能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究

樊承彪

摘 要：本文在探究建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)重要目的的基礎(chǔ)上，對能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的運營管理、功能應(yīng)用和技術(shù)保障等諸多方面進行研究，分析了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)主要功用，進而以電能量為例探究了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要應(yīng)用，旨在為我國不斷提高能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用水平提供更多參考與啟迪。

關(guān)鍵詞：能耗在線監(jiān)測系統(tǒng);技術(shù)路線;應(yīng)用

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0044-02

0引言

近年來，黨中央、國務(wù)院頻頻發(fā)布相關(guān)文件，不斷推進生態(tài)文明建設(shè)進程，地方各級政府部門深入研究資源節(jié)約，節(jié)能減排工作，節(jié)能減排，利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、計算機信息技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)等建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)等智能監(jiān)管體系，對使用較為廣泛的電能、氣能、熱能、水能等諸多能源資源進行高效率的在線監(jiān)測與管理，不斷增強我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，盡可能地滿足現(xiàn)代社會人們對高品質(zhì)生活的追求。另一方面，還可借助能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮分析企業(yè)成本效益的功用，為企業(yè)減少能源消耗、降低成本、擴大市場、提高經(jīng)濟效益作出應(yīng)有貢獻。因此，對能源在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)研究與探討也就具備重要理論意義和現(xiàn)實價值。

1建設(shè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的目的

隨著我國信息應(yīng)用技術(shù)和智能化管控水平的不斷提高，以及數(shù)字化能源管控體系的不斷完善，實現(xiàn)對能源資源的在線監(jiān)督與實時管理，準確而科學(xué)地把握重點用能企業(yè)、重點行業(yè)甚至重點工序能源消耗過程，建立針對性較強、可操作性較強的能源消耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對企業(yè)、行業(yè)甚至某一區(qū)域能源資源消耗的在線實時監(jiān)測，不斷促進用能單位節(jié)能減排，實現(xiàn)綠色低碳和經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展有著重大意義。

首先，根據(jù)企業(yè)及行業(yè)發(fā)展情況建立能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠提供兩大層次的服務(wù)，既能為各級政府提供更加科學(xué)、更加直觀、更加簡明的數(shù)據(jù)信息，以便領(lǐng)導(dǎo)層和決策層能根據(jù)數(shù)據(jù)信息科學(xué)決策，也能保證行業(yè)、企業(yè)甚至某一地區(qū)的可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展，還可使節(jié)能減排主管部門及相關(guān)企業(yè)監(jiān)管部門根據(jù)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，動態(tài)分享相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)高效率管理。其次，運行能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠盡可能地利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫資源，通過與政府、行業(yè)甚至企業(yè)部門辦公平臺的對接實現(xiàn)深層次溝通，快速實現(xiàn)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息共享和實時管理的目的。最后，利用能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠借助數(shù)學(xué)模型與在線監(jiān)測系統(tǒng)的預(yù)警和示警模塊，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等對能耗數(shù)據(jù)信息進行深加工和深處理，不斷提高能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平。

2能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線

2.1管理方面

在運維管理能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的過程中，主要依托于計算機信息技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新科技，不斷實現(xiàn)能源資源與節(jié)能管控的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)信息化，最大限度地完善能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系，不斷建立科學(xué)合理的在線能耗監(jiān)測管理評價功能，不斷創(chuàng)新能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)管理模式，從而為能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)更好地指導(dǎo)企業(yè)、行業(yè)甚至政府相關(guān)部門能源決策提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐，最大限度地提升企業(yè)、行業(yè)甚至政府部門的信息化管控水平，實現(xiàn)企業(yè)、行業(yè)及政府部門的資源共享和信息共享，不斷促進區(qū)域能源資源的可持續(xù)應(yīng)用。

