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摘要：介紹如何利用新信息技術和平臺架構實現(xiàn)構建企業(yè)能源管理平臺，并且分析了該平臺的實現(xiàn)將在企業(yè)發(fā)揮的作用和產(chǎn)生的價值。
關鍵詞：能源管理；平臺架構；精細化
1 概述
目前石油化工企業(yè)普遍性的能源管理主要靠電子文件報表流轉，層級傳遞能耗數(shù)據(jù)，這種能耗管理已經(jīng)和現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)實際需求相脫離，容易導致決策偏差、發(fā)出指令滯后等問題，嚴重影響企業(yè)的競爭力。
中海石油化學股份有限公司基于對企業(yè)能耗情況和現(xiàn)有能源管理模式的充分分析在企業(yè)兩化融合體系基礎上進行能源管理業(yè)務和數(shù)據(jù)的集成，在確保生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運行的前提下，實現(xiàn)企業(yè)能源系統(tǒng)的在線監(jiān)控、集中管理與優(yōu)化調度，從而有效地提企業(yè)能源管理水平和能源利用效率，為單體設備、各生產(chǎn)裝置和整個企業(yè)的多方面節(jié)能提供充分支撐。
構建企業(yè)能源管理平臺，主要通過對能源數(shù)據(jù)的采集及能耗數(shù)據(jù)的計算、分攤、平衡等處理，實現(xiàn)班組、裝置及企業(yè)層次的能耗計算，通過對重要耗能設備的監(jiān)控分析，班組能耗考核的管理實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。本文從幾個方面概述研究內(nèi)容與應用的關鍵技術問題。
2 技術路線與平臺簡介
能源管理平臺的未來發(fā)展將向能源預測、能源計劃、能源優(yōu)化調度和節(jié)能控制進一步發(fā)展和加強，通過質量、環(huán)保、公用工程及設備工藝優(yōu)化等各方面因素的支撐實現(xiàn)節(jié)能減排的效率，主要從幾個方面概述研究內(nèi)容與要解決的關鍵技術問題。
2.1 技術路線
該平臺采用架構分別為后臺設施層、數(shù)據(jù)中心層、應用平臺層、應用系統(tǒng)層和用戶層。
后臺設施層：為系統(tǒng)的框架提供運行、算法、技術等支撐。
數(shù)據(jù)中心層：將系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)進行清洗、去重、歸檔、存儲等處理和加工，形成分門別類的數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)庫，并且與兩化平臺數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)互通，從而為平臺層、應用層和接口提供支持。
應用平臺層：是平臺內(nèi)部各個業(yè)務單元的處理節(jié)點，通過業(yè)務邏輯層可將應用層和接口層發(fā)來的指令進行處理，并將結果給到應用層和接口。接口的主要功能是根據(jù)外部業(yè)務系統(tǒng)的服務請求來進行接口調度和管理，如對接外部的大數(shù)據(jù)平臺、認證平臺等。
應用系統(tǒng)層：是基于數(shù)據(jù)面向客戶的應用展示，通過應用層用戶可對有關內(nèi)容進行查看、導出，為部門決策提供素材。
用戶層：是基于權限管理展示應用設計，通過權限設置調用應用層應用。
平臺提供統(tǒng)一權限管理，統(tǒng)一消息管理，統(tǒng)一工作流平臺，統(tǒng)一日志管理，實時服務，統(tǒng)一通信管理，統(tǒng)一定時管理。
該平臺設計時采用當前信息系統(tǒng)建設平臺化建設思維，主要核心是：前臺輕量化，后臺引擎化，可靈活地適用組織需求化，其主要包括以下幾部分：
(1)基礎數(shù)據(jù)支撐環(huán)境共享化，不同基礎數(shù)據(jù)來之不同的系統(tǒng)，實現(xiàn)與兩化平臺、各裝置報表系統(tǒng)、生產(chǎn)調度日報、大數(shù)據(jù)平臺等多系統(tǒng)平臺形成數(shù)據(jù)共享，支撐起系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)環(huán)境。
(2)業(yè)務應用系統(tǒng)平臺化，集成采用統(tǒng)一入口，單點登錄等相關技術建設以兩化平臺及生產(chǎn)管理系統(tǒng)為核心，與其他已有系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)、入口、流程、業(yè)務級的連接，實現(xiàn)對本地數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時采集數(shù)據(jù)的各項業(yè)務數(shù)據(jù)集成。
(3)監(jiān)測管護系統(tǒng)平臺化，采用模塊化、插件管理及引擎技術等一系列擴展技術。
2.2平臺簡介
(1)能源數(shù)據(jù)采集
主要是對企業(yè)能源消耗點進行數(shù)采，把以前由人工抄表，再輸入系統(tǒng)的工作，轉化為系統(tǒng)自動獲取水、電及氣等數(shù)據(jù)采集。同時能源采集還包括對采集數(shù)據(jù)通過分析計算得出各種重要耗能設備需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)，例如能效。
(2)能源監(jiān)控
能源監(jiān)控主要是把能源計量數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過程各種數(shù)據(jù)通過實時、匯總、統(tǒng)計和對比等各種操作，并以簡單易懂的圖像形式在大屏之中展示，可供生產(chǎn)管理部調度人員及時了解了整個生產(chǎn)過程的情況，為調度提供強有力的決策支撐。
(3)能源管理
主要對生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)的管理、平衡生產(chǎn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)展示和統(tǒng)計。根據(jù)實際業(yè)務需要劃分的模塊有：班組能耗、碳排放管理、開停車能耗管理、對標管理、耗能設備管理、能源數(shù)據(jù)管理、外購能源管理、文檔管理、合理化建議、報表管理、企業(yè)數(shù)據(jù)上報、基礎數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)設置管理等，共有12個大模塊。
(4)能源模型
能源管理模型是指通過分析監(jiān)測能源流數(shù)據(jù)，建立能源評估、預測與優(yōu)化模型，對主要能源介質的生產(chǎn)和消耗進行預測，實現(xiàn)能源介質產(chǎn)、存、耗動態(tài)平衡，提介質利用效率實現(xiàn)節(jié)能減排目標。比如建立效益預測模型，通過經(jīng)濟效益分析得出裝置較優(yōu)負荷建議值，以便為企業(yè)獲得比較大的經(jīng)濟效益。還有對蒸汽管網(wǎng)進行建模評估，結合蒸汽產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)進行模型計算，建立蒸汽管網(wǎng)的平衡圖。
2.3開發(fā)技術
