摘要：針對目前國內(nèi)企業(yè)在智能制造過程中存在的能源利用率低、成本過高、粗放管理和自動化程度低等一系列問題設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由能耗管理系統(tǒng)客戶端、能耗管理系統(tǒng)服務(wù)器、能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、智能監(jiān)控裝置和設(shè)備5部分組成.該系統(tǒng)以企業(yè)安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以降低損耗、優(yōu)化能源、方便調(diào)度與管理為目標，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)能效的多層次、節(jié)能管理需求，具有一定的推廣使用價值。

關(guān)鍵詞：智能制造；能耗管理；物聯(lián)網(wǎng)；無線保真；4G

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及現(xiàn)階段智能制造工業(yè)化進程的推進，我國能源供應(yīng)面臨著較大的壓力，以 2018年為例，我國能源的消費總量為4.64x109標準煤，比 2017年增長 1.5x108t噸同此增長 3.3%，增速較 2017 年提高 0.4 千百分點。能源消費總量較大，對外依存度高，節(jié)約能源已經(jīng)是勢在必行，因此，節(jié)能增效已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略中心。

為了貫徹落實節(jié)約資源的基本國策，圍繞“加快轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)幸福廣東"的核心任務(wù)，省委、省政府發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展我省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的意見》，著力圍繞“十三五"時期，廣東能耗產(chǎn)業(yè)企業(yè)，實施節(jié)能技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)自覺優(yōu)化用能方式，提高能源利用效率。

通過加強節(jié)能監(jiān)管，提高企業(yè)能效，緩解當前能源供需矛盾，乃是快捷、有效、切實可行、經(jīng)濟和符合中國國情的措施。本項目的研究針對該領(lǐng)域，項目成果對指導(dǎo)大型耗能企業(yè)用戶分項能耗監(jiān)測，節(jié)能管控，能源優(yōu)化，企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的實時采集、準確傳輸、科學(xué)處理和有效儲存與科學(xué)利用，有著重要的示范作用。

1 能耗管理系統(tǒng)的總體概述

該企業(yè)的能耗管理系統(tǒng)分為以下5個部分，能耗管理系統(tǒng)平臺軟件、能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、智能監(jiān)控裝置和設(shè)備。系統(tǒng)框架如圖1所示，各個部分的功能如下所述。

圖1 系統(tǒng)框圖

a)能耗管理系統(tǒng)平臺軟件

實現(xiàn)現(xiàn)場或者遠程對能源數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，在客戶端軟件上直觀地顯示用戶關(guān)心的各種數(shù)據(jù)、表，并且滿足遠程遙測、遙控等功能。

b)能源網(wǎng)關(guān)

將各種不同的智能監(jiān)控裝置采集的水、電氣、油、冷量和熱量等各種形式的能耗計量及分項數(shù)據(jù)，通過有線或者無線的方式上傳到能耗管理系統(tǒng)服務(wù)器；在整個能源物聯(lián)網(wǎng)中，能源網(wǎng)關(guān)起到承上啟下的作用。

c)智能采集裝置

采集終端的設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過有線或者無線的方式，將原始數(shù)據(jù)上傳到能源網(wǎng)關(guān)，包括水、電、氣、油、冷量和熱量等各種能源的計量和控制裝置。由于采集的信息格式不一，在數(shù)據(jù)格式處理、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)合并與匯聚上設(shè)計了相應(yīng)的匯聚技術(shù)。

d)設(shè)備

包括水、電、氣、油、冷量和熱量等終端設(shè)備。

2 能耗管理系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(NB-IoT：NarrowBand Internet of Things)，是物聯(lián)網(wǎng)(IoT： Interneof Things)中一項重要的組成部分，其通過利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，在有效地完成對 LTE、UMTS 和 GSM 等網(wǎng)絡(luò)進行直接部署的同時，還能對消耗帶寬進行有效的控制。根據(jù) NB-IoT 標準，NB-IoT 需要進一步地實現(xiàn)廣域及深度覆蓋，降低終端成本與功耗，支持大容量終端接入其中，保障每一個終端的成本不超過5 美元，并在5 Wh 之內(nèi)可提供至少 10 年的支持。一般情況下，NB-Io1所消耗的帶寬不會超過 180 kHz，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)平滑升級，還能夠?qū)Σ渴鸪杀具M行有效的控制。隨著當前物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信需求的不斷增加，儀表智能化已成為通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，基于 NB-IoT 技術(shù)的遠程抄表系統(tǒng)將成為“智慧城市"建設(shè)與發(fā)展中的重要組成部分。

