淺談重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統企業(yè)端平臺架構與功能實(shí)現

摘要：重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統是對全國年用能量在10000噸標煤以上的企業(yè)按裝能耗監測企業(yè)端設備，并實(shí)現企業(yè)用能主要指標數據到國家數據接收服務(wù)器的及時(shí)上傳，再由平臺軟件支持進(jìn)行宏觀(guān)能耗分析的一套在線(xiàn)信息化系統。該系統主要服務(wù)于兩類(lèi)用戶(hù)，各級*節能主管部門(mén)和重點(diǎn)用能單位企業(yè)。本文通過(guò)分析兩類(lèi)用戶(hù)不同需求，提出建設重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統技術(shù)路線(xiàn)和實(shí)現設想。

關(guān)鍵詞：能耗；在線(xiàn)監測；技術(shù)路線(xiàn)

1.建設重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統的必要性

中國經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放幾十年的快速發(fā)展，已經(jīng)成為一個(gè)能源生產(chǎn)大國和消費大國，據統計，2014年我國能源消耗總量為37.6億噸標煤，占世界總能耗的22%，而我國單位GDP能耗卻是世界平均水平的兩倍，與美國、日本等發(fā)達國家甚至達到3-5倍，較低的能效水平，與我國所處的發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)分工格局有關(guān)，但也反映了我國發(fā)展方式仍相對粗放、能耗和排放缺乏約束，通過(guò)技改推進(jìn)節能減排的空間還比較大。2014年11月，中美雙方在北京發(fā)布應對氣候變化的聯(lián)合聲明，中國計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰，并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。由此可見(jiàn)中國對節能減排工作的力度將持續加大，重點(diǎn)用能單位在線(xiàn)監測系統可以進(jìn)一步提供企業(yè)能耗的實(shí)際情況，便于國家做出相應的節能減排目標和措施，因此該項目的實(shí)施勢在必行。為實(shí)現國家制定的節能目標，必須以能源數據為基礎和依據，提升節能數據收集、分析基礎能力建設，協(xié)助*部門(mén)及時(shí)掌握節能形勢，隨時(shí)跟蹤目標完成進(jìn)度，開(kāi)展預測預警，及時(shí)研究制定相關(guān)政策措施，增強宏觀(guān)調控的針對性和主動(dòng)性。因此，建設重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統，是為了適應節能減排形勢做出的重要決策。重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統是對全國年用能量在10000噸標煤以上的企業(yè)按裝能耗監測企業(yè)端設備，并實(shí)現企業(yè)用能主要指標數據到國家數據接收服務(wù)器的及時(shí)上傳，再由平臺軟件支持進(jìn)行宏觀(guān)能耗分析的一套在線(xiàn)信息化系統。

2.重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統省級平臺的架構與功能實(shí)現

2.1 總體規劃依據及設計原則

隨著(zhù)計算機技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，信息管理系統技術(shù)發(fā)展已日趨完善和可靠，正逐步形成如下介紹的特點(diǎn)：(1)開(kāi)放的系統技術(shù):由于各種技術(shù)標準的相繼建立，開(kāi)放性已成為技術(shù)發(fā)展的方向和潮流。開(kāi)放就是要求系統的操作系統、網(wǎng)絡(luò )環(huán)境、數據庫資源及管理、開(kāi)發(fā)工具等均建立在相關(guān)的工業(yè)標準基礎上，使得用戶(hù)的選擇、系統的擴充及維護有更多的方便。(2)分布式瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結構:進(jìn)入二十一世紀，以網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎，強調以分布式方式進(jìn)行信息處理的瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server)體系結構，已成為信息處理系統的主流應用環(huán)境。(3)系統集成技術(shù):將多平臺、多系統互聯(lián)技術(shù)進(jìn)行緊密集成，快速形成企業(yè)信息管理體系，是系統開(kāi)發(fā)的一個(gè)方向。

