基于云平台的能源在线监控管理系统的建设实践

姚晶宏

广东力源工程技术有限公司 广东东莞 523000

随着我国经济的迅猛发展，企业的生产经营取得了显著的效益，为整体的经济增长做出了贡献，而与此同时企业生产的节能降耗效果却不佳，在过去的几年间，国家相关部门出台了“调结构，促转型” 政策，为了实现经济更好的转型，国务院发布的《“十三五”节能减排综合工作方案》指出“加强高能耗行业能耗管控，在重点耗能行业全面推行能效对标，推进工业企业能源管控中心建设，推广工业智能化用能监测和诊断技术。”笔者多年从事能源在线监控管理系统（以下简称能管系统）的开发建设工作，本文从实践角度出发，结合案例，阐述实施过程要点及成效，供相关人员参考。

1 能管系统建设的必要性

当前很多企业对能源管理还停留在人工巡检抄表的状态，其时效性、准确性已难以满足现代化企业的管理需求，出现异常或故障，无法进行追溯。而相关部门针对企业能耗的掌握，也是通过企业定期提供的耗能报表进行采集，其时效性及准确性也难以保证，不能有针对性地制定耗能管理政策，更好的为企业服务。因此，能管系统的建设，不仅能让企业发现节能机会，制定节能方案，检测节能效果，提升企业生产管理、计量管理的水平，增强企业竞争力。也为相关部门宏观能耗数据分析、优化产业结构、提供行业节能工作方向指引、推行能效对标、简化节能规划和自查考核等提供数据支撑[1]。

2 能管系统的建设实施

首先，要充分调研企业能源消耗及表计计量真实情况；根据重点用能车间和重点用能设备和企业的用能特点确认所需要表计的数量和表计的功能；其次，根据现场勘查情况确认表计型号、数量、安装位置和网络布线解决方案，需要说明的是，表计的配备数量可参照GB17167-2006 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》进行。最后，在具体实施前要制定工程进度和施工计划，确定减少停电、停气、停水的时间或制定不停电、不停气、不停水的施工方案，减少施工给企业生产带来的影响。

3 系统架构

如图为笔者在能管系统实践建设中采用的网络架构，该结构简单来说，可以分为三层：现场设备层、网络通讯层、应用管理层。

现场设备层主要是连接网络中用于能源采集测量的各类型的仪表或传感器，也是构建能管系统必要的基本组成元素。在建设中，应尽量统一采用一种或两种标准通讯协议进行仪表的选型，目前市场上，多数的智能仪表都支持RS485接口Modbus通讯协议，建议尽量选择支持该接口协议的仪表。

网络通讯层是由串口服务器、无线模块、DTU、企业局域网、协议网关等组成，是数据信息交换的桥梁。图示架构中，现场设备层通过串口服务器，将串口转换成TCP/IP网络接口，经由局域网络连接到协议网关，协议网关是将数据进行存储及协议转换，将转换的数据通过互联网传送到能管系统云服务器。对于不方便架设局域网络的监测点，有两种无线采集的解决方案：

一种是通过无线模块，采用LoRa线性扩频无线通信技术，将数据传送到局域网中，其特点是支持远距离星型、低成本独立快速组网，适合于1-20km，不易敷设线路的计量点位。

另 一 种 是 通 过 GPRS/CDMA DTU（Data Transfer unit） 将数据直接传送到能管系统云服务器，用户可根据需求选择支持2G/3G/4G/5G网络的硬件设备，其特点是功率小，设置简单，快速组网，基本上没有距离限制，缺点是运营商会收取通讯流量费用。适合分散、距离远，不易敷设线路的计量点位。

应用管理层，能管系统为B/S架构，便携式计算机、台式电脑通过浏览器经过鉴权后即可访问，移动终端如平板、手机等，可通过下载APP应用，鉴权后访问，系统打破了空间及时间的限制，用户可随时随地了解能源使用情况[2]。

