張丹

摘要：工業(yè)企業(yè)的能源消耗巨大，約占我國(guó)能源消耗總量的70%。建立基于企業(yè)應(yīng)用的能源效率管理平臺(tái)，可以對(duì)工業(yè)企業(yè)的重點(diǎn)能耗系統(tǒng)及設(shè)備能耗水平進(jìn)行監(jiān)控，為企業(yè)的能耗管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)與決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗的精細(xì)化管理。

關(guān)鍵詞：企業(yè)能耗管理；能源效率管理平臺(tái)；能源消耗；重點(diǎn)能耗系統(tǒng)；設(shè)備能耗水平 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：F224 文章編號(hào)：1009-2374（2015）19-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.050

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗水平也在不斷攀升，而這其中工業(yè)能耗占到了全部能耗的70%以上。目前，我國(guó)已是世界最主要的能源生產(chǎn)以及消費(fèi)國(guó)之一。2010年，我國(guó)一次能源消費(fèi)總量已經(jīng)超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一；但是從能源利用率來(lái)看，單位GDP能耗卻是主要發(fā)達(dá)國(guó)家的4倍之多。工業(yè)企業(yè)高污染、高能耗已經(jīng)成為了制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題。從近期相關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果看，技術(shù)進(jìn)步是能源效率提高的決定因素。從具體的實(shí)踐結(jié)果來(lái)看，工業(yè)企業(yè)針對(duì)能源效率的技

術(shù)改造及加強(qiáng)能源管理是減小能源消耗的重要措施。

目前，我國(guó)政府已經(jīng)意識(shí)到了工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的高能耗問(wèn)題，大力提倡走資源節(jié)約型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)道路，相繼出臺(tái)了《節(jié)約能源法》《節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)通則》《綜合能耗計(jì)算通則》等來(lái)規(guī)范企業(yè)的能源消耗，大部分企業(yè)也將節(jié)能作為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的重點(diǎn)，但從實(shí)際操作結(jié)果來(lái)看，并不盡如人意，還是存在著一些問(wèn)題：多數(shù)企業(yè)將節(jié)能的目標(biāo)局限于對(duì)設(shè)備或是生產(chǎn)工藝方面的技術(shù)改造，而沒(méi)有從企業(yè)的整體用能方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)及綜合用能調(diào)控，能源管理方式也相對(duì)比較落后，沒(méi)能從能源管理的層面來(lái)挖掘出企業(yè)的節(jié)能潛力。

電子、計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)企業(yè)能源消耗的監(jiān)測(cè)與管理提供了技術(shù)支持。建立基于企業(yè)應(yīng)用的能源效率管理監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)在企業(yè)各重要能耗點(diǎn)布置測(cè)量?jī)x器，可以全面監(jiān)控企業(yè)的能耗水平，為企業(yè)的能耗管理提供準(zhǔn)確的信息與決策支持，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源消耗的精細(xì)化管理，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1 企業(yè)能效管理監(jiān)控平臺(tái)

能效管理監(jiān)控平臺(tái)是基于云計(jì)算模式和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)等多種先進(jìn)科技手段而開(kāi)發(fā)出的新一代能效信息管理互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)能效管理監(jiān)控平臺(tái)能夠統(tǒng)一實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)內(nèi)水、電、氣、熱等能源的實(shí)時(shí)使用情況，實(shí)時(shí)展現(xiàn)重點(diǎn)能耗系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行工況，出現(xiàn)異常提供實(shí)時(shí)報(bào)警，保障用能安全；平臺(tái)能夠根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行能效對(duì)標(biāo)、能效評(píng)估并提出節(jié)能建議，為企業(yè)能效監(jiān)控提供管理工具和數(shù)據(jù)支撐；平臺(tái)能夠通對(duì)生產(chǎn)動(dòng)力、中央空調(diào)、照明、供暖系統(tǒng)等重點(diǎn)能耗設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)優(yōu)化策略控制能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)的智能化節(jié)能。

