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淺析能耗管理係統在企業中的應用

更新時間:2022-10-31  |  點擊率:700
摘要:能耗管理係統是對能源消耗的一種管理係統,它可以實時監測各類型能源使用的情況,自動分析各設備的能耗、能效情況並給出合理建議,從而進一步對設備進行優化,以實現企業對能源使用的較好配置,確保所有設備處於高效、節能、減排的運行狀態。
關鍵詞:能源管理 能耗采集 能耗分析 用能監測
1 能耗管理係統應用背景
1.1 能源管理概述

能源的消耗是持續的,沒有規劃地任意使用是不可取的,隨著我國經濟的發展和環境資源壓力越來越大,節能減排形勢嚴(yan) 峻,在中國,持續高速的經濟增長的同時也引發了能源供應危機等問題。節能減排、低碳環保不再隻是一個(ge) 社會(hui) 的熱點話題,更是我們(men) 未來的必經之路。認真貫徹落實黨(dang) 的精神,要求加快推進節能降耗,加快實施清潔生產(chan) ,加快資源循環利用,向節約、清潔、低碳、高效生產(chan) 方式轉變,實施節約與(yu) 開發並舉(ju) 、把節約放在前位的能源發展戰略。

一個(ge) 企業(ye) 建設能耗管理係統不僅(jin) 能夠滿足公司對能源管理的需求,而且能夠隨企業(ye) 的持續發展而拓展。利用該係統能夠有效降低企業(ye) 因能源消耗數據統計、表單維護以及報表、數據處理而產(chan) 生的費用,通過對監測數據進行在線分析,幫助企業(ye) 進行能源消耗的實時監測、準確統計和詳細預測,終為(wei) 企業(ye) 節能降耗和自我完善提供確鑿的數據基礎和有力的決(jue) 策支持。

1.2 企業現狀分析

能耗數據信息是企業(ye) 的重要能耗點和關(guan) 鍵指標,多數企業(ye) 並沒有充分運用信息化集中管理手段,采集某個(ge) 車間或設備的能耗信息,沒有該信息就無法在生產(chan) 過程中準確分析能量消耗情況和成本情況,造成了能耗在生產(chan) 過程中沒有起到關(guan) 鍵作用和指導作用。大多數企業(ye) 仍然使用的老式儀(yi) 表並沒有預留數據通信接口,儀(yi) 表無法形成網絡連接,能耗等信息的采集主要靠傳(chuan) 統的人工抄表進行數據記錄,工作強度大,人工易出錯造成數據不準確,數據無法通過結構化存儲(chu) ,無法在企業(ye) 內(nei) 部通過信息化係統之間共享。

1.3 企業管理需求
1.3.1 用電

能耗管理係統主要目標之一是采集與(yu) 監測用電信息,建立企業(ye) 的能耗數據中心,為(wei) 企業(ye) 的精細化運營、生產(chan) 成本的降低提供數據管理平台:通過實時、準確采集電力數據,解決(jue) 原人工完成的電力數據采集任務;通過數據分析及時發現電力能耗問題,通過能耗總量走勢分析、電總能耗的偏差分析、電能耗按設備或區域進行對比、環比分析等,為(wei) 企業(ye) 生產(chan) 運營提供有力的決(jue) 策數據;實現設備的智能化用電,提高電能利用率,達到節能效果;對重點工作流程的電能耗指標、單位產(chan) 品能耗指標等進行,對規定的節能目標設置警戒線,對未達目標的指標進行自動告警、動態監測及在生產(chan) 過程中的實時監測;