2.2 系統要求概述

重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（省級平臺）的設計參考了以往人工方式和計算機方式進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的若干特點(diǎn)。為了在較短的時(shí)間內達到將各項基本工作平滑切換到互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行的目的，大程度模擬現實(shí)中的業(yè)務(wù)管理流程，系統設立了大量的較為人性化的人機交互操作。這些交互操作在一定程度上方便了系統用戶(hù)之間的信息共享。

2.3 系統總體框架

重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（省級平臺）是一套在開(kāi)放平臺上開(kāi)發(fā)的、基于B/S架構的商用軟件系統。以實(shí)現各企業(yè)日常能耗管理及各級能源管理機構的能源監管等功能，以提供數據報送、綜合統計、查詢(xún)功能為基本目標，以提高用戶(hù)工作效率為根本宗旨，為用戶(hù)提供現代化的信息管理技術(shù)。系統設計采用面向對象的設計思想，以原型法為系統開(kāi)發(fā)方法，使系統成為一個(gè)可定制、可擴展的開(kāi)放性系統，并建立組織機構、系統用戶(hù)和及許可證等的數據平臺，在此基礎上進(jìn)行流程管理、數據處理和輔助決策。

2.4 技術(shù)路線(xiàn)

重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（省級平臺）作為管理過(guò)程信息化、網(wǎng)絡(luò )化的典型應用，不僅要考慮實(shí)現當前用戶(hù)的功能需求，而應該著(zhù)眼于未來(lái)的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)更新，開(kāi)發(fā)出具有如下特點(diǎn)的應用系統：(1)采用獨立的多層計算架構，使系統具有廣泛的前端可訪(fǎng)問(wèn)性；(2)采用工業(yè)標準的數據訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)；(3)堅固的系統安全體系；(4)良好的擴展、再開(kāi)發(fā)能力；(5)針對本系統的特點(diǎn)，我們計劃采用當前流行的B/S結構，先進(jìn)的J2EE多層模式技術(shù)體系來(lái)實(shí)現。

3.重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統企業(yè)端設備平臺的架構功能與功能實(shí)現

3.1 企業(yè)端設備平臺建設目標

通過(guò)對典型用能企業(yè)的用能需求進(jìn)行分析，我們認為重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（企業(yè)端平臺）擬達成的建設目標如下：(1)建立和規范企業(yè)能耗數據采集方式；(2)建立數據管理的統一規范，將企業(yè)全廠(chǎng)、生產(chǎn)工序、工序單元按標準進(jìn)行組織，并按時(shí)生成統計報表，以滿(mǎn)足企業(yè)自身管理和數據上報的要求；(3)強化集中管理：建立數據集中存放平臺和分支機構遠程管理平臺，通過(guò)設計合理權限配置功能、靈活的系統查詢(xún)功能來(lái)集中管理各分支機構的業(yè)務(wù)情況，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和監控不同業(yè)務(wù)環(huán)節的業(yè)務(wù)運行狀況。(4)加強工作協(xié)同：利用網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，為公司總部、分支機構和各用能部門(mén)提供協(xié)同工作界面，增進(jìn)分支機構之間的溝通，強化業(yè)務(wù)支持和工作協(xié)同。(5)規范業(yè)務(wù)流程：實(shí)現業(yè)務(wù)處理的流程化、規范化、電子化，幫助經(jīng)營(yíng)管理者很好的控制企業(yè)管理中的環(huán)節風(fēng)險。(6)降低財務(wù)風(fēng)險：通過(guò)體系化建立的一系列指標，使得企業(yè)能夠及時(shí)發(fā)現投入、產(chǎn)出、庫存等各環(huán)節的問(wèn)題，保證公司在業(yè)務(wù)增長(cháng)的同時(shí)控制經(jīng)營(yíng)風(fēng)險，確保穩健經(jīng)營(yíng)。(7)形成實(shí)時(shí)高效的決策分析體系，通過(guò)多維度的報表系統，及時(shí)、準確、高效的反映公司的整體用能狀況，提高管理效率。(8)提升公司形象：利用計算機、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)手段規范業(yè)務(wù)，展示和提升公司形象。

