能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在項目建設中的應用

摘要：基于能耗在線監(jiān)測項目建設實踐，對該類項目的建設內容進行了全要素分析, 提出了該類項目的建設技術方案。對相關項目在節(jié)能減排工作中的實際應用進行了系統(tǒng)研究，提出了項目的關鍵技術內容、系統(tǒng)架構和應用功能體系三大主要建設內容。結合當開展的節(jié)能減排工作以及能耗數(shù)據(jù)顆粒度，建立了涵蓋主要節(jié)能減排工作的應用功能體系、傳輸協(xié)議標準以及實施關鍵技術要求。提出的建設技術方案可以為我正在大規(guī)模開展的能耗在線監(jiān)測建設項目提供理論參考和技術支撐。

關鍵詞：節(jié)能減排；在線監(jiān)測；技術方案；項目建設

0 引言

能耗在線監(jiān)測項目是新形勢下節(jié)能減排工作的重要抓手，我能耗在線監(jiān)測項目正處于大規(guī)模建設實施階段。目能耗在線監(jiān)測項目的研究主要集中在物聯(lián)網(wǎng)技術、控制技術及化運行等單方面技術應用研究，主要服務對象用能單位，尚缺少面向建筑、交通等行業(yè)領域或行政區(qū)綜合節(jié)能管理的集節(jié)能應用功能、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測指標、系統(tǒng)架構等于體的技術方案研究。開展能耗在線監(jiān)測項目建設技術方案研究，可以直接指導目各地區(qū)、各建筑、交通、工業(yè)類用能單位能耗在線監(jiān)測項目的實施，對促進我能耗在線監(jiān)測項目建設規(guī)范化有著重要意義。

本文結合已建成的“家重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)”“北京市節(jié)能監(jiān)測服務平臺”項目，系統(tǒng)研究了該類項目的主要應用功能體系、能耗數(shù)據(jù)采集傳輸要求、軟硬件、安全及維護要求，提出了涵蓋主要節(jié)能減排應用功能體系、傳輸協(xié)議、監(jiān)測指標以及項目實施的關鍵技術要求，為家、地方、行業(yè)以及相關用能單位推廣應用能耗在線監(jiān)測項目提供理論和實踐依據(jù)。

1 能耗在線監(jiān)測項目關鍵技術內容

1.1 建設主體

節(jié)能在線監(jiān)測項目主要服務全社會的節(jié)能減排工作，其建設主體主要是 ：用能單位、用能服務單位（以私有節(jié)能監(jiān)測云平臺為基礎，為企業(yè)開展各類節(jié)能減排服務的技術服務單位）、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、行業(yè)主管部門、各級節(jié)能主管部門。

1.2 監(jiān)測指標

電、煤、油、氣、熱、水以及新能源與可再生能源等能源資源消耗量及運行參數(shù) ；用能單位的產(chǎn)品、產(chǎn)量、產(chǎn)值等生產(chǎn)運營數(shù)據(jù) ；家、地方、園區(qū)、行業(yè)的能源資源、產(chǎn)品、產(chǎn)值等宏觀統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)采集

對能耗在線監(jiān)測項目進行數(shù)據(jù)采集，見表1。

表1 數(shù)據(jù)采集

2 能耗在線監(jiān)測項目架構及應用功能

2.1能耗在線監(jiān)測項目系統(tǒng)架構

能耗在線監(jiān)測項目系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 能耗在線監(jiān)測項目系統(tǒng)架構

2.2 主要應用功能體系

2.2.1 能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

具備對區(qū)域、行業(yè)及用能單位能源消費量按能源/資源種類和定周期進行匯總、定比、環(huán)比等統(tǒng)計和分析功能；具備對區(qū)域、行業(yè)及用能單位綜合能耗計算匯總分析功能；具備對用能單位能源效率計算分析功能；具備對區(qū)域、行業(yè)及用能單位節(jié)能量計算、匯總和分析功能。

2.2.2 能效對標

（1）按照能效指標對標類型、技術要求及組織管理要求實現(xiàn)能效對標功能。（2）建立能效指標數(shù)據(jù)庫、能效數(shù)據(jù)庫和能耗限額定額數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能。（3）具備限額執(zhí)行情況分析功能。（4）具備定額執(zhí)行情況分析功能。（5）建立能效節(jié)能實踐庫。

2.2.3 節(jié)能考核管理

（1）具備區(qū)域、行業(yè)及用能單位的節(jié)能目標分解功能。（2）具備區(qū)域、行業(yè)及用能單位的完成目標責任考核功能。（3）具備區(qū)域、行業(yè)及用能單位節(jié)能目標考核預警功能。 

2.2.4 節(jié)能潛力分析

（1）為用能單位提供各種能效標準下的節(jié)能潛力分析。（2）為用能單位提供各種節(jié)能方案下的投資成本分析。（3）可實現(xiàn)行業(yè)能效指標的標準庫管理。（4）行業(yè)、區(qū)域內部企業(yè)節(jié)能潛力管理。（5）重點耗能系統(tǒng)和設備節(jié)能潛力分析。

