周德運(yùn)

（臨朐縣工業(yè)技術(shù)改造辦公室，山東 濰坊 262600）

隨著能源日益緊張和環(huán)境惡化,尋找提高能源利用效率的解決之道是全社會(huì)的共同責(zé)任。各類水、電、氣設(shè)備與分類能耗是工業(yè)設(shè)施、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施與各類建筑建設(shè)投資和日常運(yùn)營(yíng)成本的主要構(gòu)成部分之一，合理布局能源設(shè)施配置和管控功能可以顯著提高設(shè)施與能源利用效率并降低成本。

我國(guó)能源管理從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，通過(guò)“能量平衡測(cè)試”、“能源審計(jì)”，督促用能單位從規(guī)范的裝設(shè)計(jì)量?jī)x表，到逐步進(jìn)行淘汰高耗能落后設(shè)備、用能系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造等。

隨著社會(huì)發(fā)展，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，如何提升企業(yè)能源管理水平、降低生產(chǎn)成本是每個(gè)企業(yè)管理人員所必須面對(duì)的問(wèn)題。本文將介紹一種基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析和挖掘企業(yè)的節(jié)能潛力，提升企業(yè)的能源管理水平。

1 企業(yè)能源管理存在的問(wèn)題

通過(guò)走訪和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)很大一部分企業(yè)的能源管理存在著一些共性問(wèn)題：

（1）各能源介質(zhì)一二級(jí)計(jì)量點(diǎn)基本都配備了計(jì)量器具，但是三級(jí)計(jì)量點(diǎn)計(jì)量器具配備率較低，并且已配置的計(jì)量器具大多為不可在線采集的傳統(tǒng)機(jī)械式儀表；

（2）各生產(chǎn)部門（重要耗能工段）之間能源消耗數(shù)據(jù)相對(duì)孤立，不能進(jìn)行總體的能耗數(shù)據(jù)在線統(tǒng)籌及分析；

（3）能源管理主要采用手工抄表、分散管理模式，數(shù)據(jù)存在一定的滯后性且效率不高，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)漏洞，造成能源損失；

（4）缺少一套綜合能源管控系統(tǒng)，進(jìn)行能源績(jī)效、能源成本等的量化管理，輔助能源管理體系建設(shè)。

2 能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)建設(shè)方案

針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)，如圖1所示。通過(guò)安裝具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能的計(jì)量表具（如多功能電能表、遠(yuǎn)傳水表、蒸汽表等），建立能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)。

圖1 能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)示意圖

3 主要設(shè)備選型與參數(shù)要求

企業(yè)能源計(jì)量的主要對(duì)象多為電耗計(jì)量、燃?xì)夂牧坑?jì)量、供熱計(jì)量及水耗計(jì)量。計(jì)量設(shè)備采用數(shù)字式遠(yuǎn)傳電能表、數(shù)字遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?、遠(yuǎn)傳熱量表（或渦街流量計(jì)）、數(shù)字式遠(yuǎn)傳水表等具備數(shù)字通訊功能的計(jì)量器具。

系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)分兩部分：一是通過(guò)安裝在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具遠(yuǎn)傳功能的計(jì)量?jī)x表實(shí)現(xiàn)能耗計(jì)量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；二是通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備和局域通道向平臺(tái)發(fā)送采集數(shù)據(jù)。

計(jì)量裝置和智能網(wǎng)關(guān)之間采用符合各相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。對(duì)于電能表，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 645-1997《多功能電表通信規(guī)約》執(zhí)行。對(duì)于水表、燃?xì)獗砗蜔崃勘?，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 188-2004《用戶計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》執(zhí)行。

計(jì)量裝置和智能網(wǎng)關(guān)之間采用主—從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。智能網(wǎng)關(guān)是通信主機(jī)，計(jì)量裝置是通信從機(jī)，從機(jī)在主機(jī)的請(qǐng)求命令下應(yīng)答。

4 系統(tǒng)功能

為保證系統(tǒng)的開(kāi)放性，系統(tǒng)的上位系統(tǒng)選用北京亞控科技有限公司的KingSCADA，該軟件具有集成化管理、模塊式開(kāi)發(fā)、可視化操作、智能化診斷及控制，使用簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，具有良好的開(kāi)放性，支持Activex控件、OPC、DDE、API。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議規(guī)范，第三方軟件可以輕松的實(shí)現(xiàn)和KingSCADA的數(shù)據(jù)交互。另外，該產(chǎn)品構(gòu)建了一個(gè)開(kāi)放性數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以將任何控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史庫(kù)以及企業(yè)其他系統(tǒng)進(jìn)行融合，能夠最大限度的幫助企業(yè)搭建智能監(jiān)控管理平臺(tái)。

