工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系的研究

孫衛(wèi)佳， 張 典

（1.長春工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院， 吉林 長春 130012； 2.吉林省節(jié)能監(jiān)察中心， 吉林 長春 130012）

0 引言

2015 年12 月17 日國務(wù)院印發(fā)的 《國家標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)發(fā)展規(guī)劃》中提到：“標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟(jì)活動和社會發(fā)展的技術(shù)支撐，是國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的基礎(chǔ)制度”[1]。在今天這個(gè)高度融合的時(shí)代，標(biāo)準(zhǔn)體系已成為技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)繁榮和社會進(jìn)步的基礎(chǔ)條件之一，建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系是促進(jìn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量、良性發(fā)展的必經(jīng)之路。

“節(jié)能低碳”是《國家標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)劃的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，作為該領(lǐng)域重要組成部分的工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，是針對能源消費(fèi)側(cè)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、處理、分析和應(yīng)用（統(tǒng)稱為工業(yè)能耗管理）信息化所制定的專業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、過程標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)等一系列標(biāo)準(zhǔn)的總稱，其目的是為企業(yè)能耗信息化、設(shè)備能耗數(shù)據(jù)管理、能耗管理信息系統(tǒng)研發(fā)以及能耗信息化服務(wù)集成提供統(tǒng)一、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系，為工業(yè)能耗數(shù)據(jù)集成創(chuàng)造條件，為企業(yè)和社會建立能耗數(shù)字資產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2018 年9 月，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布了《標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則和要求》，用于指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，是指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)體系建立的綱領(lǐng)性文件，也是在研究標(biāo)準(zhǔn)體系過程中最重要的參考文獻(xiàn)[2]。就能耗信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)而言， 具有代表性的是由中國電信以及天地互連等中國企業(yè)發(fā)起制定的IEEE 1888 標(biāo)準(zhǔn)。 該標(biāo)準(zhǔn)定義了一系列的子標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范能耗監(jiān)控終端、 多協(xié)議泛在網(wǎng)關(guān)以及節(jié)能分析處理平臺等方面的建設(shè)。該標(biāo)準(zhǔn)以園區(qū)、環(huán)境和建筑物能耗監(jiān)測為監(jiān)測對象，采用XML 組織和交換數(shù)據(jù)， 具有廣泛的適應(yīng)性。 但由于采用XML 組織和交換數(shù)據(jù)，且定義的能耗采集機(jī)制較復(fù)雜， 使其在性能上還不能滿足工業(yè)企業(yè)能耗信息化的實(shí)時(shí)性要求。 文獻(xiàn)[3]對該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生背景、過程和主要內(nèi)容進(jìn)行了描述。 文獻(xiàn)[4]定義了工業(yè)企業(yè)能源計(jì)量數(shù)據(jù)集中采集終端通用技術(shù)條件，針對能源數(shù)據(jù)采集的平臺結(jié)構(gòu)、功能、一致性、安全性、 驗(yàn)收方法和驗(yàn)收規(guī)則進(jìn)行了規(guī)定。 文獻(xiàn)[5] 對能源計(jì)量儀表的通用數(shù)據(jù)接口技術(shù)協(xié)議進(jìn)行了定義，詳細(xì)描述了協(xié)議的語法、語義、計(jì)量儀表各寄存器以及功能碼，但作為協(xié)議，缺乏明確時(shí)序的定義。文獻(xiàn)[6]對能源計(jì)量數(shù)據(jù)公共平臺數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行了定義， 詳細(xì)描述了平臺結(jié)構(gòu)、協(xié)議層次以及通信協(xié)議的語法、 語義和時(shí)序，同時(shí)還描述了差錯(cuò)校驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)機(jī)密性保證措施。 文獻(xiàn)[4]～[6]從一定意義上為能源計(jì)量數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)性、規(guī)范性和統(tǒng)一性奠定了基礎(chǔ)，但由于3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均在文獻(xiàn)[2]之前定義，因此，在標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)上還存在有待改進(jìn)的內(nèi)容。國家節(jié)能中心針對重點(diǎn)用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測平臺建設(shè)推出的12 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，涉及了總體架構(gòu)、基礎(chǔ)信息與格式規(guī)范、平臺接口、傳輸協(xié)議以及安全規(guī)范等內(nèi)容，該系列標(biāo)準(zhǔn)已在各省重點(diǎn)用能企業(yè)能耗在線直報(bào)平臺建設(shè)中應(yīng)用[7]。