2.2 4G 技術(shù)

4G 技術(shù)能夠在終端產(chǎn)品中發(fā)送、接收來自另一端的信號，可以找到多個不同的網(wǎng)絡(luò)平臺和無線通信接口之間的較快和有效的通信路徑來執(zhí)行最直接的定位操作。其主要特點如下所述。

a)4G 的速度更快，級別更高，針對不同的信道條件下的信息傳輸速率信號，能使用正常收發(fā)器智能信號處理技術(shù)，體現(xiàn)其良好的適應(yīng)性、靈活性、兼容性和共存性。

b)4G 能夠讓低、高速的用戶和不同的用戶設(shè)備實現(xiàn)兼容操作，更好地滿足多種類型用戶的需求；4G可提供各種標準的通信業(yè)務(wù)，滿足各種業(yè)務(wù)需求，提高頻率使用效率；4G能夠使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和自主，滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求 同。

c)4G通信能滿足當前移動通信終端在不同的領(lǐng)域和地區(qū)以及全球漫游情況下的不同的通信需求。高品質(zhì)的 4G 通信技術(shù)的應(yīng)用能夠保持穩(wěn)定的信號傳輸。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

IoT 的概念，早于 1999 年被提出。IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代 T 技術(shù)充分地運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑供水系統(tǒng)、大壩和油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂的 IoT，然后將 loT 與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當中，存在能力強大的中心計算機群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理與控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)與生活，達到“智慧"狀態(tài)，提高資源的利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然之間的關(guān)系。IoT 技術(shù)就是指通過信息傳感設(shè)備，將所有的物品連接互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)智能化識別管理。包括兩層含義：1)IoT的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；2)其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。業(yè)內(nèi)專家認為，IoT一方面可以提高經(jīng)濟效益，大大地節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。目前，世界上多個國家都投入了大量資金深入地研究探索 IoT。我國也高度重視 IoT 的研究，國家相關(guān)部門在新一代信息技術(shù)方面也在開展研究，正在制定支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的相關(guān)政策措施。

開發(fā)基于 IoT 的企業(yè)能源管理智能化系統(tǒng)的目的是：滿足對企業(yè)用能的實時監(jiān)測、在線審計，即時對標、分類計量、分項計量和用能管控等需求，系統(tǒng)實現(xiàn)包括能源計量、分時計量、分類計量、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和用能質(zhì)量控制等功能。

基于 IoT 技術(shù)，可以對企業(yè)節(jié)能裝備和主要耗能設(shè)備使用能耗和工沉進行監(jiān)測、診斷和分析，從設(shè)備、工藝和管理3個方面，將企業(yè)全過程、全生命周期和全介質(zhì)類型的能源數(shù)據(jù)集成為一個整體，基于 CIP 公共信息模型理論，建立企業(yè)系統(tǒng)化的能源數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)對能源數(shù)據(jù)的分項計量，并對獲得的企業(yè)用電數(shù)據(jù)進行深入的挖掘。

2.4 Wi-Ei 技術(shù)

Wi-Fi 是 Wireless Fidelity 的縮寫，是一種無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)與規(guī)格，也就是IEEE所定義的無線通信標準 IEEE 802.11，它是利用無線接入手段的新型局域網(wǎng)解決方案，Wi-Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網(wǎng)快速、便捷可移動性好、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)彈性化和組網(wǎng)靈活，以及組網(wǎng)價格較低等，Wi-H 技術(shù)按其速度和技術(shù)新舊可分為：802.11b、802.11a、802.11g。

3 企業(yè)能耗管理系統(tǒng)主要模塊設(shè)計

3.1能耗管理系統(tǒng)平臺軟件

對智能監(jiān)控裝置收集的數(shù)據(jù)進行分析處理實現(xiàn)對企業(yè)用能的實時監(jiān)測、在線審計、即時對標、分類計量、分項計量和用能管控等需求；達到對企業(yè)的節(jié)能設(shè)備、主要工藝設(shè)備和主要耗能設(shè)備的能耗和工況進行監(jiān)測、診斷與分析的目的；并通過基于云服務(wù)的網(wǎng)關(guān)線上管理平臺實現(xiàn)對分散的能源網(wǎng)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷、在線配置、數(shù)據(jù)下載和在線升級等操作，提高設(shè)備的運維效率，方便用戶隨時掌控終端設(shè)備的動態(tài)。