1.1 建立能效管理監(jiān)控平臺(tái)的作用

（1）提高能源管理水平，實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能。能效管理監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)能源的自動(dòng)化、智能化、統(tǒng)一化管理，擺脫傳統(tǒng)人工管理的滯后性、粗放性，真正實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能；（2）能耗對(duì)標(biāo)。系統(tǒng)對(duì)水、電、熱等能耗統(tǒng)計(jì)、分析，并按單位產(chǎn)品、萬(wàn)元產(chǎn)值、企業(yè)面積、人數(shù)進(jìn)行能耗對(duì)標(biāo)，幫助管理人員隨時(shí)了解企業(yè)能耗水平，改進(jìn)不合理能源使用消耗；（3）節(jié)能核查。通過(guò)節(jié)能足跡分析，核查節(jié)能改造前后節(jié)能量，量化節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益，解決企業(yè)節(jié)能措施效果無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估的問(wèn)題；（4）用電安全。通過(guò)平臺(tái)能耗報(bào)警和設(shè)備報(bào)警功能，既確保了電能的合理消耗，更保證了供配電系統(tǒng)的安全使用；（5）節(jié)能降耗。通過(guò)中央空調(diào)、照明等系統(tǒng)節(jié)能控制等手段，大幅度降低企業(yè)能耗；（6）實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)測(cè)、管控一體化。平臺(tái)的建立在實(shí)現(xiàn)能源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)能耗系統(tǒng)的遠(yuǎn)程節(jié)能控制，真正實(shí)現(xiàn)能源管控一體化，加強(qiáng)管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的對(duì)接。

1.2 建立能效管理監(jiān)控平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)安全性。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析及需要解決的安全問(wèn)題，制定合理的安全策略及安全方案來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機(jī)密性、完整性、可用性、可控性與可審查性。具體包括以下部分：（1）可用性：授權(quán)實(shí)體有權(quán)訪問(wèn)數(shù)據(jù)；（2）機(jī)密性：信息不暴露給未授權(quán)實(shí)體或進(jìn)程；（3）完整性：保證數(shù)據(jù)不被未授權(quán)修改；（4）可控性：控制授權(quán)范圍內(nèi)的信息流向及操作方式；（5）可審查性：對(duì)出現(xiàn)的安全問(wèn)題提供依據(jù)與手段；（6）訪問(wèn)控制：需要由防火墻將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部不可信任的網(wǎng)絡(luò)隔離，對(duì)于外部網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及其主機(jī)、所交換的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的訪問(wèn)控制。同樣，對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由于不同的應(yīng)用業(yè)務(wù)以及不同的安全級(jí)別，也需要使用防火墻將不同的LAN或網(wǎng)段進(jìn)行隔離，并實(shí)現(xiàn)相互的訪問(wèn)控制；（7）數(shù)據(jù)加密：數(shù)據(jù)加密是在數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)過(guò)程中防止非法竊取、篡改信息的有效手段。

1.2.2 可擴(kuò)展性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)組織機(jī)構(gòu)的調(diào)整、能夠適應(yīng)新增功能的需求、能夠適應(yīng)因流程重組而帶來(lái)的需求變化，能夠與企業(yè)現(xiàn)有的管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。系統(tǒng)全面采用面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法和標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)管理過(guò)程；新增模塊無(wú)須修改整個(gè)系統(tǒng)，可進(jìn)行軟件的平滑升級(jí)；數(shù)據(jù)中心硬件的擴(kuò)充與運(yùn)維簡(jiǎn)單方便；應(yīng)用服務(wù)的擴(kuò)充與重組通過(guò)配置進(jìn)行，不需要程序調(diào)整；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)客戶端程序升級(jí)；可與企業(yè)現(xiàn)有控制系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)統(tǒng)一化管理。

1.2.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。采用高精度監(jiān)測(cè)終端，可精確采集電、水、熱、氣等能源介質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集間隔可按照管理要求進(jìn)行設(shè)定，最小可達(dá)1分鐘，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確捕捉所有能耗拐點(diǎn)及峰值突變，消除因延時(shí)而產(chǎn)生的計(jì)算誤差；數(shù)據(jù)中心采用事務(wù)安全機(jī)制，以最大限度地保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，如果服務(wù)器發(fā)生故障，中心同步事務(wù)日志要產(chǎn)生一個(gè)包含所有當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)變化的記錄，使所有提交的事務(wù)徹底完成或回滾，通過(guò)事務(wù)日志，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員可以通過(guò)回滾事務(wù)重新提交。同時(shí)，具有各

種防范措施以防止不合規(guī)范的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2.4 穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)集成，具有很好的穩(wěn)定性。采用標(biāo)準(zhǔn)的JavaEE三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，具有部署靈活、穩(wěn)定安全和高擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)；通過(guò)組件化設(shè)計(jì)最大程度減少了業(yè)務(wù)模塊之間的耦合程度，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)能夠快速適應(yīng)業(yè)務(wù)規(guī)則的變化。

2 能效管理監(jiān)控平臺(tái)的架構(gòu)