事實(shí)上，就目前情況而言，有關(guān)工業(yè)能耗信息化的標(biāo)準(zhǔn)還處在自主建設(shè)和發(fā)展的階段， 在工業(yè)能耗信息化領(lǐng)域， 還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系可以遵循，工業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集、表示、傳輸、處理、分析和應(yīng)用的多樣性和差異性，快速增長和無序性，信息孤島現(xiàn)象與數(shù)據(jù)集成需求強(qiáng)烈等問題普遍存在。

1 問題的提出

促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型，向數(shù)字化、智能化發(fā)展是我國工業(yè)領(lǐng)域重要的舉措。目前，大多數(shù)學(xué)者和制造業(yè)高管認(rèn)為中國的制造業(yè)正處在工業(yè)2.0 向工業(yè)3.0 邁進(jìn)的過程中， 在經(jīng)歷了電子化、自動化和信息化之后， 數(shù)字化是該過程中的主要評價(jià)指標(biāo)。 在該階段，數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸、分析和應(yīng)用都會帶來企業(yè)的數(shù)據(jù)革命， 數(shù)據(jù)已成為企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施， 優(yōu)質(zhì)的數(shù)字資產(chǎn)已成為企業(yè)最具活力的核心資產(chǎn)。

作為工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化、 智能化的重要組成部分，能耗數(shù)據(jù)在能源管理、精益能效和節(jié)能減排中扮演著重要角色，對“兩化”融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及云工廠等智能制造相關(guān)領(lǐng)域具有重要的意義。 為形成高質(zhì)量工業(yè)能耗數(shù)字資產(chǎn)， 一個(gè)圍繞工業(yè)能耗的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)是必不可少的， 而工業(yè)能耗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)則是該生態(tài)系統(tǒng)中處于基礎(chǔ)地位的因素之一，決定著工業(yè)能耗管理信息化的成敗。

由于工業(yè)企業(yè)發(fā)展的長期性以及基礎(chǔ)設(shè)施的相對穩(wěn)定性，與能耗相關(guān)的設(shè)備設(shè)施的多樣性和異構(gòu)性普遍存在，這種多樣性和異構(gòu)性致使大規(guī)模、及時(shí)、準(zhǔn)確和完整的能耗數(shù)據(jù)在線采集和數(shù)據(jù)集成十分困難，直接影響了能耗管理信息化的規(guī)模、及時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性、成本和工程實(shí)施難度。 在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部，一方面，由于缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)能耗管理的個(gè)性化特點(diǎn)顯著，導(dǎo)致在更大范圍、更深層次的能耗數(shù)據(jù)集成、共享、分析和應(yīng)用變得困難重重；另一方面，企業(yè)在數(shù)字化、智能化的進(jìn)程中，以降低成本、提高效率為目標(biāo)，針對能源管理、精益能效和節(jié)能減排的智能化需求十分強(qiáng)烈，致使針對能耗數(shù)字資產(chǎn)需求和工業(yè)能耗管理瓶頸的矛盾越來越突出。 從國家工業(yè)體系來看，國家發(fā)改委早在2014 年就提出了建設(shè)工業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測體系，而實(shí)現(xiàn)企業(yè)二級和三級計(jì)量在線能耗監(jiān)測卻十分困難，直至今日該目標(biāo)也未能完成。單純從技術(shù)角度出發(fā)，可以看出，導(dǎo)致上述問題的根本原因是缺乏工業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、處理、分析和應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，致使能耗設(shè)備不能提供規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的能耗數(shù)據(jù)采集和集成機(jī)制，能源管理系統(tǒng)不能互通互聯(lián)， 能耗數(shù)據(jù)分析缺乏統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的評估機(jī)制，不能形成有效的能耗數(shù)字資產(chǎn)，這直接影響了大數(shù)據(jù)、知識管理和人工智能在工業(yè)能耗領(lǐng)域的應(yīng)用，制約了“兩化”融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及云工廠等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。 建立工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，從技術(shù)角度徹底解決上述問題是工業(yè)能耗管理發(fā)展的必經(jīng)之路。

綜上所述，由于工業(yè)企業(yè)的差異性巨大，目前還沒有一個(gè)工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系用來指導(dǎo)工業(yè)企業(yè)能耗信息化建設(shè)，這導(dǎo)致能耗在線監(jiān)測、精益能耗以及基于能耗的大數(shù)據(jù)、 人工智能等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用難以實(shí)施或難以取得預(yù)期的效果，直接影響了智慧能源、 智能制造和柔性生產(chǎn)等理念的具體落實(shí)。因此，建立工業(yè)企業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系勢在必行。

