摘要: 節(jié)約資源是一項基本國策，深入推進能源資源的有效利用既是解決人類需求無限性與地球資源有限性矛盾的必然選擇，也是緩解能源資源對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展約束的必然要求。建立一套規(guī)范化的工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)運行狀態(tài)能耗的實時監(jiān)測、動態(tài)預警。系統(tǒng)建設的目的在于有效推動建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會目標的進程 。  

關鍵詞:工業(yè)；能耗監(jiān)測；管理系統(tǒng)

1 需求分析

“十二五”時期是實現(xiàn)我國產(chǎn)業(yè)結構、資源消耗結構進一步調整優(yōu)化，推進生產(chǎn)方式、消費方式轉型升級，加快節(jié)約發(fā)展、低碳發(fā)展的關鍵時期。積極響應國家節(jié)能降耗號召，充分利用國家政策的杠桿作用，走新型工業(yè)化發(fā)展道路，有效推動建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會目標的進程。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結構升級，能源需求呈剛性增長，經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的資源環(huán)境瓶頸約束更加突出，節(jié)能減排工作難度不斷加大。“十二五”規(guī)劃建議中明確提出：到2015年，全*元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0．869噸標準煤，比2010年的1.034噸標準煤下降16％，“十二五”期間，實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標準煤。雖然節(jié)能減排面臨巨大挑戰(zhàn)，但也面臨難得的歷史機遇。全民節(jié)能環(huán)保意識不斷提高，產(chǎn)品結構調整力度不斷加大，科技創(chuàng)新能力不斷提升，節(jié)能減排激勵約束機制不斷完善，這些都為“十二五”期間推進節(jié)能減排創(chuàng)造有利條件。

2 總體設計

為滿足“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”建設的總體要求，系統(tǒng)采用SOA架構、分布式部署、多層結構的管控一體化信息平臺。在保證結構清晰、靈活配置、易于擴展的基礎上，對系統(tǒng)的業(yè)務功能及核心數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)劃從邏輯架構、功能架構、網(wǎng)絡拓撲3個角度進對該系統(tǒng)進行總體設計。

2.1 系統(tǒng)邏輯架構 

系統(tǒng)的建設明確與“城市能源與環(huán)境監(jiān)測管理中心”綜合管理平臺的數(shù)據(jù)對接、整合集成，以及與已建異構系統(tǒng)“城市工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)”之間的數(shù)據(jù)整合，系統(tǒng)的總體邏輯架構如下： 

(1)數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層主要實現(xiàn)對城市工業(yè)領域用能企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集獲取，包括實時采集和網(wǎng)上直報兩種數(shù)據(jù)獲取模式，為實現(xiàn)城市工業(yè)企業(yè)能耗情況的動態(tài)監(jiān)管及綜合管理提供海量數(shù)據(jù)支撐。

(2)數(shù)據(jù)傳輸層 

基于IEEE1888(泛在綠色控制網(wǎng)絡協(xié)議)應用安全的數(shù)據(jù)傳輸層主要實現(xiàn)對全市工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)通過 Internet網(wǎng)絡、GPRS／3G無線網(wǎng)絡等方式，以“標準數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議”傳輸?shù)焦I(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 中心服務器。同時具備斷點續(xù)傳功能，保證企業(yè)采集能耗數(shù)據(jù)的實時性、可靠性。 

(3)數(shù)據(jù)存儲層 

從能耗監(jiān)測管理平臺處理的數(shù)據(jù)考慮，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲包括從企業(yè)現(xiàn)場采集的實時數(shù)據(jù)和工信委對工業(yè)企業(yè)進行管理的業(yè)務數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)源的形式出發(fā)，采用實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫分別進行存儲。通過 ETL數(shù)據(jù)提取、轉換和加載，將分散的、異構數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉庫中，為聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)支撐。

