销售工程师 王鑫杰13524471462
随着云计算、大数据和物联网技术的发展， 建立面向中小型企业的能耗管理公共数据服务平台（以下简称平台），是非常必要的。平台可尽可能优化的资源共享，企业无需投入服务器，无需购置管理软件，无需投入技术和人力维护系统，技术门槛低。平台对企业能耗计量规模不设限制， 可以是一个能耗计量表，也可以是数百个能耗计量表，覆盖所有中小型企业。平台在企业实现节能和精细化管理的基础上，采用SaaS(Soft as a Server, 软件即是一个服务)模式收取服务费，企业节能获利，国家节能减排，实现双赢。
能耗管理公共数据服务平台运营方式是典型的“互联网+”模式，是一个众创空间，各行各业可以通过获取的能耗大数据，优化能源配置，监测设备能效，监督用能行为，监控能源消耗，实现节能和精细化管理。正如习总书记所说“以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，并同其他领域高新技术紧密结合， 把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点”。
本文首先分析了中小型企业能耗管理现状，提出并构建了基于云计算、大数据和物联网等技术的能耗管理“云”服务公共平台，并列举了一些企业通过平台获取的能耗数据分析，达到节能和精细化管理效果的案例。
1 中小型企业能耗管理现状
企业对能耗管理认识高度有待进一步提高。 大部分中小型企业认识到节能对企业发展的重要 性，尤其是能源成本较高的企业，但是，并没有很好的意识到节能是一项社会责任，认识高度不够。因此，对能耗管理过于急功近利，在推动节能项目时，比较倾向于技术节能层面，不重视管理层面的节能。
能耗数据采集技术手段落后。大部分中小型企业都制定了节能措施，执行每天或每月抄表制度，统计能源消耗，纳入成本计算。但是，由于缺乏技术手段，大部分企业还是采用人工抄表， 数据误差大，精细度不够，能耗监管和节能流于形式。有以下几个比较突出的问题：(1)没有针对能耗设备进行分类分项采集能耗数据，无法反映到单个设备的用能情况，精细度不够；(2)人工采集能耗数据，周期长，误差大，时间不能统一到同一个时间节点上，时间跨度大，无法反映设备的能耗过程和设备间的能耗关联；(3)部分计量 表是传统的机械表，不能满足数据实时采集要求， 即便是数字化表具，不同厂家生产，数据通信协议五花八门。
能耗数据分析和应用不够深入。大部分中小型企业采集的能耗数据主要是用来核算成本，并没有应用到节能管理，更不要说应用到优化能源配置和决策上。能耗大数据可以通过同比、环比、 产能比等各种分析方法，应用于设备的能效评估和故障诊断、工艺过程优化和能源配置、能耗考核和碳排放交易等各种场合。
针对上述的现状，实现对能耗数据高精度和实时性采集，对中小型企业来讲，是企业能耗管理的基础和前提，意义重大。其中关键性问题是低成本实现高精度和实时性能耗数据采集功能， 利用能耗管理“云”服务公共平台解决企业的能源监管问题。
2 能耗管理“云”服务公共平台架构和关键性技术问题现
能耗监管公共数据服务系统为浏览器/服务器 (B/S)架构，主要由数字计量表具、数据采集器 (或称网关设备)、数据传输网络、服务器群及云计算应用组成。系统拓扑结构如图1所示。
图1 能耗管理“云”服务公共平台拓扑图
平台是一个典型的物联网应用系统：传感层是水、电、气、油等各种能耗计量表具，通信层可以是有线网络、无线网络甚至是卫星通信，应用层是各行各业的能耗管理实际需求。能耗数据采集物联网网关是平台的关键性设备，它承接各种能耗计量表数据采集，并将数据通过各种网络发送到云端。
“能耗云”是由分布在全国各地的能耗数据采集网关、客户端以及服务器群构成的庞大的能耗实时在线服务系统。“能耗云”又是一个大数据及其应用系统，负责接连不断上传到服务器的数据存取，预先处理，分发和维护。在能耗“云”上，可以开发基于WEB 的各种能耗管理应用，用户登录门户网站，通过权限，可以查询到只属于自己的数据，可以做各种分析和报表。
平台高度资源共享，可以快速扩展，平台用很低的成本，为用户赢得不错的服务，其本身符合节能减排理念，以1万只计量表在线为例，年服务成本大约10元钱左右。
能耗数据采集是平台关键性技术问题之一。 能耗数据采集要满足3个要求：高精度、实时性和分类分项。高精度是指能耗数据宽度(字节数) 满足能耗计量表精度需求，高精度还包括数据采集在同一个时间节点上，这是人工采集做不到的事情。实时性是指能耗数据采集能在设定的采集周期内采集到数据，设定周期可根据实际需要来确定，有时候采集周期设置很短，如1s，主要用来反映设备用能的变化规律。分类分项是指采集到的数据能够区分出不同的设备和不同类型的能耗，所以增加计量表具，精细化采集能耗数据至 关重要。
标准和规范是平台的另一个关键性技术问题。 能耗管理“云”服务公共平台要求能耗计量表具、能耗数据采集网关、服务器和应用，在数据传输、保存和处理过程中有统一的数据包、通信协议和数据库格式。实际情况是，各种计量表采用各自独立的协议，网关的作用就是尽可能解释来自不同计量表的协议，并尽可能的采用标准的数据包和通信协议将数据传送到服务器端。标准和规范影响到平台的广泛应用。
3 应用案例分析
“云”平台由4个数据服务器、2个WEB 服务器、1个“云”主机(门户网站)构成，通过压力测试，可以满足10万只在线能耗计量表和1千个在线用户应用访问(门户网站www.ems580. com)。用户登录门户网站，输入账号和密码，便可进入公司的能耗管理系统。
本文列举4个案例，以说明能耗管理“云”平台的应用效果。