2 基本思想

制定工業(yè)能耗信息標(biāo)準(zhǔn)體系既要考慮滿足未來的發(fā)展要求，也要考慮滿足現(xiàn)狀的需求；既要保證未來的能耗設(shè)備、 能耗管理系統(tǒng)和能耗信息化服務(wù)能按照標(biāo)準(zhǔn)提供統(tǒng)一、規(guī)范的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)， 又要保證解決目前廣泛存在于企業(yè)的多樣性和差異性帶來的能耗數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、處理、分析和應(yīng)用的瓶頸問題。遵循上述原則，在滿足工業(yè)能耗信息化需求的前提下， 將工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系涉及的專業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、過程標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)等5 方面的內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)4 部分組成，其體系結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of industrial energy consumption informatization standard system architecture

（1）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的目的是定義工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和通用規(guī)范，指導(dǎo)后續(xù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)的制定。在此基礎(chǔ)上，提供能耗參數(shù)集定義、能耗參數(shù)編碼規(guī)范、能耗參數(shù)表示規(guī)范和能耗參數(shù)分類定義等標(biāo)準(zhǔn)，解決能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)一、規(guī)范的問題，為工業(yè)能耗管理系統(tǒng)集成、最終形成能耗數(shù)字資產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

（2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的目的是定義工業(yè)能耗管理過程中須遵循的一系列規(guī)范，支持工業(yè)能耗數(shù)據(jù)集成，為能耗數(shù)字資產(chǎn)的形成創(chuàng)造條件。諸如：數(shù)據(jù)采集規(guī)范、能耗數(shù)據(jù)接口規(guī)范、能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)以及能耗主題數(shù)據(jù)庫規(guī)范等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，為解決工業(yè)企業(yè)大規(guī)模、 異構(gòu)和快速增長的能耗數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸、處理、分析和應(yīng)用提供技術(shù)框架，指導(dǎo)工業(yè)企業(yè)開展能耗管理活動； 為能耗設(shè)備生產(chǎn)廠商生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的能耗數(shù)據(jù)機(jī)制提供規(guī)范； 支持能耗信息化廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的能耗數(shù)據(jù)接口、 能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)以及能耗主題數(shù)據(jù)庫， 確保能耗數(shù)據(jù)的共享，從而形成企業(yè)能耗數(shù)字資產(chǎn)，為智慧工廠、智能制造和云工廠的建設(shè)提供支撐。

（3）安全標(biāo)準(zhǔn)

安全標(biāo)準(zhǔn)針對能耗管理過程中所涉及的機(jī)密性、完整性、真實(shí)性和不可抵賴性等安全問題提出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，保證安全措施與技術(shù)、設(shè)備和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，為能耗管理提供安全保障。 諸如：數(shù)據(jù)安全規(guī)范、訪問控制規(guī)范和安全隔離規(guī)范等。

需要特殊說明的是， 安全標(biāo)準(zhǔn)制定必須伴隨基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)進(jìn)行。

（4）工作標(biāo)準(zhǔn)

工作標(biāo)準(zhǔn)針對工業(yè)能耗信息化工作過程的規(guī)范性、合規(guī)性和有效性制定規(guī)范，從程序上保證能耗數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、分析和應(yīng)用工作的質(zhì)量，同時(shí)，也保證工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展性、適應(yīng)性和完整性。 諸如：標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)更新規(guī)范等。

在建立工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系過程中，需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問題。

（1）標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性問題

在這個(gè)問題上，可從兩個(gè)方面考慮。 一方面，標(biāo)準(zhǔn)的制定須充分考慮工業(yè)企業(yè)能耗設(shè)備的多樣性和差異性普遍存在， 甚至由于條件所限不能滿足常規(guī)的能耗數(shù)據(jù)采集要求的現(xiàn)狀。 針對這個(gè)問題，在能耗基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的約束下，通過能耗數(shù)據(jù)接口規(guī)范和能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)集成多種異構(gòu)能耗數(shù)據(jù)采集方法，保證數(shù)據(jù)采集方法的兼容性。 同時(shí)，須要屏蔽工業(yè)企業(yè)內(nèi)部能耗數(shù)據(jù)采集的細(xì)節(jié)， 適應(yīng)其內(nèi)部的能耗設(shè)備、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、能耗數(shù)據(jù)和能耗管理的多樣性和異構(gòu)性， 從而實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)采集的目標(biāo)。 能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)、接口以及多樣性、異構(gòu)性的能耗場景關(guān)系示意圖如圖2 所示。

圖2 能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)、接口以及多樣性、異構(gòu)性的能耗場景關(guān)系示意圖Fig.2 Energy consumption data acquisition gateway,interface, and the relationship between diverse and heterogeneous energy consumption scenarios

