浅聊企业能耗在线监测系统的设计与应用

1 引言

2 企业能耗在线监测系统设计的重要性

3 企业能耗在线监测系统的设计

3.1 数据采集

3.1.1采集对象
主要包括电力、水、天然气、蒸汽等各类能源的消耗数据。对于电力，需采集电压、电流、功率等参数；对于水，要采集流量数据；对于天然气和蒸汽等，重点采集流量和压力等相关数据。

3.1.2采集设备
选用合适的传感器和智能电表等设备进行数据采集。例如，智能电表可精确测量电力的各项参数，电磁流量计可用于水流量的测量。采集设备应具备高精度、高可靠性和良好的兼容性，以确保采集到的数据准确无误。

3.2数据传输

3.2.1传输方式
可采用有线传输（如以太网、RS485 等）和无线传输（如 ZigBee、WiFi、4G/5G 等）相结合的方式。在企业内部局域网较为完善的区域，优先采用有线传输保证数据传输的稳定性；而对于一些布线困难的区域或移动设备的能耗数据采集，可利用无线传输方式确保数据的及时传输。

3.2.2传输协议
选择通用且成熟的传输协议，如 Modbus、TCP/IP 等。这些协议能够确保数据在不同设备和系统之间准确、高效地传输，同时便于系统的后续扩展和集成。

3.3数据处理

3.3.1数据清洗
采集到的数据可能存在噪声、错误值等问题，需要进行数据清洗。通过设定合理的阈值和采用滤波等技术，去除异常数据，保证数据的质量。

3.3.2数据分析
运用数据分析方法，如统计分析、趋势分析、相关性分析等。统计分析可得出不同时间段的能耗总量等基本情况；趋势分析能帮助企业了解能耗的变化趋势，以便提前采取措施；相关性分析可找出能源消耗与生产因素之间的关系，为优化生产提供参考。

3.4数据存储

3.4.1存储方式
可采用关系型数据库（如 MySQL、Oracle 等）和非关系型数据库（如 MongoDB 等）相结合的方式。关系型数据库适合存储结构化的能耗基础数据，如设备能耗记录等；非关系型数据库则可用于存储一些半结构化或非结构化的数据，如能耗分析报告等。

3.4.2数据备份
为防止数据丢失，应建立完善的数据备份机制。定期对存储的数据进行全量或增量备份，存储在异地的数据中心或云端，确保在遇到突发情况（如硬件故障、自然灾害等）时，能快速恢复数据。

4 企业能耗在线监测系统的应用

4.1能源消耗实时监控

4.2节能评估与改造

4.3能源成本核算

4.4能源绩效评估

根据设定的能源绩效指标，如单位产品能耗、万元产值能耗等，结合系统提供的数据，对企业各部门、各生产环节的能源绩效进行评估。通过评估结果，对能源绩效优秀的部门给予奖励，对不达标的部门督促其改进，从而提升企业整体的能源管理水平。

5 应用场所

钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。

6 系统结构

现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

7 系统功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

7.1平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

7.2大屏展示

用户登录成功之后进入大屏展示页面，展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况，点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

7.3首页

首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

7.4数据监控

对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

• 能源实时监控：对于水、电、气等能源消耗进行实时监测，确保用能环节的持续稳定运行，显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

• 能流图：需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示；当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等；

• 配电图：将配电房真实情况画入配电图，实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

• 实时统计：实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

• 数据展示：通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数；

• 检测：对能源报警信息进行集中显示，可以对报警阈值信息进行相关处理操作，可以对报警参数进行在线设置，当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示；

7.5视频监控

接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

7.6变压器监控

展示各电压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。

7.7仪表实时监控

展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。

7.8能源中控

将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中，能从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

7.9用能统计

从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

7.10 成本分析

统计各个监测节点（工厂、车间）的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用，其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

7.11 产品单耗统计

与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

7.12绩效分析

对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年、规定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力，评定能源消耗是否合理。

7.13运行监测

系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

7.14自定义能耗报表

用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。

7.15同比、环比

提供能耗成本的图形对比分析，包括分时段（日、月、年）的同比、环比分析，分类、分时段、分项（地点、机构、设备）统计图形对比分析（柱状图、饼图、堆积图等）。

7.16分析报告

以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析，让用户更加了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。

7.17能耗设备用能

监控耗能设备运行、停机及异常状态，及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

7.18线损分析

根据节点、能源分类，查询各个节点线路上的能源损耗数据，及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题，提醒用户及时进行干预。

7.19知识产权证书

8 系统硬件配置

 

 

9、结论