2.2.5 預測、預警和報警

（1）具備通過分析模型對區(qū)域、行業(yè)及用能單位的能源消費趨勢進行預測功能。（2）具備區(qū)域、行業(yè)及用能單位的能源消費預警功能。（3）具備采集終端、能源計量儀表的運行異常報警功能。（4）具備數(shù)據(jù)采集異常報警功能。（5）具備多種形式的報警通知功能。

2.2.6 節(jié)能分析報告

（1）具備按照不同時間周期完成能源利用狀況報告功能。（2）具備區(qū)域、行業(yè)及用能單位的能源利用狀況報告管理功能。

2.2.7 碳排放管理

（1）各類能源品種的折煤系數(shù)與碳排放系數(shù)管理。（2）碳核算模型與公式管理。（3）市、行業(yè)、區(qū)域以及用能單位碳排放分類核算。（4）市、行業(yè)、區(qū)域以及用能單位碳排放預警管理。

2.2.8 用能單位服務項目

（1）為用能單位提供監(jiān)測數(shù)據(jù)查看功能。

（2）為用能單位提供設備系統(tǒng)管理功能。

（3）具備不同節(jié)能改造方案的能耗模擬分析。

（4）為用能單位提供能源利用狀況分析報告。

（5）為用能單位提供現(xiàn)場監(jiān)測報告。

（6）為用能單位提供用能權交易管理功能。

（7）為用能單位提供能效對標和信息。

（8）為用能單位提供異常報警信息。

（9）為用能單位提供能量平衡網(wǎng)絡圖、能量平衡表和計量網(wǎng)絡圖。

3 能耗在線監(jiān)測項目實現(xiàn)的技術內容

3.1 傳輸關鍵技術

（1）實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)從能源計量器具到采集終端的采集傳輸。

（2）實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)從采集終端到平臺的傳輸。

（3）實現(xiàn)平臺對平臺、能源管控中心或其他能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

（4）實現(xiàn)遠程傳輸功能的能源計量器具與平臺直接傳輸。

（5）數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)采集終端與平臺或能源管控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和指令控制，協(xié)議層次如圖2所示。

3.2 資源共享和數(shù)據(jù)交換關鍵技術

（1）可實現(xiàn)與其他平臺、能源管控中心的資源共享和數(shù)據(jù)交換。

（2）支持端設備采集與計量儀表直接采集的多種數(shù)據(jù)采集方式。

（3）數(shù)據(jù)交換服務接口基于SOA架構開發(fā)，滿足多點部署、靈活擴充的需求。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議層次

（4）數(shù)據(jù)交換服務接口使用XML、FTP、HTTP、JMS、Socket和Web Service等開放標準開發(fā)。

（5）數(shù)據(jù)交換服務接口實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)傳輸和異步數(shù)據(jù)傳輸兩種傳輸方式。

3.3 軟硬件及數(shù)據(jù)庫關鍵技術

（1）應用軟件開發(fā)采用 B/S 或 C/S 和 B/S 結合的軟件架構，滿足系統(tǒng)擴展及二次開發(fā)的需要，三方測試機構評測為合格等級。

（2）單獨配置數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器，并根據(jù)需要采用冗余和備份措施。

（3）采用大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬化等，提高分析能力和

效率的技術。

（4）根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模配置實時數(shù)據(jù)庫和關系型數(shù)據(jù)庫，可

提供日志鏡像、自動恢復、數(shù)據(jù)致性校驗和集群機制的數(shù)

據(jù)庫容錯機制。

（5）整體軟硬件系統(tǒng)達到安全等保二級及以上標準要求。

4 應用、運行維護及檔案管理要求

定期完成能耗數(shù)據(jù)分析評價報告，實現(xiàn)對區(qū)域、行業(yè)、用能單位的能源利用評價，研究制訂節(jié)能方案；制訂運行維護管理方案并嚴格落實，按季度完成運行維護報告 ；按標準編制平臺開發(fā)文檔，建立運行維護檔案管理規(guī)范。

5 安科瑞能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

5.1系統(tǒng)架構介紹

Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的種或多種結合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能體建立如下層次結構：

圖 3 安科瑞Acrel-5000能耗在線監(jiān)測架構示意圖

5.2 系統(tǒng)功能介紹

圖4 安科瑞Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)用能統(tǒng)計示意圖

5.2.1支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢，并可以將支路用能顯示合計，以圖表形式顯示。

5.2.2分項能耗統(tǒng)計

系統(tǒng)可以按照分項進行能耗統(tǒng)計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖；用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢；分項用能圖顯示被選中分項對應能耗值位的支路。

5.2.3分項用能報表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分項中各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢，統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel。

5.2.4能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據(jù)分析結果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標的修正。統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能。

5.2.5用能數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計某段時間內各回路與下級支路的用能差值，超過定百分比后醒目顯示，確保計量體系的完整性、準確性。

5.3系統(tǒng)設備選型

 表2 安科瑞Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)設備選型表

6 總結

定期完成能耗數(shù)據(jù)分析評價報告，實現(xiàn)對區(qū)域、行業(yè)、用能單位的能源利用評價，研究制訂節(jié)能方案；制訂運行維護管理方案并嚴格落實，按季度完成運行維護報告；按標準編制平臺開發(fā)文檔，建立運行維護檔案管理規(guī)范。  

【參考文獻】

[1] 楊作明.基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺研究與應用[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2019；45（10）：103-106.

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