另一方面，標(biāo)準(zhǔn)的制定須對設(shè)備生產(chǎn)廠商、能耗信息化應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)廠商以及能耗信息化集成服務(wù)廠商提供統(tǒng)一、規(guī)范的指導(dǎo)，從而支撐能耗數(shù)據(jù)大規(guī)模、大范圍的集成，為建立能耗數(shù)字資產(chǎn)創(chuàng)造條件。

（2）能耗數(shù)字資產(chǎn)問題

在建立工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系過程中，要充分考慮目前的發(fā)展形勢， 滿足企業(yè)和社會對能耗數(shù)字資產(chǎn)的需求。 標(biāo)準(zhǔn)須對企業(yè)建立能耗主題數(shù)據(jù)庫提供指導(dǎo)， 支持企業(yè)形成高質(zhì)量的能耗數(shù)字資產(chǎn)，進(jìn)而形成區(qū)域、行業(yè)乃至全社會的能耗數(shù)字資產(chǎn)。 以此為基礎(chǔ)，針對精益能效、節(jié)能減排以及能效評估展開分析，獲得企業(yè)能耗知識，指導(dǎo)企業(yè)科學(xué)能源規(guī)劃、合理調(diào)度、高效用能，為企業(yè)增效益、降能耗提供智能化支持，助力傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

（3）與技術(shù)和工作標(biāo)準(zhǔn)并行且深度融合的安全標(biāo)準(zhǔn)問題

安全是工業(yè)能耗管理中的重要問題， 為保證與技術(shù)和工作標(biāo)準(zhǔn)的集成， 需要在建立技術(shù)和工作標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)建立安全標(biāo)準(zhǔn)， 使安全標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)和工作標(biāo)準(zhǔn)深度融合。就安全標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容而言，須保證能從技術(shù)和程序兩個(gè)方面指導(dǎo)企業(yè)在工業(yè)能耗管理過程中的安全保證措施的實(shí)施，諸如：能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)、 能耗數(shù)據(jù)傳輸過程的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性、能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)的安全隔離等。 確保企業(yè)能耗管理符合“安可”和“等級保護(hù)”的要求，指導(dǎo)企業(yè)建設(shè)安全的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

3 標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的技術(shù)路線

根據(jù)圖1， 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系的制定從4 個(gè)方面進(jìn)行，其中基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)要優(yōu)先建設(shè)，其他標(biāo)準(zhǔn)將在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的約束下制定。 在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，應(yīng)開展安全標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)的制定，確保各標(biāo)準(zhǔn)間的兼容，支持系統(tǒng)集成。為保證標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和適應(yīng)性， 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定義標(biāo)準(zhǔn)的修訂和更新機(jī)制。 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)技術(shù)路線見圖3。

圖3 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)技術(shù)路線示意圖Fig.3 Schematic diagram of technical route for the construction of industrial energy consumption informatization standard system

如圖3 所示， 工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)建立過程是一個(gè)反饋修正的循環(huán)過程。在標(biāo)準(zhǔn)建立之初，首先完成標(biāo)準(zhǔn)體系和通用規(guī)范的建設(shè)， 作為領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的建立。在標(biāo)準(zhǔn)體系和通用規(guī)范的約束下， 完成工業(yè)能耗參數(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)一描述提供指導(dǎo)，是工業(yè)能耗管理的基礎(chǔ)，上述標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。確定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)后， 完成了工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)的框架， 在這個(gè)框架的約束下， 須并行完成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)，保證技術(shù)、安全和工作標(biāo)準(zhǔn)相互兼容、協(xié)調(diào)和補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)工業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。

4 調(diào)查與實(shí)踐

筆者在參與由國家節(jié)能中心主導(dǎo)的吉林省重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測平臺的建設(shè)過程中，對山東、 浙江以及重慶等省市的重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測平臺做了深入調(diào)研。同時(shí)，也對多個(gè)工業(yè)企業(yè)、 能耗管理系統(tǒng)研發(fā)廠商以及能耗信息化服務(wù)集成商的能耗設(shè)備、 能耗管理系統(tǒng)和能耗信息化集成服務(wù)進(jìn)行了全面的了解和深入的研究。 大量的事實(shí)證明，工業(yè)企業(yè)能耗設(shè)備、數(shù)據(jù)和管理的多樣性、異構(gòu)性和穩(wěn)定性普遍存在，缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的工業(yè)能耗標(biāo)準(zhǔn)體系是影響目前能耗數(shù)據(jù)采集和能耗數(shù)字資產(chǎn)建立的主要技術(shù)原因。

