助更多的企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型升級。
參考文獻
[1]陳樞彥;韋帥.基于工業(yè)云平臺能源管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].染整技術,2021:5.
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[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與選型手冊.2022.05版.
[4]安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2020.08版.
作者簡介:任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。
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