(4)支撐平臺 

支撐平臺是該應用軟件系統(tǒng)的基礎支撐，包括中件、基礎工具、基礎服務及基礎平臺： 

計算引擎工具：支撐平臺具備獨立計算引擎，負責對實時數(shù)據(jù)進行加工處理 ，并將結果寫人實時或者關系數(shù)據(jù)庫。 

模型分析工具：具備核心的模型分析功能，為用戶提供多種數(shù)學算法模型，實現(xiàn)包括基礎統(tǒng)計、預測分析、算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)挖掘等在內(nèi)的功能。 

報表開發(fā)工具：針對工業(yè)能耗監(jiān)測管理所需的數(shù)據(jù)報表管理應用需求，提供完善的報表開發(fā)工具，實現(xiàn)報表的設計、管理以及應用。

多維數(shù)據(jù)分析：具備多維數(shù)據(jù)分析功能，結合工業(yè)能耗監(jiān)測管理的業(yè)務需求，組建多維分析模型，對以多維形式組織起來的業(yè)務數(shù)據(jù)進行各種分析操作，幫助行業(yè)管理者進行多維度、多指標的數(shù)據(jù)挖掘和綜合分析，以便支撐決策。 

中心GIS平臺：本系統(tǒng)中的 GIS應用是基于全市統(tǒng)一的GIS平臺，根據(jù)中心GIS平臺所提供的地理信息基礎服務，完成基礎GIS功能 (企業(yè)導航、能耗分布及能耗預警情況GIS展示 )。 

(5)應用層 

實現(xiàn)對全市監(jiān)測范同內(nèi)用能企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的實時采集、報表上報、在線監(jiān)測、匯總分析；為市* 、節(jié)能管理部門提供預測預警、對標分析等決策服務：通過專家智能系統(tǒng)為工業(yè)企業(yè)能耗進行合理 、科學的咨詢和指導。 

(6)展示層 

本系統(tǒng)的建設采用配置工具、WebGis、組態(tài)監(jiān)控等方式，實現(xiàn)對城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的可視化展示。 

配置工具：建設功能配置工具，完成對系統(tǒng)的主要功能配置和數(shù)據(jù)配置。

WebGis：提供WebGis展示功能，實現(xiàn)本系統(tǒng)監(jiān)測范圍內(nèi)實時采集企業(yè)的基礎信息、能耗分布、能耗預警等現(xiàn)場情況和地理信息的有機結合，以便于政府*與行業(yè)管理部門對城市工業(yè)能耗情況的全局化掌控和可視化管理。 

組態(tài)監(jiān)控：對企業(yè)工段和關鍵位置提供組態(tài)監(jiān)控，完成對企業(yè)現(xiàn)場的組態(tài)模擬，并通過配置來完成工業(yè)現(xiàn)場能耗實時數(shù)據(jù)在組態(tài)圖中的顯示。  

2.2  系統(tǒng)功能架構

“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的功能設計立足于城市級*、節(jié)能管理部門、各行業(yè)領域工業(yè)企業(yè)監(jiān)測工業(yè)領域能源運行情況，服務于能源管理發(fā)展規(guī)劃等多層次需求，其總體功能架構設計如下 ： 

基礎數(shù)據(jù)：系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)包括實時采集數(shù)據(jù)和企業(yè)填報數(shù)據(jù)，共同構成“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的基礎數(shù)據(jù)。其中，實時采集數(shù)據(jù)涵蓋城市監(jiān)測范圍內(nèi)規(guī)模以上用能企業(yè)的水、電、油、煤、氣、汽等常規(guī)能源品種。 

數(shù)據(jù)處理：基于平臺計算引擎和各種數(shù)學模型，實現(xiàn)對系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)的深加工。支持平臺上層應用及展示。 

應用功能：從政府用戶和企業(yè)用戶兩個視角分別建設“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”。政府端系統(tǒng)的業(yè)務應用功能建設包括：填報數(shù)據(jù)接收審核、匯總分析、決策支持、實時監(jiān)測分析、專家智能、GIS等子系統(tǒng)。 

企業(yè)端系統(tǒng)的業(yè)務應用功能建設包括：數(shù)據(jù)填報、綜合分析、生產(chǎn)實時監(jiān)測分析、企業(yè)決策支持等子系統(tǒng) 。 