通過(guò)構(gòu)建能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）對(duì)企業(yè)能源消耗（電耗、水耗和熱耗）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示

該功能依靠前端計(jì)量表的能耗數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)的分項(xiàng)能耗。以數(shù)據(jù)列表和圖形（曲線圖、柱狀圖、堆積圖等）方式顯示企業(yè)各部門及重點(diǎn)能耗設(shè)備的用能情況。該功能為能源管理部門實(shí)時(shí)把握企業(yè)總體能耗、末端分項(xiàng)能耗及重點(diǎn)用能設(shè)備能耗的現(xiàn)狀、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、采取對(duì)策提供高效實(shí)用的基礎(chǔ)平臺(tái)。同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型用能設(shè)施的供電特性實(shí)時(shí)監(jiān)視，包括電流、電流峰值、谷值、平均值等參數(shù)的監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)把握其電力負(fù)荷，監(jiān)控電力品質(zhì)。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)用能異常情況的實(shí)時(shí)報(bào)警與處理

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)能耗采集設(shè)備運(yùn)行狀況、數(shù)據(jù)質(zhì)量、用能異常情況的實(shí)時(shí)報(bào)警與處理。具體功能包括：

①設(shè)備報(bào)警。指的是能耗數(shù)據(jù)采集器“上下線”（即是否在線）的狀態(tài)報(bào)警?？砂磿r(shí)間段進(jìn)行查詢：

②采集點(diǎn)報(bào)警。對(duì)具體的采集點(diǎn)“數(shù)據(jù)是否壞值”的狀態(tài)報(bào)警?？砂础皶r(shí)間段”、“從建筑查詢”、“從機(jī)構(gòu)查詢”等方式，進(jìn)行靈活查詢。

③用能報(bào)警。按照預(yù)先設(shè)置的“日用能指標(biāo)”等能耗指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線查詢“用能超標(biāo)”的時(shí)段等相關(guān)信息。

（3）根據(jù)設(shè)定參數(shù)，可自動(dòng)生成能源消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表和費(fèi)用報(bào)表，并對(duì)各部門的用能情況進(jìn)行能耗分析

能耗分析主要用于對(duì)各部門能耗進(jìn)行排序、對(duì)比和分析，包括堆積柱形圖、100%堆積柱形圖、升序圖、降序圖、餅圖等分析展示方式。圖2為部門分線路實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)圖。

圖2 某部門分線路實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)圖

①能源結(jié)構(gòu)分析

可提供各部門、重點(diǎn)用能設(shè)備在任意時(shí)間段的能耗百分比數(shù)據(jù)，讓用戶掌握其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

通過(guò)該數(shù)據(jù)的量化，能源管理者就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)中存在的不盡合理和不完善的地方，及時(shí)作出能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。

②實(shí)時(shí)電耗監(jiān)測(cè)分析

通過(guò)用電監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握建筑總能耗和分項(xiàng)能耗（這完全取決于前端采集細(xì)化程度）。用堆積柱形圖的展示方式，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)與相應(yīng)的參數(shù)對(duì)比顯示的效果，為管理者分析能耗數(shù)據(jù)提供輔助參考，從而為節(jié)能技改方案的策劃提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

使建筑能耗數(shù)值化、可視化，易于管理，具有督促用能單位積極提高用能效率的功效。具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)查詢功能，可以為企業(yè)構(gòu)建一個(gè)能源消耗數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)的挖掘分析，管理人員可對(duì)能源的合理利用程度進(jìn)行深度挖掘，為發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力、制定長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃創(chuàng)造條件。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立管控一體化的數(shù)字化能源在線計(jì)量分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能耗在線監(jiān)測(cè)、查詢、用能報(bào)警等功能，使管理人員能及時(shí)掌握能源消耗情況，挖掘節(jié)能潛力，制定節(jié)能策略，達(dá)到節(jié)熱、節(jié)電、節(jié)水的目的；通過(guò)建立健全能源管理體系，持續(xù)改進(jìn)企業(yè)能源管理水平。在保證企業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，不斷提高企業(yè)的能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，以能源管控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立覆蓋企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、成本的一體化的信息管理平臺(tái)。