摘要通過對智慧耗能管理系統(tǒng)的架構(gòu)、軟件、功能進行合理設(shè)計可以達到對企業(yè)氣、電、水等各項能耗的有效實時統(tǒng)計、趨勢分析、監(jiān)測預(yù)警為企業(yè)節(jié)能增效、提高能源利用率、提升生產(chǎn)效率做出貢獻智慧耗能管理系統(tǒng)能夠確保數(shù)據(jù)及時、便捷、準確地向管理者展示值得推廣

關(guān)鍵詞智慧耗能管理系統(tǒng);架構(gòu);節(jié)能降耗;設(shè)計

中圖法分類號：TP311文獻標識碼：A

Design and analysis of intelligent energy consumption management systemfor equipment manufacturing enterprises

XU Fangchao

（Tairui Machinery Co.，Ltd.，Hangzhou 310000，China）

Abstract：In this paper， the architecture， software and functions of the intelligent energy consumption management system are reasonably designed to achieve effective real-time statistics， trend analysis， monitoring and early warning of energy consumption of gas， electricity and water of enterprises， making great contributions to energy saving and efficiency improvement，energy utilization rate improvement and production efficiency improvement of enterprises. The management system can ensure that the data timely， convenient and accurate display to managers， and it is a kind of energy consumption management information system worthpopularizing.

Key words： intelligent energy consumption management system，architecture， energy saving and consumption reduction，design

1? 引言

智慧耗能管理系統(tǒng)采用高科技、信息化手段對用能企業(yè)的設(shè)備進行能耗數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)報表、圖形及曲線制作、數(shù)據(jù)動態(tài)管理以及能耗數(shù)據(jù)分析。通過以上程序來讓管理者了解企業(yè)耗能結(jié)構(gòu)及分析成本，可以為企業(yè)節(jié)能降耗措施選擇、方式優(yōu)化改進提供方案和建議[1 ～2]。

2? 概況

2.1? 現(xiàn)狀

某裝備制造企業(yè)在能源計量手段及信息化系統(tǒng)建設(shè)方面相對滯后。該企業(yè)能耗形式結(jié)構(gòu)主要是水、電、氣三種能源。據(jù)統(tǒng)計，該企業(yè)現(xiàn)有能源計量表86塊，分散在各生產(chǎn)車間及部門。

2.2? 需求分析

首先，該企業(yè)的能源計量統(tǒng)計大部分依據(jù)人工方式進行，不僅統(tǒng)計數(shù)據(jù)量大、統(tǒng)計時間長，還存在數(shù)據(jù)不準確、能源浪費及泄露發(fā)現(xiàn)不及時、歷史數(shù)據(jù)無法查詢、無法實時報警等現(xiàn)象;其次，該企業(yè)在能源管理方面僅是對各類能耗的總表進行了統(tǒng)計，而缺少各部門的能耗的詳細數(shù)據(jù)，造成的不良影響有無詳細的能耗數(shù)據(jù)、無法做節(jié)能分析及管控、不能根據(jù)能源超限情況進行相關(guān)考核;再次，該企業(yè)由于計量表較多，存在統(tǒng)計計量設(shè)備數(shù)據(jù)時部分數(shù)據(jù)未得到及時統(tǒng)計的現(xiàn)象，導致該企業(yè)能耗數(shù)據(jù)缺乏真實性、準確性，有礙于對企業(yè)及時分析能耗系統(tǒng)平衡性及做出決策調(diào)整[3]。

以上現(xiàn)狀表明，該企業(yè)的能源管理需求已無法得到滿足。因此，該企業(yè)迫切需要一套完整的、智慧的耗能管理系統(tǒng)來為耗能統(tǒng)計分析、節(jié)能減排措施調(diào)整、年度考核提供參考依據(jù)。

3? 系統(tǒng)設(shè)計

3.1? 系統(tǒng)架構(gòu)

該智慧耗能管理系統(tǒng)利用分層次方式進行架構(gòu)設(shè)計。通過將業(yè)務(wù)邏輯及基礎(chǔ)服務(wù)分離設(shè)計，以最終實現(xiàn)相關(guān)功能。其系統(tǒng)架構(gòu)主要包括計量層、網(wǎng)關(guān)層、服務(wù)層及展示層（圖1 ）。

（1）計量層：通過在各廠區(qū)、生產(chǎn)車間、部門安裝必要的導軌表、電表、水表、燃氣表以及 ARCM 智慧終端來完成對相關(guān)能耗、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集工作。在采集數(shù)據(jù)時，也可根據(jù)需要利用人工手動輸入或者其他各類方式收集能耗量的具體數(shù)據(jù)。同時，計量層利用的數(shù)據(jù)采集模塊為 TCP/IP 模塊。該模塊在完成數(shù)據(jù)采集后，即可實現(xiàn)自動儲存并上傳;具備實時采集及上傳功能，可以保證耗能數(shù)據(jù)獲取的及時性和便捷性。

