能耗遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)節(jié)能中的應用

何召輝 羅孝美 孫 翼

上海航天設備制造總廠有限公司

0 前言

近年來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程明顯加快，消費結構快速升級，對能源需求旺盛，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護矛盾突出。提高能源利用率，在環(huán)境友好的情況下進行社會發(fā)展已成為國家策略和社會共識。根據(jù)國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，到2020年，全國萬元國內生產(chǎn)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(jié)能減排工作任重道遠。

1 遠程在線監(jiān)測技術應用現(xiàn)狀

目前，遠程在線監(jiān)測技術的應用仍有一定的局限性，在燃油、燃氣等企業(yè)還未有效全面鋪開，尚未全面涵蓋到地方政府監(jiān)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(chuàng)新。因此，深入探究工業(yè)遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 解決方案

2.1 數(shù)據(jù)采集層面

采用MODBUS通訊協(xié)議完成對能耗數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過網(wǎng)絡傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測預警平臺數(shù)據(jù)中心服務器。由于數(shù)據(jù)采集具備斷點續(xù)傳功能，保證了采集數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。企業(yè)內部采用二級采集方式：第一級面向各級生產(chǎn)系統(tǒng)，第二級為能耗系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 數(shù)據(jù)采集方式

2.2 數(shù)學分析層面

運用大數(shù)據(jù)、云計算及建模技術解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運算邏輯復雜、預測不準等問題。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(jiān)測系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法，通過對數(shù)據(jù)的研究，將發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)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(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎設施、計算機、網(wǎng)絡設備、及軟件等。

2.3 統(tǒng)一平臺層面

系統(tǒng)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(tǒng)業(yè)務功能及核心數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)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(tǒng)安全、穩(wěn)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(tài)監(jiān)管、能耗水平識別及評價、重點用能企業(yè)能效對標分析、重點用能企業(yè)節(jié)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(tǒng)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(shù)據(jù)的管理和分析。

3 遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在某重點用能企業(yè)中的應用

3.1 現(xiàn)場調研

在安裝遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)前，生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成，數(shù)據(jù)采集來自人工的按時段抄表；缺乏分析工具，使所獲數(shù)據(jù)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(yōu)化運行。

3.2 系統(tǒng)設計及實施

針對調研結果，遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集為起點，向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)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(yè)的需求，保證了后續(xù)的擴展性，見圖2。

圖2 能源在線監(jiān)測系統(tǒng)設計框架

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(tǒng)設計文檔、系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)供應商。依托完整的運維體系，服務團隊實現(xiàn)7×24h不間斷服務，保證系統(tǒng)問題在15min內響應、2h內出具解決方案。同時，服務團隊對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控，做到提前發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.4 系統(tǒng)應用成效

1）實現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉為動態(tài)監(jiān)管

通過建立標準化能耗采集監(jiān)測體系，規(guī)范采集工作操作流程：對接入監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行規(guī)范處理，確保能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性，從而對生產(chǎn)過程及時優(yōu)化和調整，保證節(jié)能最大化。

2）實現(xiàn)單一部門管理轉為聯(lián)合辦公管理

通過遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)，以能耗為重點，錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為企業(yè)節(jié)能減排、整體規(guī)劃提供支撐，提高廠區(qū)各職能部門辦公效率，降低監(jiān)管成本。

3）實現(xiàn)由強制執(zhí)行轉為主動引導

建立公共服務平臺，實現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務公司及員工的緊密連接：通過平臺發(fā)揮節(jié)能減排激勵作用和示范效應，引導企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強用能管理。

4）實現(xiàn)事后分析轉為預測分析

在獲取重點區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調度情況的基礎上，對歷史能耗數(shù)據(jù)進行挖掘，并利用大數(shù)據(jù)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(jiān)督，如儲備預警等。采用大數(shù)據(jù)技術、系統(tǒng)計算及模型優(yōu)化，對能源消耗趨勢進行準確預測，提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費趨勢，從而提前布局管控政策，保證節(jié)能高效、準確執(zhí)行。

5）實現(xiàn)電平衡、水平衡實時動態(tài)分析

通過對電、水、氣、汽等開展能源平衡測試，及時發(fā)現(xiàn)耗能異常問題：系統(tǒng)通過餅圖、柱狀圖等對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對用能情況進行分析，通過能源平衡測試及在線監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重點耗能，以挖掘潛力，緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

4 結語

“面向典型重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺”的建設是信息化與節(jié)能工作相結合的可行方式，能有效提高企業(yè)能源利用率，挖掘企業(yè)節(jié)能潛力，對提高企業(yè)科學管理水平具有戰(zhàn)略意義。