案例一：通过优化工艺过程节能。某企业为一家食品加工企业，消耗大量能源制冷，通过一系列实验，获取能耗实时数据，根据冷藏量，制定合理的能源消耗指标，并以此制定空压机低能耗运行策略，还特别考虑电价峰谷运行策略。仅空压机站一个月节省电费10万多元，一个月收回投入。
案例二：精细化管理，节约成本。某企业是 将废旧塑料再制成颗粒的再生资源公司，传统的管理方式是按产量结算工人工资。工人只追求产量，不考虑能源利用率，不考虑机器寿命，造成很大浪费。应用能耗管理“云”服务平台，很方便将能耗纳入结算指标，仅仅改变了一项管理制度使得成本显著降低，经济效益明显提升。
案例三：通过同比，分析异常能耗原因。某远洋捕捞企业，有6条同型号渔船，通过能耗数据采集和同比分析，发现有一条船能耗相比其他船舶较高，不在操作性误差范围，分析应该是推进系统效率问题，通过检查发现螺旋桨被渔网缠住，偏离正确位置，如果不及时纠正，油耗要多出20%。
案例四：监督和规范操作人员行为。某陶瓷企业两条同样的生产线，烧制同样产品，由于不同技师操作，设置参数不同，得出的能耗曲线不同，纠正后其中一炉窑节省能耗近10%。
4 安科瑞企业能耗管理系统介绍
安科瑞企业能源管控系统采用自动化、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，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。
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）。
同比
环比
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碳排放管理
按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计，并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算，并结合减排指标实现超标预警，提升区域减排水平，促进碳达峰目标实现。
7.20电能质量监测
实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等，确保功率因数不低于供电局考核指标，避免被罚款和设备出现故障。
7.21运维管理
系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理，方便运行管理人员的制定巡检计划、派工，巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺，进行故障报修、跟进维修进度，满足日常巡检、设备维修保养需要。
7.22报警管理
针对于电气正常开展、限电和能耗双控，实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等，帮助企业提前预警，避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警，可对报警进行派发与闭环处理。
7.23能耗抄表
可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值，可自定义抄表的分类分项。
7.24能耗分析自定义时间抄表
可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值，可自定义抄表能耗值的的分类分项。
7.25容需量报表
提供容需量报表，实时展示容量需量价格的变化情况，帮助企业实现容改需，降低基本电费。
7.26复费率报表
对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析，为企业分时用电，优化成本效益提供数据支持。
7.27文档管理
对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档，可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理，支持文件的上传和下载。
7.28 3D可视化大屏
对场景进行虚拟仿真，展示各区域运行及能源消耗情况，可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果，支持模型与监测点位的自定义绑定。
7.29 3D子系统
对各动力子系统进行虚拟仿真，展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况，可实现动态的能源流向效果。
7.30工业组态
可通过图形化的编辑方式自定义组态图，展示设备运行状态及能源消耗情况，可上传自定义素材及绑定监测数据。
7.31自定义驾驶舱
可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱，以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据，数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。
7.32基础数据管理
对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。
7.33手机APP
APP支持Android、iOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。
7.34知识产权证书
审核编辑 黄宇