3.2 企業(yè)端設備平臺系統要求概述

重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（企業(yè)端平臺）的設計參考了以往人工方式和計算機方式進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的若干特點(diǎn)。為了在較短的時(shí)間內達到將各項基本工作平滑切換到互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行的目的，程度模擬現實(shí)中的業(yè)務(wù)管理流程，系統設立了大量的較為人性化的人機交互操作。這些交互操作在一定程度上方便了系統用戶(hù)之間的信息共享。

3.3 企業(yè)端設備平臺組織機構

重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統（企業(yè)端平臺）對企業(yè)用戶(hù)和流程的管理要求系統必須維護一套組織機構來(lái)管理用戶(hù)信息。并以此為基礎，通過(guò)人員上下級關(guān)系建立數據錄入、審批、發(fā)布等數據流轉路徑。組織機構的設置可由系統使用者根據實(shí)際需要進(jìn)行自由增減，系統將自動(dòng)適應組織機構的變更，且能保證這些變更不會(huì )影響歷史業(yè)務(wù)的延續和現有業(yè)務(wù)的展開(kāi)。

圖1 組織機構

3.4 不同行業(yè)企業(yè)的實(shí)際需求以及數據采集方法的差異性

通過(guò)我們不同企業(yè)的調研，了解到火力發(fā)電、鋼鐵（含焦化）、石油石化三個(gè)高耗能行業(yè)的一些實(shí)際情況：(1)火力發(fā)電行業(yè)：?jiǎn)闻_機組規模在30萬(wàn)千瓦以上的企業(yè)，基本都建有生產(chǎn)管理系統，其生產(chǎn)管理系統中能源相關(guān)的數據全面。我們需要采集的能源數據基本可以從企業(yè)生產(chǎn)管理系統中采集到，但一些老舊的、機組規模不大的企業(yè)這方面系統建設還比較薄弱，對于這類(lèi)企業(yè)的數據采集工作，還需要下一定得功夫。(2)鋼鐵行業(yè)：只有少數大型鋼鐵企業(yè)建立了能源管理中心，并實(shí)現了能源實(shí)時(shí)調度，這類(lèi)企業(yè)的系統中我們可直接獲取所需數據，而多數鋼鐵企業(yè)能源管理工作還比較粗放，在鋼鐵企業(yè)的數據采集方面，需花大力氣來(lái)完成采集工作。(3)石化行業(yè)：該行業(yè)中隸屬于中石化、中石油的石化企業(yè)，由于集團較為重視對各企業(yè)的能耗指標的考核，基本都建立能源信息系統，所需數據基本可以從信息系統中采集，而民營(yíng)企業(yè)或中小型石化企業(yè)，在自身的能源管理系統建設方面還非常薄弱，這類(lèi)企業(yè)也需要投入較大的精力，來(lái)獲取數據。各企業(yè)的現場(chǎng)條件是千差萬(wàn)別的，有些企業(yè)生產(chǎn)設施非常先進(jìn)，實(shí)現了能源的精細化管理，本身已將能源數據實(shí)時(shí)接入到企業(yè)的管理信息系統中，而有些企業(yè)生產(chǎn)和能源管理還很粗放，有效計量?jì)x表的配備率和國家要求還有較大的差距。企業(yè)數據的接入只有要考慮到各種企業(yè)的實(shí)際情況，才能具有較強可操作性。根據調研了解，企業(yè)數據的接入情況有四類(lèi)：第一類(lèi)接入，是從企業(yè)現有管理信息系統中采集，如企業(yè)的MIS，ERP系統。第二類(lèi)接入，是從企業(yè)生產(chǎn)監控管理系統中采集，如火電企業(yè)建立的SIS系統、鋼鐵企業(yè)的MES系統。第三類(lèi)接入，是從企業(yè)的分布式控制系統，也就是各生產(chǎn)工序的DCS系統采集數據。第四類(lèi)接入，是從企業(yè)現場(chǎng)計量?jì)x表直接采集。另外，數據采集是對企業(yè)能效水平評價(jià)的關(guān)鍵性基礎工作，也是能耗在線(xiàn)監測系統建設的核心。數據采集處理方面，應遵循以下幾點(diǎn)原則：第一點(diǎn)，采集的數據，應該滿(mǎn)足全面、客觀(guān)評價(jià)企業(yè)能效水平的要求。也就是要求采集數據的完整性。第二點(diǎn)，要保證采集數據的真實(shí)性、準確性。這就要求在線(xiàn)采集的數據，首先要滿(mǎn)足企業(yè)自身使用的要求，如果我們采集的數據企業(yè)自身都不直接使用，而是要經(jīng)過(guò)人工調整后才用于指導生產(chǎn)，那么我們的設計可能就存在問(wèn)題。第三點(diǎn)，保證采集的數據可做到與統計局數據互為驗證的作用；統計局直報系統是按月填報，如要驗證統計局數據，需要在規范設計企業(yè)總量數據層面，加入行業(yè)相關(guān)的采集項，例如回收利用能源，運輸工具能源消耗等。另外，能源采集品種也要覆蓋統計局所填報的能源種類(lèi)。第四點(diǎn)，要保證數據采集口徑的一致性、數據屬性的統一性。也就是要保證每項數據的監測范圍要一致，數據的名稱(chēng)、單位、頻率等要統一。