為驗(yàn)證能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)的有效性， 筆者在完成神華集團(tuán)旗下某企業(yè)的電能消耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)時(shí)， 提出了一個(gè)能耗數(shù)據(jù)采集Agent[8]， 利用Agent 解決現(xiàn)場設(shè)備多樣性和異構(gòu)性導(dǎo)致的能耗數(shù)據(jù)采集的兼容性問題，結(jié)構(gòu)見圖4。 Agent 涉及了硬件抽象層、 能耗數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無關(guān)表示以及能耗數(shù)據(jù)采集字典等技術(shù)，在該企業(yè)大規(guī)模、大范圍、多樣性和異構(gòu)性普遍的能耗數(shù)據(jù)采集過程中發(fā)揮了決定性作用。

圖4 工業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集Agent 結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram of industrial energy consumption data acquisition Agent structure

該企業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜， 既具有遵循標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議的能耗數(shù)據(jù)接口的設(shè)備，也存在遵循OPC 規(guī)范的智能設(shè)備， 還存在大量不提供數(shù)據(jù)接口的設(shè)備，多樣性和異構(gòu)性十分顯著，這給項(xiàng)目的實(shí)施帶來了巨大困難。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，為解決數(shù)據(jù)集成問題，降低項(xiàng)目實(shí)施的復(fù)雜性，筆者提出了基于四元組（參數(shù)名稱、類型、長度、值）的業(yè)務(wù)無關(guān)的能耗數(shù)據(jù)表示方式，配合數(shù)據(jù)采集字典，很好地解決了能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表示問題。 而硬件抽象層技術(shù)的引入，則很好地解決了設(shè)備兼容的問題，通過提出設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)規(guī)范和數(shù)據(jù)采集接口的定義，規(guī)范異構(gòu)設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)，使得異構(gòu)設(shè)備通過符合規(guī)范的設(shè)備驅(qū)動程序和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集接口集成到數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，解決了項(xiàng)目實(shí)施過程中由于能耗設(shè)備多樣性和異構(gòu)性導(dǎo)致的施工復(fù)雜性問題， 降低了項(xiàng)目實(shí)施復(fù)雜度和成本。

為驗(yàn)證能耗數(shù)字資產(chǎn)建立的可行性， 以上述實(shí)踐活動為基礎(chǔ)， 筆者提出了數(shù)據(jù)整合平臺和數(shù)據(jù)整合協(xié)議，針對工業(yè)企業(yè)廣泛存在的數(shù)據(jù)、設(shè)備和協(xié)議的多樣性和異構(gòu)性問題， 以及企業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的形成， 開發(fā)了中車集團(tuán)旗下某軌道客車企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，取得了較好的效果。

上述實(shí)踐證明，通過建立信息化規(guī)范，可解決工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成問題，為企業(yè)建立數(shù)字資產(chǎn)創(chuàng)造條件。尤其是工業(yè)能耗信息化過程中， 一個(gè)有效的標(biāo)準(zhǔn)將有效促進(jìn)企業(yè)智能制造、智慧能源和精益能效的建設(shè)和研發(fā)，助力企業(yè)升級轉(zhuǎn)向，降本增效。

5 討論

工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，在其準(zhǔn)建設(shè)過程中應(yīng)關(guān)注以下兩個(gè)方面的問題，一是要在充分考慮現(xiàn)狀和未來發(fā)展的前提下，靈活運(yùn)用折中的原則建設(shè)工業(yè)能耗信息化標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)企業(yè)發(fā)展的長期性和相對穩(wěn)定性決定工業(yè)企業(yè)在采用新技術(shù)和新方法時(shí)須采用循序漸進(jìn)的方式，不可能由于采用新方法就全部放棄已經(jīng)有效運(yùn)行多年的設(shè)備設(shè)施，尤其是針對企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，這就要求在建立標(biāo)準(zhǔn)的過程中應(yīng)充分考慮未來的發(fā)展和企業(yè)的現(xiàn)狀，確保發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)能滿足企業(yè)的現(xiàn)實(shí)和未來的需求。二是要考慮標(biāo)準(zhǔn)的可操作性，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜性要求標(biāo)準(zhǔn)必須具有非常強(qiáng)的可操作性，具體體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的開放性、框架性和可繼承性等方面，這就要求在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中應(yīng)充分調(diào)研典型企業(yè)，廣泛收集能耗數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、處理、分析和應(yīng)用的案例，抽象共性和典型差異特性，并在標(biāo)準(zhǔn)中具體體現(xiàn)。