4 能管系统主要功能模块

4.1 能源消费管理模块

本模块可以实时采集和定期录入企业的气、 热、 水、煤、 电、油等能源和耗能工质的准确信息，并有效整理储存这些能耗数据，通过部门能耗、设备能耗、区域能耗的多维度统计以及同比环比分析，将企业的用能状况以柱状图、饼状图、环状图、趋势图直观的展现出来，可通过能量流图、实时数据、历史数据进行查询及追溯用能异常。

4.2 单位能耗水平识别评价模块

该模块主要是通过与生产管理系统的对接，将产能数据与能耗数据进行关联，通过单位产品能耗指标分析、指标管理、对标分析、绩效考核对企业能源利用情况进行评价，找出存在的问题，指导企业不断改进。

4.3 事件告警和能耗预测预警模块

该模块除了具备设备掉线告警、设备用能超限告警外，通过有效掌握用能企业生产、消耗、购置、使用能源的情况，根据数据进行综合的分析评价，同期值和限定值进行比较，对能耗超标部门或设备提出预警，达到能耗的预测分析功效。

4.4 能源使用情况信息报送模块

该模块除了日常常用的用能统计报表外，可以按政府平台的要求，生成指定格式的《能源利用状况报告》，提升了报表的及时性和准确性。

5 实施案例

某印刷企业，在引入能管系统前，能源管理工作存在以下一些难点：

（1）能源管理人员每月需要进行人工抄表，抄完表后，人工再根据各能源部门或公司集中管理要求进行分门别类的统计分析，整个抄表及统计过程工作难度和强度都很大，而且数据统计时效性差，人工统计极易出错。

（2）能源设备因为使用年限过久，可能造成跑冒滴漏的问题，比如：水网，以往是每月统计一次数据，之后才发现水设备出问题，但此时已经造成水资源大量浪费。

（3）每月统计都会发现能耗巨大，而无法发现能耗重点在哪里，原因是什么，导致能源管理工作无从下手，从而无法及时的采取有效措施处理，降低能耗。

（4）如何快速定位能耗异常，再通过技术或管理手段来降低无效能耗？

（5）企业投了大量资金做了很多节能技改，但是企业在每月的总用量上并没有感觉有多少降低。用什么手段验证技改成效？

（6）想给各个部门设定能源管理目标，但是因为缺乏依据，导致工作难以推进，能源管理无从下手，能源管理水平难于提高。

以上这些问题的根本原因是因为能源管理人员缺乏企业各用能单位、用能设备的能耗实时数据，缺乏一套管理系统进行分析。通过能管系统的建设，以上问题都迎刃而解：①数据的实时采集，提高了时效性和准确性，降低了劳动强度。②通过能量流图，实时监测能源流向，及时发现能源损耗，避免浪费。③多维度的能源统计，让管理人员轻松了解重点能耗设备、部门、区域，可以有针对性的采取措施，工作重点明确。④通过耗能指标的设置，系统智能定位到指标异常的设备或区域，结合相关传感器采集的数据，为管理人员快速找出问题点，提供数据支撑。⑤利用能管系统中的节能分析工具，对节能技改设备前后能效进行比较，为节能效果的评估提供依据。⑥通过单位能耗水平识别评价模块的单位产品能耗指标分析、指标管理、对标分析、绩效考核等工具，将能源管理目标进行分解，与绩效考核挂钩。因为指标是建立在大量数据基础上的，推进落实绩效考核的阻力大大降低，节能意识有了很大的提高，各部门的参与感也有了很大的提升[3]。

该企业能管系统建成后，能源管理水平有了明显提高，各部门能耗监管力度得到提升，隐性节能点得到挖掘，排除了用能安全隐患。经过统计，建成后7个月为企业节省110万元，能源消耗同比下降9.9%，产品单耗同比下降13.1%。收到非常好的成效。

6 结语

总而言之，能源在线监控管理系统在企业节能降耗中的应用，是企业在新形势下面对市场竞争的有效措施，也是企业信息化建设和节能减排工作的有效结合，不仅能挖掘出企业的节能潜力、提升企业能源的利用率，更能在这个过程中提高企业管理水平，为企业的可持续发展奠定坚实的基础。