3.2 能源網(wǎng)關(guān)

能源網(wǎng)關(guān)是能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的簡稱。能源網(wǎng)關(guān)是通用型智慧能源數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)關(guān)，適用于企事業(yè)單位建筑、社區(qū)公共機構(gòu)建筑、商業(yè)連鎖和便利門店等領(lǐng)域的能源管理系統(tǒng)對于水、電氣、油、冷量和熱量等各種形式的能耗計量，以及分項數(shù)據(jù)采集的需求。通過基于云服務(wù)的網(wǎng)關(guān)線上管理平臺，實現(xiàn)對分散的智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷、在線配置、數(shù)據(jù)下載和在線升級等操作，提高設(shè)備的運維效率，方便用戶隨時掌控終端設(shè)備的動態(tài)。

3.2.1 能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的硬件功能設(shè)計

能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)要實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的收集及管理功能，就需要相關(guān)的硬件支持。其硬件主要包括：處理器、電源、蜂鳴器、顯示器、4G模塊、存儲器、以太網(wǎng)、串口和其他接口電路。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 硬件結(jié)構(gòu)圖

各個部分的主要作用如下：處理器作為系統(tǒng)的中央處理器完成主要的邏輯運算，并提供了基本的外圍接口電路和外圍設(shè)備控制器；電源可以使用電源或干電池供電；當某些參數(shù)的設(shè)置超過安全門，蜂鳴器就會報警并伴隨指示燈閃爍：顯示器可以外接HMI串口屏進行數(shù)據(jù)的顯示，并可作為人機交互的接口：4G模塊能夠與能耗管理系統(tǒng)服務(wù)器進行通訊，將多個智能采集裝置采集的數(shù)據(jù)上傳到能耗管理系統(tǒng)服務(wù)器：以太網(wǎng)接口的作用和4G模塊相同，只是通訊方式是有線方式；存儲器用于臨時存儲一些重要的數(shù)據(jù)作為備份；串口用來作為系統(tǒng)和應(yīng)用程序調(diào)試的接口：其他接口是為設(shè)備預(yù)留的接口，為后續(xù)功能擴展使用。

3.2.2 能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計

能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序使用模塊化的程序設(shè)計理念，將設(shè)備的各項功能根據(jù)其完成的任務(wù)性質(zhì)、特定任務(wù)和實時性要求，并結(jié)合數(shù)據(jù)流程，詳細地劃分出每個功能模塊。在本方案的軟件設(shè)計中，主要有如下幾個模塊：操作日志、系統(tǒng)界面、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)庫存儲和數(shù)據(jù)查詢等。軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)界面是人機交互的界面，通過系統(tǒng)用戶界面，用戶能夠方便地對設(shè)備進行控制操作。軟件界面采用分層結(jié)構(gòu)，每一個功能模塊都采用彈出子界面的方式進行單獨處理。操作日志記錄了各個用戶對設(shè)備進行操作的各種信息。日志信息保存在二進制文件中用于查詢。數(shù)據(jù)通信通過4G或以太網(wǎng)來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)通信功能，為了在數(shù)據(jù)傳輸中正確地分離與識別各種數(shù)據(jù)，通過對不同數(shù)據(jù)添加相應(yīng)的標志字節(jié)方法對數(shù)據(jù)進行打包。歷史數(shù)據(jù)查詢模塊完成歷史數(shù)據(jù)信息的查詢操作查看所記錄的數(shù)據(jù)，并進一步地進行處理。設(shè)備驅(qū)動，在嵌入式系統(tǒng)平臺中，針對顯示屏、無線模塊和觸摸屏等硬件設(shè)備的驅(qū)動。

3.2.3 能源物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計

在應(yīng)用軟件運行之后，首先進行初始化工作包括初始化網(wǎng)絡(luò)、記錄工作日志和打開數(shù)據(jù)文件等任務(wù)，如果初始化失敗，則應(yīng)用程序?qū)捎诓荒苷＿\行而退出。初始化成功后，可以進行功能的選擇，選擇完成之后，開始執(zhí)行所選擇的功能，直到結(jié)束時，程序退出。

