淺析能耗遠程在線監測系統在工業節能中的應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為保證企業實現節能減排目標，設計和使用遠程在線監測系統勢在必行。遠程在線監測系統是基于傳感器與網絡技術的優勢，在企業區域各個位置針對性安裝傳感器，對實時數據進行采集、編碼傳輸到遠程管理系統。遠程管理系統對采集的數據進行分析，計算出生產性能指標指導運行人員優化運行。

關鍵詞:工業；遠程；在線；監測系統；技術

0引言

隨近年來，我國工業化、城鎮化進程明顯加快，消費結構快速升級，對能源需求旺盛，經濟發展與環境保護矛盾突出。提高能源利用率，在環境友好的情況下進行社會發展已成為國家“十三五”發展規劃，到2020年，全國萬元國內生產總值能耗比2015年下降15%，能源消費總量控制在50億tce以內，節能減排工作任重道遠。

1遠程在線監測技術應用現狀

目前，遠程在線監測技術的應用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業還未有效全面鋪開，尚未

全面涵蓋到地方政府監督管理層，且未專門針對既有鍋爐等設備特性進一步深化與集成創新。因此，深入探究工業遠程在線監測系統具有十分重要的現實意義。

2解決方案

2.1數據采集層面

采用MODBUS通訊協議完成對能耗數據的采集，將數據以壓縮加密方式通過網絡傳輸到能耗在線監測預警平臺數據第二級為能耗系統（見圖1）。

2.2數學分析層面

運用大數據、云計算及建模技術解決系統數據量大、運算邏輯復雜、預測不準等問題。對系統數據量，首先要解決存儲問題，然后是查詢、檢索及加工（處理）等。遠程在線監測系統包含一系列大數據處理工具和方法，通過對數據的研究，將發現的問題和規律應用到相關領域。此外，云計算技術也將徹底改變整個信息產業的生態環境，如基礎設施、計算機、網絡設備、及軟件等。

2.3統一平臺層面

系統基于管控一體化信息平臺，采用分布式部署方式。在整體需求的基礎上，對系統業務功能及核心數據進行統一規劃，以達到結構清晰和易于擴展。在設計中，遵循實用可行、適用易用、安全可靠、先進成熟、可擴展、可移植的原則，保證系統安全、穩定、有效運行，同時滿足未來擴展需求。在功能方面，采用微服務方式，包括:能耗動態監管、能耗水平識別及評價、重點用能企業能效對標分析、重點用能企業節能分析及考核、城市能源預測及預警、決策支持及專家智能等。此外，系統還提供了報表分析、計算引擎、模型分析等十多種支持工具，以便能源數據的管理和分析。

3遠程在線監測系統在某重點用能企業中的應用

3.1現場調研

公在安裝遠程在線監測系統前，生產監視由儀表完成，數據采集來自人工的按時段抄表；缺乏分析工具，使所獲數據不能反映當前能源消耗狀況、不能預測未來消耗趨勢、不能支持優化運行。

3.2系統設計及實施

針對調研結果，遠程在線監測系統的設計以現場數據采集為起點，向上依次包括數據傳輸層、數據存儲層、支撐平臺層、應用層和展示層。清晰的層次結構滿足了企業的需求，保證了后續的擴展性，見圖2。

3.3項目培訓、交付和運行維護

項目完成后，建立項目驗收文檔，由專家團隊進行驗收。驗收內容包括項目過程文檔、系統設計文檔、系統測試文檔等。項目驗收合格后移交后期維護及技術服務工作給遠程在線監測系統供應商。依托完整的運維體系，服務團隊實現7×24h不間斷服務，保證系統問題在15min內響應、2h內出具解決方案。同時，服務團隊對系統運行狀態進行監控，做到提前發現問題并及時解決，保證系統穩定運行。

3.4系統應用成效

1）實現靜態監管轉為動態監管通過建立標準化能耗采集監測體系，規范采集工作操作流程：對接入監測的數據進行規范處理，確保能耗在線監測數據的有效性，從而對生產過程及時優化和調整，保證節能*大化。

2）實現單一部門管理轉為聯合辦公管理通過遠程在線監測系統，以能耗為重點，錄入建筑、生產線、辦公區域等能耗數據，實現數據共享，為企業節能減排、整體規劃提供支撐，提高廠區各職能部門辦公效率，降低監管成本。

3）實現由強制執行轉為主動引導建立公共服務平臺，實現用能單位、節能服務公司及員工的緊密連接：通過平臺發揮節能減排激勵作用和示范效應，引導企業及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

4）實現事后分析轉為預測分析在獲取重點區域、生產線、能源使用、消耗、配置及調度情況的基礎上，對歷史能耗數據進行挖掘，并利用大數據技術對全廠能源日平均消費量趨勢進行分析，從而對庫存周轉情況進行監督，如儲備預警等。采用大數據技術、系統計算及模型優化，對能源消耗趨勢進行準確預測，提前掌握行業、區域能源消費趨勢，從而提前布局管控政策，保證節能高效、準確執行。

5）實現電平衡、水平衡實時動態分析通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時發現耗能異常問題：系統通過餅圖、柱狀圖等對能耗數據進行統計，對用能情況進行分析，通過能源平衡測試及在線監控，發現重點耗能，以挖掘潛力，緩解企業節能減排壓力。

4Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯網技術，對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁面

◆安全用電

安全用電采用第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然”的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。填補了原先針對“九小場所”和危化品生產企業無法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”、用電管理“精細化”的實際需求。

（5）系統硬件配置

分類	產品型號	外觀	產品功能
無線測溫	ARTM-Pn		可監測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度
	ATC600		ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據項目布局選擇配置。可接收240個無線溫度傳感器溫度
光伏監控	AGF		光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關量狀態監測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量*大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓*高DC1500V
電力監控	AEM96		三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、*大需量、歷史電能統計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸出
	APM系列		全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。
預付費	DDSY		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發生時間，實時需量，歷史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
	DTSY		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發生時間，實時需量，歷史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
智能抄表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。總電能計量（反向計入正向），3個月歷史電能數據凍結存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。
	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。
	ADW210		4路三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。
	ADW300		三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關量輸入、2路開關量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊
直流電能表	DJSF1352		1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。
電氣安全	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，2 路開關量輸入，支持斷電報警上傳
	AAFD-DU		監測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出
充電樁	ACX系列		充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電，
	AEV_AC007		額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi
智慧照明	ASL200		遙控輸出 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出

5結論

“面向典型重點用能企業能耗在線監測平臺”的建設是信息化與節能工作相結合的可行方式，能

有效提高企業能源利用率，挖掘企業節能潛力，對提高企業科學管理水平具有戰略意義。

參考文獻

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[2]國務院.“十三五”節能減排綜合工作方案[Z].2015.

[3]觀研天下.2018年中國合同能源管理市場分析報告—行業深度調研與發展趨勢預測[Z].2018.

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.

審核編輯 黃宇