4.安科瑞重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統

4.1系統概述

多年以來(lái)，我國對于企業(yè)能耗的收集，大多采用企業(yè)定期上報耗能報表的采集方式，企業(yè)自行上報的能耗報表，往往因為企業(yè)自身經(jīng)營(yíng)的需要，帶有或多或少有利于企業(yè)的傾向性特征，并非*客觀(guān)反映實(shí)際能耗。能耗管理部門(mén)也沒(méi)有其他直接有效的手段，獲取重點(diǎn)企業(yè)的實(shí)際能耗信息，因此更無(wú)法做到對不同類(lèi)別耗能指標的有效分析，據此制定針對性的能耗管理政策。也無(wú)法進(jìn)一步提出節能方案，有效降低能耗。

工業(yè)能耗在線(xiàn)監測系統是一個(gè)集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數據庫技術(shù)等于一體的大型數據綜合管理系統。系統為管理者、各級能耗內部用戶(hù)、瀏覽者提供了一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)絡(luò )通道，搭建了一個(gè)合理、高效的信息傳輸平臺和管理平臺。工業(yè)能耗在線(xiàn)監測系統的開(kāi)發(fā)應用為*管理部門(mén)、企業(yè)生產(chǎn)管理、計量管理、節能管理提高到一個(gè)新的高度，是我們對節能減排、節能降耗實(shí)現的一種行之有效的解決方案。

能源組成及監測內容：

圖2 能源組成

圖3 監測內容

用電類(lèi)：采集采暖、鍋爐、空調、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機、通風(fēng)機等耗電設備的用電信息。主要監測其用電量，對于大耗電設備監測其電流、電壓及功率因數等信息。

配電類(lèi)：采集6kv/10kv配電開(kāi)關(guān)設備、變壓器，狀態(tài)信號、電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、電能質(zhì)量、電能量等。

用水：自來(lái)水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計、水表等；

用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃氣表；

環(huán)境參數：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計；采暖空調供回水溫度；

4.2系統框架

圖4 系統框架

(1)能源消費管理系統：該系統可以對重點(diǎn)用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進(jìn)行定期錄入和實(shí)時(shí)采集，并將收集到的能耗數據進(jìn)行整理存儲，為匯總分析和上報作數據支持。

(2)能源利用狀況信息報送系統

重點(diǎn)用能企業(yè)可通過(guò)該系統將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報告》，報送至市節能監察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節能監察總隊審核，而后上報國家有關(guān)部門(mén)。

(3)單位能耗水平識別評價(jià)系統

利用重點(diǎn)用能單位能耗數據，對企業(yè)用能狀況進(jìn)行分析評價(jià)，查找問(wèn)題。為*節能管理部門(mén)掌握、分析信息和研究節能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據和平臺。

(4)決策服務(wù)和專(zhuān)家咨詢(xún)服務(wù)系統

系統提供直觀(guān)、簡(jiǎn)明、快捷的數據信息查詢(xún)和決策支持服務(wù)。對重點(diǎn)用能企業(yè)的能耗進(jìn)行科學(xué)、合理的咨詢(xún)指導，幫助重點(diǎn)用能企業(yè)做出及時(shí)、正確、可行、有效的解決方案。