具體的工作流程如圖4所示。

圖4 軟件主流程圖

3.3 智能采集設(shè)備

智能采集設(shè)備主要包括采集傳感器模塊、微控制器和無線傳輸模塊，另外還有SDRAM、Flash存儲器和電源等。傳感器使用標準的小模塊，在主板上預(yù)留標準的uart接口，可以根據(jù)采集的能源參量的不同安裝相對的小模塊；CPU選用德州儀器(T：Texas Instruments)的MSP430F147 低功耗單片機；無線通信模塊使用 NB-IoT 或 Wi-Fi 通訊方式。

MSP430F147 是I公司推出的高性能低功耗16 位微控制器。其具有強大的處理能力，并可在工業(yè)環(huán)境下穩(wěn)定地運行，工作溫度為-40~+85 ℃MSP430 提供了較豐富的片內(nèi)外設(shè)，降低了系統(tǒng)的成本，為短距離無線通信和一般低功耗場合的廣用提供了高性價比和高性能的微控制器解決方案。系統(tǒng)的硬件框圖如圖5所示。其中，MSP430是系統(tǒng)的核心，對系統(tǒng)進行處理和控制。存儲器包括 SDRAM 和 Flash 兩個部分，SDRAM 是一種易失性存儲器，掉電后其存儲的數(shù)據(jù)會丟失，將其作為程序的運行空間：Flash 是非易失性存儲器，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，將其作為程序和數(shù)據(jù)的存儲空間。采集傳感器和溫度傳感器所獲取的傳感電

圖5 系統(tǒng)的硬件框圖

壓輸入微控制器的A/D接口進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理控制器將傳感電壓換算為相應(yīng)的系數(shù)后存儲到Flash 中。無線通訊模塊主要負責與接收設(shè)備通信,完成數(shù)據(jù)的發(fā)送，其通過串口與處理器相連接。

4 安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

6.1 應(yīng)用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

6.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

5 系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

5.2大屏展示

用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

5.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

5.4數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；

配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設(shè)備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；

檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關(guān)處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設(shè)置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；

5.5視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。

5.6變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

5.7儀表實時監(jiān)控

展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

5.8能源中控

將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

5.9用能統(tǒng)計

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設(shè)備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

5.10分析成本

統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

5.11產(chǎn)品單耗統(tǒng)計

與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進行日、周、月、年、時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。

5.13運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視。可直接從動態(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。

5.14自定義能耗報表

用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導(dǎo)出報表。

5.15同比、環(huán)比

提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

5.16分析報告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

5.17能耗設(shè)備用能

監(jiān)控耗能設(shè)備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設(shè)備故障停運導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

5.18線損分析

根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預(yù)。

5.19碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結(jié)合減排指標實現(xiàn)超標預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。

5.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

5.21運維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設(shè)備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。

5.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災(zāi)隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。

5.23能耗抄表

可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

5.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

5.25容需量報表

提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。

5.26復(fù)費率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

5.27文檔管理

對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

5.28 3D可視化大屏

對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。

5.29 3D子系統(tǒng)

對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設(shè)備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。

5.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

5.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的項目、探測器、設(shè)備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

5.33手機APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

5.34知識產(chǎn)權(quán)證書

6 系統(tǒng)硬件配置

7 結(jié)束語

本方案是在節(jié)能減排以及電力互聯(lián)化和智慧化的大背景下，針對企業(yè)能源管理存在的跑冒滴漏嚴重、自動化程度低和管理混亂等問題，綜合利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和 IoT 技術(shù)，整合全過程數(shù)據(jù)資源，建設(shè)的基于云模式工業(yè)企業(yè)用電管理及電能優(yōu)化利用大數(shù)據(jù)平臺，其目的在于服務(wù)工業(yè)企業(yè)進行用電管理及電能優(yōu)化利用，加快企業(yè)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與推廣，健全企業(yè)能效管理體系，提高行業(yè)能源利用率，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)行業(yè)節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。本方案的研究實施和推廣對于緩解廣東乃至我國節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)，進一步地實現(xiàn)智能制造具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

參考文獻

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