能效監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)架主要分為三層：末端的能耗數(shù)據(jù)信息采集層，中間的數(shù)據(jù)傳輸層，上端的數(shù)據(jù)處理及展示層。通過(guò)數(shù)據(jù)中心處理后的在線監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析

信息可通過(guò)相關(guān)演示終端顯示或直接通過(guò)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)讀取。

2.1 終端數(shù)據(jù)采集層

終端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是指利用各種遠(yuǎn)傳能耗計(jì)量設(shè)備和各種傳感器設(shè)備對(duì)各類(lèi)型能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量，并將數(shù)據(jù)通過(guò)各種協(xié)議方式傳輸給中間數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關(guān)設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和重新封裝。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸層

從末端計(jì)量?jī)x表采集到的數(shù)據(jù)信息經(jīng)RS-485串口匯集到數(shù)據(jù)采集器，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)打包解包、數(shù)據(jù)加解密等多處理，形成可以在IP網(wǎng)上傳遞的分組，然后通過(guò)能耗監(jiān)測(cè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心。

2.3 數(shù)據(jù)處理及展示層

數(shù)據(jù)處理及分析在數(shù)據(jù)中心完成，接收并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設(shè)置數(shù)據(jù)更新的時(shí)間間隔、訪問(wèn)歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警、打印報(bào)表、實(shí)時(shí)與歷史曲線、圖表的繪制、設(shè)備的能耗分析、報(bào)表打印、節(jié)能診斷等，并預(yù)留相應(yīng)擴(kuò)展功能。

圖1

3 平臺(tái)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)

企業(yè)能效管理監(jiān)控平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)可大致分為兩層：

第一層網(wǎng)絡(luò)傳輸從末端電表、水表、氣表等計(jì)量設(shè)備到采集器下行端口之間通過(guò)RS485通訊線相連，可根據(jù)實(shí)際情況采用總線型或星型的布線方式。對(duì)于計(jì)量點(diǎn)數(shù)較多、計(jì)量點(diǎn)位置分散的情況，可采用總線型布線方式，這樣可以大大減少施工和線纜的成本，減少人力、物力的消耗；而對(duì)于計(jì)量點(diǎn)位置相對(duì)集中的情況，可采用星型組網(wǎng)的布線方式，這種方式能最大限度地保證傳輸準(zhǔn)確性和故障的即時(shí)相應(yīng)等。

第二層網(wǎng)絡(luò)傳輸是數(shù)據(jù)采集器上行端口與采集前置機(jī)中的采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊，該層通訊采用以太網(wǎng)TCP/IP進(jìn)行通訊或者GPRS進(jìn)行通訊。若企業(yè)計(jì)量點(diǎn)數(shù)較多，可按照功能區(qū)域設(shè)置數(shù)據(jù)采集器。企業(yè)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇GPRS無(wú)線通信或者以太網(wǎng)有線通訊方式。平臺(tái)通信系統(tǒng)可隨時(shí)擴(kuò)展，可滿足日后企業(yè)發(fā)展對(duì)計(jì)量設(shè)備增加的要求，通過(guò)增加計(jì)量?jī)x表和數(shù)據(jù)采集設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 與企業(yè)其他管理系統(tǒng)對(duì)接

企業(yè)能效管理監(jiān)控平臺(tái)具備集成管理功能，可與企業(yè)現(xiàn)有的財(cái)務(wù)系統(tǒng)、換熱站控制系統(tǒng)、氣體站控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，預(yù)留相關(guān)接口，實(shí)現(xiàn)公司的統(tǒng)一化平臺(tái)管理。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)接，可以實(shí)現(xiàn)電耗數(shù)據(jù)采集，利用電力通信規(guī)約，從10kV配電室變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集10kV線路運(yùn)行狀態(tài)；可實(shí)現(xiàn)供熱數(shù)據(jù)采集，從換熱站控制系統(tǒng)采集供回水溫度、壓力、流量，補(bǔ)水流量，換熱站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等；可實(shí)現(xiàn)供氣數(shù)據(jù)采集，從氣體站控制系統(tǒng)采集各儲(chǔ)罐的液位、壓力、汽化溫度、管網(wǎng)的壓力、流量等參數(shù)，從各空壓站控制系統(tǒng)采集各空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、管網(wǎng)壓力、流量等參數(shù)；可實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)采集，從企業(yè)財(cái)務(wù)系統(tǒng)或ERP系統(tǒng)獲取采購(gòu)能效和原材料價(jià)格及費(fèi)率等信息。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）