1.3.2 用水

可以在廠區地圖上按照區域各個(ge) 廠區、車間的工業(ye) 用水、生活用水、綠化用水等實時數據。實時顯示用水計劃情況,有效監督整個(ge) 廠區用水管理。

1.3.3 用氣

可以實現對整個(ge) 廠區的天然氣、壓縮空氣、高溫蒸汽等氣體(ti) 能耗進行實時和使用安全進行集中管理,達到有效避免浪費及規範操作的目的。

1.3.4 能耗分析
能源成本分析和賬單管理;能源消耗統計台賬與報表。
1.4解決思路

通過對原有水、電、氣表進行替換,改用具有通訊遠傳(chuan) 功能的智能監測儀(yi) 表,采集檢測數據後,上傳(chuan) 至通訊管理服務器,能耗管理係統對能耗使用情況進行分析與(yu) 呈現。

1.5 能耗管理係統基本功能
1.5.1 在線監測:

實時查看各監測點的多種能耗指標,包括電壓、電流、負荷、電量,用水流量、用氣流量等。

1.5.2 統計分析:

從(cong) 費用、能耗、指標三部分出發,分為(wei) 日、月、年三大模塊,並通過能源消耗軌跡圖、表格等多種形式,反映用能設備的能源消耗情況。且便於(yu) 操作、查看曆史數據。

1.5.3 數據分析比較

單台用能設備不同時間段內(nei) 的能耗指標差異的比較,及同一時間段內(nei) 同類能源設備的能耗指標差異的比較,指導用戶進行能耗使用的管理。

1.5.4 分析結果展現形式:

能耗管理係統可在服務器界麵展示,也可通過 APP 或 微信服務號展示相關(guan) 信息,用戶可隨時時了解配電室現場運行情況、水、氣能源消耗情況。平台同時具有故障及時、信息推送等功能。

2 能耗管理係統方案設計
2.1 設計目標

能耗管理係統是應用物聯網技術結合現代合理用能管理思想為(wei) 企業(ye) 構建的信息係統,其目標是讓企業(ye) 通過智能化能耗管理係統科學用能,實現“安全、可靠、經濟、高效、潔淨"的用能目標和用能管理的“可視化"。

通過用能管理的“可視化"運用,幫助企業(ye) 改變用能方式、提升用能效率、優(you) 化資源配置及改善用能環境,終實現:減少能源消耗,降低用能成本。

能耗管理係統包括能效管理應用層、網絡通訊層、現場設備層。

能效管理應用層:完成數據采集、校驗、分析、處理、輸出、係統維護、授權使用、權限分級控製等;並可將現場運行的重要數據、信息、故障信息等傳(chuan) 送到企業(ye) 決(jue) 策人員。

網絡通訊層:現場采用RS485、以太網、5G、WIFI等傳(chuan) 輸方式,將區域內(nei) 的能源采集模塊連接至相對的通訊管理機,各通訊管理機通過網絡連接至中央服務器。

現場設備層:現場設備層負責電、水、氣參數的采集和上傳(chuan) 。現場設備層有多功能電力儀(yi) 表、多功能電能表、水、氣能等采集裝置組成。

2.2 結構設計
2.2.1係統結構

能耗管理係統包括能效管理應用層、網絡通訊層、現場設備層。

能效管理應用層:完成數據采集、校驗、分析、處理、輸出、係統維護、授權使用、權限分級控製等;並可將現場運行的重要數據、信息、故障信息等傳(chuan) 送到企業(ye) 決(jue) 策人員。

網絡通訊層:現場采用RS485、以太網、5G、WIFI等傳(chuan) 輸方式,將區域內(nei) 的能源采集模塊連接至相對的通訊管理機,各通訊管理機通過網絡連接至中央服務器。

現場設備層:現場設備層負責電、水、氣參數的采集和上傳(chuan) 。現場設備層有多功能電力儀(yi) 表、多功能電能表、水、氣能等采集裝置組成。

能耗管理係統示意圖
2.2.2功能結構

數據采集結構

收集分布在企業(ye) 配網中的能耗數據,如將電壓、電流的模擬信號轉換成數字信號,將電能數據傳(chuan) 輸到數據主站;主要設備有多功能電力儀(yi) 表、485通信服務器、485 通信網絡、5G通信網絡等,係統將各種傳(chuan) 感器互聯成網絡與(yu) 主站係統連接。