2.2技術(shù)方面

利用計算機信息技術(shù)和智能化信息技術(shù)，建立能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)企業(yè)、行業(yè)及政府主管部門的不同管控目的分別構(gòu)建對應(yīng)的智能化能耗信息管理體系，借助能源消耗分析搜索引擎不斷加強企業(yè)、行業(yè)甚至政府監(jiān)管部門對區(qū)域能源消耗數(shù)據(jù)信息的動態(tài)監(jiān)測、實時分析和高效率管理，從而生成多種綜合分析指標，以此判斷區(qū)域、行業(yè)甚至政府的能源消耗程度，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報告。目前，較為成熟的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)主要為基于瀏覽器/服務(wù)器模式的在線監(jiān)測系統(tǒng)，該模式實際運行維護管理費用較低，系統(tǒng)升級和系統(tǒng)維修成本占比較小，在能源資源消耗與監(jiān)測方面存在著較強的先進性和可操作性。針對能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊，現(xiàn)階段使用較為廣泛的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信主要包括網(wǎng)絡(luò)通訊管理機、以太網(wǎng)設(shè)備以及總線網(wǎng)絡(luò)三大部分。以計算機信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)的通訊模式，能借助企業(yè)、行業(yè)甚至政府能源消耗監(jiān)管部門的實際情況，配合使用4G甚至5G移動網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模式的轉(zhuǎn)換，達成企業(yè)、行業(yè)甚至地方政府對能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集點和信息中心點的智能連接目的。

2.3功能方面

以企業(yè)為例，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)功能主要包括對本企業(yè)重點用能工序和重點用能部門的能源消耗情況，包括電能、氣能、熱能、水能甚至其他能源資源的采集、上報匯總和數(shù)據(jù)分析，從而生成動態(tài)的能源資源消耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)報表，利用分析后得到的數(shù)據(jù)信息，在我國現(xiàn)階段的節(jié)能法規(guī)和能源監(jiān)測標準體系內(nèi)進行較為科學(xué)的專家咨詢和企業(yè)決策，從而有針對性地就不同企業(yè)的不同生產(chǎn)、同一企業(yè)的不同工序存在的能源消耗過大問題，提出對應(yīng)解決方案，幫助企業(yè)盡可能科學(xué)高效、合理用能，以此達到節(jié)約能源資源的重要目的。

3能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能

能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備的功能主要包括用能數(shù)據(jù)信息采集、能源管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲查詢、能耗統(tǒng)計分析、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)、數(shù)據(jù)顯示監(jiān)控以及輸出功能等部分[1]。其中用能數(shù)據(jù)信息采集功能主要是運用網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，例如企業(yè)局域網(wǎng)、工業(yè)城市網(wǎng)、工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)等，對計量點信號數(shù)據(jù)進行采集，同時借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)與工業(yè)控制系統(tǒng)以及企業(yè)信息管理系統(tǒng)進行連通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的相互交流與溝通，實現(xiàn)對能源資源的采購、加工、轉(zhuǎn)化、消耗、損耗甚至庫存信息等的錄入更新以及實時監(jiān)管。能耗統(tǒng)計分析功能模塊主要是對各種電能、氣能、熱能、水能等能源數(shù)據(jù)信息利用的全過程進行統(tǒng)計分析，建立企業(yè)、行業(yè)甚至區(qū)域的能源消耗平衡數(shù)據(jù)，對能源的產(chǎn)生和消耗進行平衡優(yōu)化。其次，能源統(tǒng)計分析模塊還包括對企業(yè)不同工序的不同設(shè)備能源消耗狀態(tài)進行分析，將設(shè)備的能效狀態(tài)與歷史數(shù)據(jù)信息、標準值和參考值以及企業(yè)管理指標等進行優(yōu)化對比，在超出偏差較大時及時報警。最后，能耗統(tǒng)計分析功能還包括初步能源審計功能，對企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)、消耗趨向、綜合能耗、單位產(chǎn)品耗能以及單位耗能產(chǎn)值、節(jié)能情況等進行匯總分析，有針對性地對地區(qū)、行業(yè)進行優(yōu)化。