（2）網(wǎng)關(guān)層：采用的是ANet系列智能網(wǎng)關(guān)。作為計量層與服務(wù)層的橋梁，可根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并采用以太網(wǎng)、RS485和 LORA 通信形式將現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送給平臺系統(tǒng)。最終實現(xiàn)計量層與服務(wù)層數(shù)據(jù)的傳送、接收。

（3）服務(wù)層：通過能耗云服務(wù)來對網(wǎng)關(guān)層傳送的數(shù)據(jù)進行及時接收并儲存。同時，通過 Web 服務(wù)、 APP 服務(wù)隨時隨地查詢各類能耗數(shù)據(jù)。服務(wù)層獲取的數(shù)據(jù)也可以通過硬件上傳至展示層。

（4）展示層：利用門戶和統(tǒng)計圖表的方式對能耗進行分析及評估后，再將結(jié)果進行綜合展示、預(yù)報預(yù)警。同時，可對已收集的數(shù)據(jù)、分析結(jié)果以及管理者做出的決策調(diào)整進行及時下發(fā);管理者可通過展示層按照廠區(qū)、部門、班次、時區(qū)等需求進行相關(guān)能耗數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計。6AE29D52-9D1F-4F00-9032-0AC1D4D90483

3.2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計

為保證靈活性和實效性，智慧耗能管理系統(tǒng)采用基于 B/S 與 C/S 結(jié)構(gòu)相融合的 Web 軟件系統(tǒng)（圖 2） 。其中，在 B/S 結(jié)構(gòu)的支持下，用戶可以隨時隨地對服務(wù)器資源及程序進行訪問。同時，無須下載相應(yīng)應(yīng)用程序，在系統(tǒng)擴容方面也表現(xiàn)突出;C/S 結(jié)構(gòu)則能夠最大限度地提高計算機處理數(shù)據(jù)的速度，操作簡便，能確保用戶對數(shù)據(jù)的及時分析。采用基于 B/S 與 C/S 結(jié)構(gòu)相融合的 Web 軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同區(qū)域、不同類型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的互相通信，是一個具備獨立性的軟件系統(tǒng);當研發(fā)人員利用相異的應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫來開發(fā)新的系統(tǒng)時，該 Web 軟件系統(tǒng)也可支持其訪問，極大地提高了不同系統(tǒng)之間的信息實時共享效率。

3.3? 系統(tǒng)功能設(shè)計

（1）能耗綜合主界面

能耗綜合主界面可實現(xiàn)對能耗數(shù)據(jù)的顯示、查詢、折算等功能。顯示功能是指對數(shù)據(jù)結(jié)果實時滾動、曲線分析、地圖導航、時間計算等數(shù)據(jù)及信息的顯示;查詢功能是指按照區(qū)域、時間、產(chǎn)品進行能耗數(shù)據(jù)查詢;折算功能是指對各類能耗按照標準煤折算方式進行能耗折算，以計算出企業(yè)單位面積上的具體能耗值，以供管理者參考。

（2）分項用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

該功能可以將企業(yè)所有能耗按照每時、每日、每月、每年的時間段進行統(tǒng)計。同時，可利用各類表格、圖形等展示系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)，包括曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等。利用以上方式可以對能耗數(shù)據(jù)大小、數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢、數(shù)據(jù)關(guān)系、數(shù)據(jù)分布等信息進行直觀反映。

（3）支路用能趨勢分析

該功能主要是對各支路用能進行統(tǒng)計分析。具體包括多區(qū)域支路、設(shè)備支路進行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以分析判定各支路用能情況;管理者則可根據(jù)支路用能趨勢反饋信息，有理有據(jù)制定節(jié)能決策及節(jié)能考核方式，最終落實企業(yè)節(jié)能降耗方案。同時，該功能還具備跟蹤、建檔能力，即可對設(shè)備運行期間的能耗數(shù)據(jù)進行跟蹤記錄，包括對所有設(shè)備既往能耗值進行儲存并建檔記錄，最終為設(shè)備的維護和保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析

該功能可以完成對不同類型的耗能設(shè)備在某個時間段（某月、某年）能耗值與往年或上月同期值進行同環(huán)比計算分析。管理者可根據(jù)分析結(jié)果對該企業(yè)的節(jié)能措施進行檢驗，也可依據(jù)此結(jié)果對企業(yè)、生產(chǎn)車間、部門進行節(jié)能績效核算及節(jié)能目標調(diào)整。