數據中心結構

包括數據主站係統、數據庫係統和數據處理係統與(yu) 信息發布係統:

數據主站係統: 接收企業(ye) 傳(chuan) 感器采集的數據進行解析及存儲(chu) ,同時向企業(ye) 傳(chuan) 感器發布指令,請求所需要的數據;

數據庫係統:存儲(chu) 企業(ye) 能耗指標數據和數據處理係統的處理結果;

數據處理係統:完成企業(ye) 能耗數據加工。係統包括應用服務器、數據分析模型、信息展示模型、智能用電模型等;

信息發布係統:將企業(ye) 管理信息發布到 Web 服務器,企業(ye) 通過登陸互聯網獲取電能管理信息。係統包括 Web 服務器、Web 應用、信息安全係統等。

3 能耗管理係統具體實現分析
3.1 係統概述

能耗管理係統是采用的智能化集成技術,基於(yu) B/S架構的能源管理平台,該平台采集各個(ge) 能耗監測點的能耗和運行信息,形成能耗的分類、分項、分區域統計分析,對能源的統一調度、優(you) 化能源介質平衡、減少煤氣放散、提高環保質量、降低企業(ye) 綜合能耗和提高勞動生產(chan) 率有重要作用,幫助客戶更優(you) 化的使用能源,從(cong) 而實現“節能管理、綠色能效"。

3.2平台架構

能耗管理係統采用B/S多層結構。在B/S模式中,客戶端運行標準的瀏覽器軟件,通過HTTP協議向Web 服務器提出頁麵訪問請求,頁麵執行相應的邏輯程序(一般通過組件訪問數據庫),Web服務器再將頁麵程序執行返回的結果進行轉化,轉變成HTML文檔形式轉發給客戶端瀏覽器。信息發布係統:將企業(ye) 管理信息發布到Web服務器,企業(ye) 通過登陸互聯網獲取電能管理信息。係統包括Web服務係統采用三層體(ti) 係結構,可以滿足用戶個(ge) 性化需求以及係統安全性等方麵的需要;同時保持係統核心架構的穩定性,從(cong) 而可以保證定製係統的質量、穩定性、開發周期和開發成本等方麵的要求。

能耗管理係統包括能效管理應用層、網絡通訊層、現場設備層。

3.3 係統功能介紹
(1)用戶登錄認證功能。係統可采用用戶名和登陸密碼認證登錄,進入主界麵後會自動彈出新增告警信息,提醒值班及運維人員及時查看和處理。
(2)能源看板功能。通過能流圖形象的將該企業各部門主要設備用能情況展示出來。
(3)能源功能。能源展示的實時數據和曆史數據,通過數字表格或圖形曲線的方式將數據形象的展示出來。
(4)能源統計功能。能耗統計包括分項能耗、部門能耗和能耗排名這三部分,將企業中各部門及各監測點實際用能情況,通過不同的展示方式展示出來。
(5)能耗分析功能。能耗分析包括企業用能分析、部門綜合能耗、設備用能分析和指標綜合分析這四類,將企業中各部門及各監測點實際用能情況,通過不同的分析方式展現出來。
(6)報表功能。報表功能分為日報表、月報表和年報表。通過多樣化的報表服務滿足生產現場的多種多樣需求。報表設有打印功能,可定時自動打印或觸發條件打印,並可導出到excel 表格中,顯著減少抄表工作的人力成本,提高用戶的經濟效益。
(7)告警功能。可設置和提示設備的能耗等告警信息。
(8)APP或微信功能。通過APP或微信服務號及時了解設備現場運行情況、能源消耗情況、實現故障及時,信息推送等功能。
3.4 網絡傳輸方案

