摘要:為保證企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),設(shè)計(jì)和使用遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)勢在必行。遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢,在企業(yè)區(qū)域各個位置針對性安裝傳感器,對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編碼傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理系統(tǒng)。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算出生產(chǎn)性能指標(biāo)指導(dǎo)運(yùn)行人員優(yōu)化運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:工業(yè);遠(yuǎn)程;在線;監(jiān)測系統(tǒng);技術(shù)
0 前言
近年來,我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快,消費(fèi)結(jié)構(gòu)快速升級,對能源需求旺盛,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)矛盾突出。提高能源利用率,在環(huán)境友好的情況下進(jìn)行社會發(fā)展已成為國家策略和社會共識。根據(jù)國家“十三五"發(fā)展規(guī)劃,到2020年,全元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%,能源消費(fèi)總量控制在50億tce以內(nèi),節(jié)能減排工作任重道遠(yuǎn)。
1 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,遠(yuǎn)程在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用仍有一定的局限性,在燃油、燃?xì)獾绕髽I(yè)還未有效鋪開,尚未涵蓋到地方政府監(jiān)督管理層,且未專門針對既有鍋爐等設(shè)備特性進(jìn)一步深化與集成創(chuàng)新。因此,深入探究工業(yè)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2 解決方案
2.1 數(shù)據(jù)采集層面
采用MODBUS通訊協(xié)議完成對能耗數(shù)據(jù)的采集,將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預(yù)警平臺數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)采集具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能,保證了采集數(shù)據(jù)的實(shí)時性和可靠性。企業(yè)內(nèi)部采用二級采集方式:第一級面向各級生產(chǎn)系統(tǒng),第二級為能耗系統(tǒng)(見圖1)。
圖1 數(shù)據(jù)采集方式
2.2 數(shù)學(xué)分析層面
運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及建模技術(shù)解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運(yùn)算邏輯復(fù)雜、預(yù)測不準(zhǔn)等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)量,首先要解決存儲問題,然后是查詢、檢索及加工(處理)等。遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法,通過對數(shù)據(jù)的研究,將發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)律應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。此外,云計(jì)算技術(shù)也將改變整個信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境,如基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。
2.3 統(tǒng)一平臺層面
系統(tǒng)基于管控一體化信息平臺,采用分布式部署方式。在整體需求的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能及核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,以達(dá)到結(jié)構(gòu)清晰和易于擴(kuò)展。在設(shè)計(jì)中,遵循實(shí)用可行、適用易用、安全可靠、先進(jìn)成熟、可擴(kuò)展、可移植的原則,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行,同時滿足未來擴(kuò)展需求。在功能方面,采用微服務(wù)方式,包括:能耗動態(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、用能企業(yè)能效對標(biāo)分析、用能企業(yè)節(jié)能分析及考核、城市能源預(yù)測及預(yù)警、決策支持及專家智能等。此外,系統(tǒng)還提供了報(bào)表分析、計(jì)算引擎、模型分析等十多種支持工具,以便能源數(shù)據(jù)的管理和分析。
3 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某用能企業(yè)中的應(yīng)用
3.1 現(xiàn)場調(diào)研
在安裝遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)前,生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成,數(shù)據(jù)采集來自人工的按時段抄表;缺乏分析工具,使所獲數(shù)據(jù)不能反映當(dāng)前能源消耗狀況、不能預(yù)測未來消耗趨勢、不能支持優(yōu)化運(yùn)行。
3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施
針對調(diào)研結(jié)果,遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點(diǎn),向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲層、支撐平臺層、應(yīng)用層和展示層。清晰的層次結(jié)構(gòu)滿足了企業(yè)的需求,保證了后續(xù)的擴(kuò)展性,見圖2。
圖2 能源在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架
3.3 項(xiàng)目培訓(xùn)、交付和運(yùn)行維護(hù)
項(xiàng)目完成后,建立項(xiàng)目驗(yàn)收文檔,由專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容包括項(xiàng)目過程文檔、系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔、系統(tǒng)測試文檔等。項(xiàng)目驗(yàn)收合格后移交后期維護(hù)及技術(shù)服務(wù)工作給遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運(yùn)維體系,服務(wù)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)7×24h不間斷服務(wù),保證系統(tǒng)問題在15min內(nèi)響應(yīng)、2h內(nèi)出具解決方案。同時,服務(wù)團(tuán)隊(duì)對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時解決,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
3.4 系統(tǒng)應(yīng)用成效
1)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動態(tài)監(jiān)管
通過建立標(biāo)準(zhǔn)化能耗采集監(jiān)測體系,規(guī)范采集工作操作流程:對接入監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范處理,確保能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性,從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調(diào)整,保證節(jié)能優(yōu)化。