（5）能耗數(shù)據(jù)分時統(tǒng)計

該功能的主要作用是讓管理者明晰不同時段的設(shè)備能耗情況。具體體現(xiàn)在可根據(jù)小時、天數(shù)、月份進行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并進行數(shù)據(jù)比對分析，以準確掌握各時段的具體能耗值。也可根據(jù)企業(yè)能耗的高峰期、平穩(wěn)期、低谷期進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以提高能耗數(shù)據(jù)分析的真實性。

（6）能耗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測及預(yù)警

該功能可對設(shè)備能耗數(shù)據(jù)超高、超負荷進行及時監(jiān)測及預(yù)警。其實現(xiàn)基于在智慧耗能管理系統(tǒng)內(nèi)安裝高精度、智能化儀表，該儀表具備24小時、自動監(jiān)測功能;當所監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，則會啟動預(yù)警裝置。同時，能夠按照其自動匹配的信號要求向管理者提供合理管理方案，從而便于管理者及時、準確地調(diào)整節(jié)能方案。在完成一次預(yù)警后，其相關(guān)信息也會被主動記錄在檔。

4? 系統(tǒng)特點及實效性分析

4.1? 系統(tǒng)特點分析

（1）展示性：針對企業(yè)節(jié)能降耗需求，該系統(tǒng)在展示界面的風格形式、效果呈現(xiàn)上做到了簡潔明了、信息齊全。同時，根據(jù)管理者日常需求習慣，可自動調(diào)節(jié)界面風格，體現(xiàn)了企業(yè)的個性化、專業(yè)化。

（2）實用性：該系統(tǒng)主要采集并分析能耗數(shù)據(jù)，以供管理者分析決策。其中，數(shù)據(jù)采集及分析全部由系統(tǒng)自動完成，不會額外給企業(yè)增加數(shù)據(jù)采集及分析負擔;操作簡便，用戶學習、操作較為方便。

（3）兼容性：該系統(tǒng)具備操作與管理方便、兼容性強的特點。在設(shè)計該系統(tǒng)時，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)端口預(yù)留了可輸入及輸出接口，以便于對相關(guān)數(shù)據(jù)進行拷貝、上傳。

（4）可靠性：在設(shè)計該系統(tǒng)時，利用了必要的技術(shù)方式來提升其軟件、硬件系統(tǒng)兼容性，以提高該系統(tǒng)的可靠性，從而確保該系統(tǒng)時刻處于正常溫度狀態(tài)下運行。

（5）易維護性：該系統(tǒng)提供了與計算機顯示器相連接的功能，即維護人員利用鼠標就可實現(xiàn)對系統(tǒng)相關(guān)配置、管理的控制;具備后臺維護功能，即可在系統(tǒng)運行期間利用后臺維護功能實現(xiàn)對系統(tǒng)的維護。

4.2? 系統(tǒng)實效性

通過采用智慧耗能管理系統(tǒng)，企業(yè)管理者可以通過能耗深度數(shù)據(jù)分析，結(jié)合能效評估方法，獲取系統(tǒng)、設(shè)備、工藝線等能耗及效率的實時分析數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、成本核算、年度考核等提供決策依據(jù)。

通過對企業(yè)生產(chǎn)全過程的耗能實時監(jiān)控，實現(xiàn)了各項指標的信息化、量化和系統(tǒng)化，大幅度提升了生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗效果，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。具體指標如下：設(shè)備利用率提升15～ 20%，勞動效率提升 10%以上，電、水、氣的總體能耗節(jié)約率達18%。

5? 結(jié)語

我國部分企業(yè)在統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)時，還是以人工定期統(tǒng)計為主，存在明顯的數(shù)據(jù)不齊、滯后等不足，無法為企業(yè)及時了解設(shè)備耗能情況提供準確、清晰、及時的數(shù)據(jù)。為此，本文在分析某裝備制造企業(yè)需求的前提下，設(shè)計了一種智慧耗能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備總體用能、分項用能、支路用能的實時統(tǒng)計、趨勢分析、監(jiān)測及預(yù)警功能;具有展示性、實用性、兼容性、可靠性、易維護性特點。通過采用該系統(tǒng)，該企業(yè)生產(chǎn)效率及節(jié)能降耗效果得到了大幅度提升，從而實現(xiàn)了增加了經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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作者簡介：

徐方超（1985—） ，本科，工程師，研究方向：信息技術(shù)。6AE29D52-9D1F-4F00-9032-0AC1D4D90483