采用嵌入式低功耗ARM核心的工業(ye) 級嵌入式智能網關(guan) ,作為(wei) 站端係統的核心,解決(jue) 各類現場設備接入、數據傳(chuan) 輸和協議轉換問題,提供完整的協議層解決(jue) 方案,支持各種常見電力係統通信規約,可定製私有協議,同時具有事件處理功能。 支持數據凍結和階段性存儲(chu) 。支持向雲(yun) 平台的數據傳(chuan) 輸,並可接收雲(yun) 平台的指令實現就地控製、自動巡檢等功能,支持遠程係統升級。

3.5 服務器部署方案

選用一台應用服務器和一台數據庫服務器,實現業(ye) 務和數據分離的架構,服務器部署在企業(ye) 內(nei) 部,企業(ye) 內(nei) 需要有互聯網連接,可將係統訪問接口發布於(yu) 互聯網,便於(yu) 後期的數據訪問。

4 係統實現目標
(1)實現對企業所使用的各種能源進行全麵計量,對企業的水、氣、電能耗數據實現遠程抄表,能耗數據界麵化,對比分析能耗報表,實施和考核。杜絕跑、冒、滴、漏現象的發生,分析比較能耗曆史數據,為節能技改提供科學依據。
(2)通過手機APP或網頁,生產企業可以通過能源消耗監測及大數據分析雲計算中心對生產的設備進行遠程加解密、設備故障。
(3)通過采集與監測能耗信息,建立企業的能耗數據中心,為企業的精細化運營、生產成本的降低提供數據支撐。
(4)減少值班人員工作強度,避免人工抄表的數據不準確因素,提高事故的反應速度及解決效率。
(5)通過數據分析及時發現能耗問題,通過能耗總量走勢分析、能耗的偏差分析,能耗按設備或區域進行對比、環比分析等,為公司生產運營提供有力的決策數據;提高能源利用率,達到節能效果。
5 Acrel-EIOT能源物聯網雲平台
5.1概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台,建立統一的上下行數據標準,為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。 用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器,選配網關(guan) ,自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件和記錄、運維管理等功能,並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

5.2應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

5.3平台結構
5.4平台功能
電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示,以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電係統的遙測'、遙信、遙控控製,對係統進行綜合檢測和統一管理;在數據資源管理方麵,可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設 備運行(包括曆史和實時參數,並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印,提高工作效率,節約人力資源。

變壓器
配電圖
能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術,實現從(cong) 能源數據采集、過程、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學化管理,使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來,運用的數據處理與(yu) 分析技術,進行離線生產(chan) 分析 與(yu) 管理,實現全廠能源係統的統一調度,優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源,提高能源質量、降低能源消耗,達到節能降耗和提 升整體(ti) 能源管理水平的目的。

能耗概況
預付費管理
1)登陸管理:管理操作員賬戶及權限分配,查看係統日誌等功能;
2)係統配置:對建築、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置;
3)用戶管理:對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作;
4)售電管理:對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝正及記錄查詢等操作;
5)售水管理:對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作;
6)報表中心:提供售電、售水財務報表、用能報表、報表等查詢,本係統所有的報表及記錄查詢,都支持excel格式導出。
預付費看板
充電樁管理

通過物聯網技術,對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和,同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板
智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測,也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等,降低路燈設施的維護難度和成本,提升管理水平,並達到一定節能減掛的效果。

頁麵
安全用電

安全用電采用的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器,對引發電氣火災的主要因素(導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流)進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析,並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員,指導企業(ye) 實現第一時間的排查和治理,達到消除潛在電氣火災安全隱患,實現“防患於(yu) 未然"的目的。

智慧消防

通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。補了原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效的空白,適應於(yu) 所有公建和民建,實現了無人化值守智慧消防,實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

5.5係統硬件配置
6 結束語        

該係統在實時監測各種類型能源的能耗,通過相同設備能效指標對比,及時發現低能效設備,進而對設備進行優(you) 化,提高設備性能;通過對運行參數監測,讓所有設備節能高效地運行,以實現企業(ye) 對能源使用的配置,終實現企業(ye) 節能、減排的目的。