4能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用（電能量為例）

4.1電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件組成

在設(shè)計電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件的過程中，電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分主要包括電能表模塊、前置機模塊、網(wǎng)絡(luò)隔離模塊和服務(wù)器模塊四大部分，整個架構(gòu)圖如圖1所示。電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的前置機往往有多個接口，保證前置機與現(xiàn)場智能電能表相互連接，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的實時傳輸[2]。同時，往往還具備相應(yīng)的RJ45接口，實現(xiàn)前置機與一臺網(wǎng)絡(luò)的智能連接。另外，根據(jù)企業(yè)的電能分布情況，考慮到電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)今后的擴展需求，盡可能地將各電能表按區(qū)域分成多組電能表，以每組一路總線與前置機端口相互連接的方式，為后續(xù)現(xiàn)場電能表的擴展安裝提供方便。另外，電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)采用串行協(xié)議，將其與運行在管理信息系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，借助前置機端口與ADAM端口相連的方式，實現(xiàn)以太網(wǎng)、前置機及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的連接，保證信息管理系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時通訊。

4.2電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)主要可分為支持層、中間層以及應(yīng)用層三大層級，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。支持層是整個電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)運行的重要基礎(chǔ)，主要包括前置機、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、服務(wù)器和計算機硬件設(shè)備等諸多內(nèi)容。中間層則是電能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)前置機運用操作系統(tǒng)的重要體現(xiàn)，服務(wù)器則借助操作系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)功能。中間層之后即為應(yīng)用層，應(yīng)用層分為前置機層、服務(wù)器層和瀏覽頁面層。前置機層主要安裝相應(yīng)的監(jiān)控通訊組態(tài)軟件，實現(xiàn)對電能量在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)通訊、規(guī)約設(shè)置、參數(shù)設(shè)置以及電能表ID設(shè)置等。以數(shù)據(jù)信息采集為例，探究前置層安裝監(jiān)控通訊組態(tài)軟件的相關(guān)內(nèi)容可知，數(shù)據(jù)信息采集主要根據(jù)用戶所設(shè)定的采集時間間隔，對現(xiàn)場的電能表各項數(shù)據(jù)信息進行實時采集。網(wǎng)絡(luò)通訊軟件主要借助OPC方式和CCM交換數(shù)據(jù)信息，通過相應(yīng)協(xié)議實現(xiàn)前置機和數(shù)據(jù)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)信息接收與發(fā)送。服務(wù)器層裝有相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，可借助程序編寫實現(xiàn)相應(yīng)功能，瀏覽層則主要包括數(shù)據(jù)信息查詢、報表管理、權(quán)限管理、警告數(shù)據(jù)顯示以及日志記錄等諸多內(nèi)容。

5結(jié)語

總之，科學(xué)高效的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能實現(xiàn)對企業(yè)資源的優(yōu)化配置，提高企業(yè)的成本管控水平，不斷改善企業(yè)現(xiàn)有環(huán)境，使企業(yè)由傳統(tǒng)模式下的單一裝備節(jié)能轉(zhuǎn)為整個生產(chǎn)鏈過程優(yōu)化，更是行業(yè)甚至區(qū)域創(chuàng)造能源資源節(jié)約型社會和可持續(xù)性經(jīng)濟發(fā)展的必然要求，因此，針對不同企業(yè)、不同行業(yè)甚至同一企業(yè)的不同生產(chǎn)過程，建立相應(yīng)的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的全過程能源資源消耗的在線監(jiān)督和科學(xué)管理，對整個社會經(jīng)濟發(fā)展有著不可替代的重要價值。

參考文獻

[1] 時翔，石憲.對企業(yè)用電能耗在線監(jiān)測技術(shù)的探討[J].電子制作，2016（z1）：33-34.

[2] 王凱，李學(xué)臣.能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用[J].綠色科技，2014（11）：214-215.