(5)能耗預測、能源安全預警系統

通過(guò)系統全面掌握重點(diǎn)用能企業(yè)能源購置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對企業(yè)的用能情況進(jìn)行綜合的評判和分析，對比同期值和限定值，對能耗超標情況予以預警提示。

在全面獲取能源使用的基礎上，進(jìn)行數據挖掘分析，實(shí)現能耗的分析功能，為*相關(guān)部門(mén)的宏觀(guān)決策提供支撐體系。

(6)節能監察及信息發(fā)布、法律法規知識培訓系統：

通過(guò)該系統平臺，可對省重點(diǎn)耗能企業(yè)做全面節能監察工作；發(fā)布節能法律法規標準以及能源基礎知識、能源統計知識、節能監測方法等資料；處理日常節能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。

4.3系統網(wǎng)絡(luò )結構

系統把數據信息從各個(gè)企業(yè)的能源監控中心采集到后臺的數據庫系統，經(jīng)分析與處理，提供分析預測和預警功能。同時(shí)通過(guò)門(mén)戶(hù)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)終端等手段為省、市領(lǐng)導以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。

圖5 系統網(wǎng)絡(luò )結構

4.4能耗監測系統產(chǎn)品選型

5.未來(lái)展望與結束語(yǔ)

5.1 未來(lái)展望

2015年開(kāi)始，能耗在線(xiàn)監測系統覆蓋至納入萬(wàn)家企業(yè)范圍的全部重點(diǎn)用能單位，包括工業(yè)、建筑、交通等。主要內容包括：（1）在試點(diǎn)經(jīng)驗的基礎上，完成技術(shù)規范體系，形成正式的規范文件，通過(guò)國家相關(guān)部門(mén)的審核。（2）全國省級節能主管部門(mén)按照地方節點(diǎn)的建設要求，完成地方節點(diǎn)的建設，并與國家節點(diǎn)實(shí)現對接；（3）完成全部17000家重點(diǎn)用能單位的能耗數據采集工作；（4）擴大國家數據中心規模、滿(mǎn)足17000家企業(yè)數據的存儲和處理能力。（5）進(jìn)一步完善軟件功能，使其可以對各省能源狀況，以及全國重點(diǎn)用能單位包含的行業(yè)做出統計、分析。

5.2 結束語(yǔ)

建設重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統平臺，服務(wù)對象分為：(1）國家、省級、地市級節能主管單位，是其充分了解本地區各重點(diǎn)行業(yè)能源消耗水平，并選出能源消耗的高能耗企業(yè)與*企業(yè)。對高能耗企業(yè)與企業(yè)建筑進(jìn)行各項能耗分析，通過(guò)對比找出高能耗企業(yè)與*企業(yè)在能源管理、設備運行等方面的差距，提出解決方案。配合國家、地方節能政策的實(shí)施，推動(dòng)高能耗企業(yè)進(jìn)行有針對性的節能改造，從而達到降低單位GDP能耗的宏觀(guān)目標。(2）重點(diǎn)用能單位。重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統對于企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)際上搭建或升級了企業(yè)能源管理平臺。提高企業(yè)內部的能源利用效率，提升企業(yè)的競爭力。中國經(jīng)濟步入中低速發(fā)展的階段。在上輪經(jīng)濟刺激下引發(fā)了工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)能?chē)乐剡^(guò)剩。因此，相關(guān)部委陸續推出了“兩化融合"、“互聯(lián)網(wǎng)+"、中國版“工業(yè)4.0"等計劃，旨在推動(dòng)工業(yè)轉型升級、經(jīng)濟結構調整和發(fā)展方式轉變。大力推進(jìn)建設重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統平臺，將為實(shí)現上述目標提供持久的助力。

【參考文獻】

[1]于辰.重點(diǎn)用能單位能耗在線(xiàn)監測系統建設技術(shù)路線(xiàn)[J]科學(xué)中國人

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版