2)實(shí)現(xiàn)單一部門管理轉(zhuǎn)為聯(lián)合辦公管理
通過遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng),以能耗為錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,為企業(yè)節(jié)能減排、整體規(guī)劃提供支撐,提高廠區(qū)各職能部門辦公效率,降低監(jiān)管成本。
3)實(shí)現(xiàn)由強(qiáng)制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動引導(dǎo)
建立公共服務(wù)平臺,實(shí)現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務(wù)公司及員工的緊密連接:通過平臺發(fā)揮節(jié)能減排激勵作用和示范效應(yīng),引導(dǎo)企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強(qiáng)用能管理。
4)實(shí)現(xiàn)事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測分析
在獲取區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調(diào)度情況的基礎(chǔ)上,對歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對全廠能源日平均消費(fèi)量趨勢進(jìn)行分析,從而對庫存周轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)督,如儲備預(yù)警等。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、系統(tǒng)計(jì)算及模型優(yōu)化,對能源消耗趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測,提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費(fèi)趨勢,從而提前布局管控政策,保證節(jié)能準(zhǔn)確執(zhí)行。
5)實(shí)現(xiàn)電平衡、水平衡實(shí)時動態(tài)分析
通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試,及時發(fā)現(xiàn)耗能異常問題:系統(tǒng)通過餅圖、柱狀圖等對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對用能情況進(jìn)行分析,通過能源平衡測試及在線監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)耗能,以挖掘潛力,緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。
4 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)
1.系統(tǒng)概述
工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個訪問的網(wǎng)絡(luò)通道,搭建了一個合理、信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用為政府管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計(jì)量管理、節(jié)能管理提高到一個新的高度,是我們對節(jié)能減排、節(jié)能降耗實(shí)現(xiàn)的一種行之有效的解決方案。
能源組成及監(jiān)測內(nèi)容:
圖3 能源組成
圖4 監(jiān)測內(nèi)容
用電類:采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等耗電設(shè)備的用電信息。主要監(jiān)測其用電量,對于大耗電設(shè)備監(jiān)測其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。
配電類:采集6kv/10kv配電開關(guān)設(shè)備、變壓器,狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能量等。
用水:自來水和蒸汽;采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計(jì)、水表等;
用氣:煤氣、天然氣;采集具有485通訊功能燃?xì)獗?
環(huán)境參數(shù):采集具有485通訊功能的溫度/濕度計(jì);采暖空調(diào)供回水溫度;
2.系統(tǒng)框架
圖5 系統(tǒng)框架
(1)能源消費(fèi)管理系統(tǒng):該系統(tǒng)可以對用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進(jìn)行定期錄入和實(shí)時采集,并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理存儲,為匯總分析和上報(bào)作數(shù)據(jù)支持。
(2)能源利用狀況信息報(bào)送系統(tǒng)
用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報(bào)告》,報(bào)送至市節(jié)能監(jiān)察中心,經(jīng)初審核后,上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊(duì)審核,而后上報(bào)國家有關(guān)部門。
(3)單位能耗水平識別評價系統(tǒng)
利用用能單位能耗數(shù)據(jù),對企業(yè)用能狀況進(jìn)行分析評價,查找問題。為政府節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據(jù)和平臺。
(4)決策服務(wù)和專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)
系統(tǒng)提供直觀、簡明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)。對用能企業(yè)的能耗進(jìn)行科學(xué)、合理的咨詢指導(dǎo),幫助用能企業(yè)做出及時、正確、可行、有效的解決方案。
(5)能耗預(yù)測、能源安全預(yù)警系統(tǒng)
通過系統(tǒng)掌握用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況,對企業(yè)的用能情況進(jìn)行綜合的評判和分析,對比同期值和限定值,對能耗超標(biāo)情況予以預(yù)警提示。
在獲取能源使用的基礎(chǔ)上,進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析,實(shí)現(xiàn)能耗的預(yù)測分析功能,為政府相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。
(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識培訓(xùn)系統(tǒng):
通過該系統(tǒng)平臺,可對省耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作;發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及能源基礎(chǔ)知識、能源統(tǒng)計(jì)知識、節(jié)能監(jiān)測方法等資料;處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。
3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),經(jīng)分析與處理,提供分析預(yù)測和預(yù)警功能。同時通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。
圖6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型
5 結(jié)語
“面向典型用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺"的建設(shè)是信息化與節(jié)能工作相結(jié)合的可行方式,能有效提高企業(yè)能源利用率,挖掘企業(yè)節(jié)能潛力,對提高企業(yè)科學(xué)管理水平具有戰(zhàn)略意義。
更新時間：2024-09-27 
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