采用B/S架構，傳統(tǒng)的B/S程序是由后端渲染好頁面，交給前端來顯示，為了使數(shù)據(jù)展現(xiàn)過程更加直接，提供更好的用戶體驗，經(jīng)評估平臺采用新的前后端分離架構進行搭建，實現(xiàn)前后端解耦，前端框架將采用成熟的Js框架和Bootstrap，后端采用傳統(tǒng)分層架構、采用多層(N-Layer)邏輯架構，層與層之間是低耦合的，增加各層的獨立性，從而也提了可測試性，降低系統(tǒng)的復雜度，大大提系統(tǒng)的魯棒性。
通過前后端分離，可以適應現(xiàn)代流行的多終端的界面體系，表現(xiàn)層既可以在PC端訪問界面，也可以通過BI軟件在大屏幕進行展示，未來還可以通過移動端APP，甚至微信小程序等新的技術進行系統(tǒng)展現(xiàn)，而無需改動后端系統(tǒng)及邏輯。
基于漸進式框架構建用戶界面，Ajax完成請求數(shù)據(jù)傳輸。前端架構具有輕量級、性能、穩(wěn)定性、可組件化的特點，相比舊的前端框架更具優(yōu)勢。
前后端之間采用輕量級的WEB服務RESTful Web Services來實現(xiàn)資源訪問。為了實現(xiàn)REST訪問協(xié)議，系統(tǒng)采用了成熟的NET技術來實現(xiàn)后臺功能。后臺采用傳統(tǒng)Entity Framework和MVC架構進行搭建，此架構使用非常成熟，具有度穩(wěn)定性和擴展性。
3 企業(yè)實施能源管理平臺的價值
3.1能源實時監(jiān)控與采集
實現(xiàn)對電力系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)等多種能源介質實行集中監(jiān)控和管理；對能源流進行集中監(jiān)測和管理，取消線下人工作業(yè)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、能源計量分析、能源介質消耗分析、能耗管理上報整個過程自動化、科學化，是企業(yè)節(jié)能減排的重要基礎性工作。
3.2指導生產(chǎn)運行
采集到的能源數(shù)據(jù)通過生產(chǎn)流程圖、數(shù)據(jù)列表、圖表、大屏幕推送等多種方式展示，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)運行中的能耗變化，指導生產(chǎn)運行。
能源數(shù)據(jù)監(jiān)控可有效地保證單位產(chǎn)品綜合能耗、萬元工業(yè)總產(chǎn)值綜合能耗等關鍵指標完成，實現(xiàn)了能源管控與生產(chǎn)的有機結合，確保生產(chǎn)平穩(wěn)經(jīng)濟運行。
3.3性能分析與優(yōu)化
實現(xiàn)重要耗能設備能耗性能指標的計算，由計算引擎自動實時計算性能指標，深入分析生產(chǎn)運行和能耗情況，通過節(jié)能減排評估找到節(jié)能減排優(yōu)化方法。
3.4能源管理精細化
通過對介質損耗的分析及時發(fā)現(xiàn)計量儀表問題，確保計量準確，減少管道輸送過程產(chǎn)生的損耗。通過建立量化的運行指標，將采集到的能耗數(shù)據(jù)通過計算實現(xiàn)班組、日、月能耗考核數(shù)據(jù)自動生成，為精細化管理提供考核手段。
3.5促進企業(yè)生產(chǎn)技術提升
實現(xiàn)主要耗能設備的臺賬管理及能耗水平識別，促進節(jié)能技術改造及落后耗能設備的淘汰。
4 安科瑞工業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹
安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。
5 應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。
6 系統(tǒng)結構
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
7 系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
7.2大屏展示
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關信息。
7.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠實時的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。
實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、周、月、年、*時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(chǎn)。
根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。
按照區(qū)域對碳排放總量的變化趨勢進行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現(xiàn)超標預警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。
實時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。
系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。
針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。
可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。
可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。
提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。
對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。
對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。
對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。
對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。
可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設備運行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測數(shù)據(jù)。
可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。
對系統(tǒng)的項目、探測器、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
8 結論
總結分析了如何通過能源管理平臺的建設，實現(xiàn)對各種能源介質和重要耗能設備的實時監(jiān)視、控制、優(yōu)化調度和綜合管理，及時了解和掌握各種能源介質的生產(chǎn)、使用以及各種能源管網(wǎng)、關鍵耗能設備的運行工況，做到科學決策，正確指揮，確保安全、可靠、經(jīng)濟運行，實現(xiàn)從經(jīng)驗型到分析型調度職能的轉變。利用新信息技術實現(xiàn)在信息化、可視化、自動化及部分智能化四個方面內(nèi)容，對化工企業(yè)建設能源管理平臺有非常重要的啟示作用，可指導企業(yè)如何發(fā)揮能源管理平臺的實施價值，從而提企業(yè)能源利用效率和管理水平。
參考文獻
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作者簡介：翟雪玲，女，任職于安科瑞電氣股份有限公司。