基礎功能：包括數(shù)據(jù)管理中心、平臺配置管理、平臺采集監(jiān)測 、數(shù)據(jù)接口規(guī)范、基礎支撐服務等功能 。 

上報接口：實現(xiàn)與上級省系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換 。 

2.3 網(wǎng)絡拓撲結構

“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的網(wǎng)絡構建采用模塊化設計法，將整個網(wǎng)絡劃分為不同的功能區(qū)域 ，用于部署不同的應用，使得平臺總體網(wǎng)絡架構具備高靈活性、可伸縮性和高可用性。 

結合城市信息中心、工信委等節(jié)能主管部門的實際網(wǎng)絡建設情況，系統(tǒng)總體網(wǎng)絡規(guī)劃數(shù)據(jù)中心上層網(wǎng)絡、企業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡和外部節(jié)點網(wǎng)絡3部分構成 。 

系統(tǒng)網(wǎng)絡的建設通過采用嚴密的網(wǎng)絡安全策略、配備網(wǎng)絡安全設備，從網(wǎng)絡層、網(wǎng)絡設備、核心數(shù)據(jù)等多個層面進行網(wǎng)絡安全保護，保證數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡與外網(wǎng)的安全隔離及系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的安全性。系統(tǒng)總體網(wǎng)絡拓撲設計如下： 

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡建設：依托城市政務外網(wǎng)，進行“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)中心上層網(wǎng)絡的建設。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡是系統(tǒng)平臺建設的基礎，承擔著系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、提供對外訪問服務、實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，是各層網(wǎng)絡間訪問的“樞紐”通道。為確保系統(tǒng)的安全性，將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡規(guī)劃為中立區(qū)和安全區(qū)兩部分。

企業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡建設：工業(yè)現(xiàn)場的實時采集數(shù)據(jù)上傳以互聯(lián)網(wǎng)傳輸為主要通信鏈路，不具備有線傳輸?shù)那闆r下，可通過無線 GPRS／3G或其他網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 。 

外部節(jié)點網(wǎng)絡建設：對于系統(tǒng)外部的訪問節(jié)點，如公眾用戶訪問、企業(yè)用戶訪問及數(shù)據(jù)填報，均通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。 

3 安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)介紹

安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，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、能源質量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備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、用能預測、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)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。

3.1 系統(tǒng)結構

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 大屏展示

大屏展示企業(yè)水電氣當前用量、能源消耗趨勢、產(chǎn)能走勢、各類能源占比、各類能源消耗日/月/年同比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。

3.2.2 能源看板

展示企業(yè)電能峰平谷能耗統(tǒng)計占比，區(qū)域或重要工藝綜合能耗占比和統(tǒng)計分析，碳排放量核算；并從企業(yè)管理需求出發(fā)，展示各重點監(jiān)測區(qū)域的能耗比例、公司單位產(chǎn)品能耗和單位產(chǎn)值能耗同比分析，讓企業(yè)一目了然地掌握能源消耗水平，以便及時做好節(jié)能減排策劃。

3.2.3 能耗分析

從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、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，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

3.2.4運行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測重點設備及工藝運行狀態(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?？芍苯訌膭討B(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能源用量。

3.2.5 移動端支持

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、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、用能預測、運行監(jiān)視、異常報警等。

3.3 現(xiàn)場設備選型

4  結語

系統(tǒng)實施后可大量縮減人工操作環(huán)節(jié)、提高工作效率、保證數(shù)據(jù)的真實有效，同時，降低數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作中出現(xiàn)差錯的可能性。在此基礎上，系統(tǒng)提供的統(tǒng)計監(jiān)測預測預警工具可實現(xiàn)統(tǒng)計報表展現(xiàn)、危情預警 、決策預測功能，為進一步實現(xiàn)節(jié)能管控手段轉型升級、節(jié)能管理深入發(fā)展，提高城市工業(yè)企業(yè)能源利用效率和工業(yè)用能管理水平的重要手段。 

參考文獻

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