何召輝 羅孝美 孫 翼

上海航天設(shè)備制造總廠有限公司

0 前言

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快，消費(fèi)結(jié)構(gòu)快速升級(jí)，對(duì)能源需求旺盛，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)矛盾突出。提高能源利用率，在環(huán)境友好的情況下進(jìn)行社會(huì)發(fā)展已成為國(guó)家策略和社會(huì)共識(shí)。根據(jù)國(guó)家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，到2020年，全國(guó)萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%，能源消費(fèi)總量控制在50億tce以內(nèi)，節(jié)能減排工作任重道遠(yuǎn)。

1 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用仍有一定的局限性，在燃油、燃?xì)獾绕髽I(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(duì)既有鍋爐等設(shè)備特性進(jìn)一步深化與集成創(chuàng)新。因此，深入探究工業(yè)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(duì)能耗數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)以壓縮加密方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎脑诰€監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)采集具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證了采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性。企業(yè)內(nèi)部采用二級(jí)采集方式：第一級(jí)面向各級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)，第二級(jí)為能耗系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 數(shù)據(jù)采集方式

2.2 數(shù)學(xué)分析層面

運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及建模技術(shù)解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、運(yùn)算邏輯復(fù)雜、預(yù)測(cè)不準(zhǔn)等問(wèn)題。對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量，首先要解決存儲(chǔ)問(wèn)題，然后是查詢、檢索及加工（處理）等。遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含一系列大數(shù)據(jù)處理工具和方法，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的研究，將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和規(guī)律應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。此外，云計(jì)算技術(shù)也將徹底改變整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，如基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及軟件等。

2.3 統(tǒng)一平臺(tái)層面

系統(tǒng)基于管控一體化信息平臺(tái)，采用分布式部署方式。在整體需求的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能及核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，以達(dá)到結(jié)構(gòu)清晰和易于擴(kuò)展。在設(shè)計(jì)中，遵循實(shí)用可行、適用易用、安全可靠、先進(jìn)成熟、可擴(kuò)展、可移植的原則，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行，同時(shí)滿足未來(lái)擴(kuò)展需求。在功能方面，采用微服務(wù)方式，包括：能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)管、能耗水平識(shí)別及評(píng)價(jià)、重點(diǎn)用能企業(yè)能效對(duì)標(biāo)分析、重點(diǎn)用能企業(yè)節(jié)能分析及考核、城市能源預(yù)測(cè)及預(yù)警、決策支持及專家智能等。此外，系統(tǒng)還提供了報(bào)表分析、計(jì)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(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在某重點(diǎn)用能企業(yè)中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

在安裝遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前，生產(chǎn)監(jiān)視由儀表完成，數(shù)據(jù)采集來(lái)自人工的按時(shí)段抄表；缺乏分析工具，使所獲數(shù)據(jù)不能反映當(dāng)前能源消耗狀況、不能預(yù)測(cè)未來(lái)消耗趨勢(shì)、不能支持優(yōu)化運(yùn)行。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施

針對(duì)調(diào)研結(jié)果，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集為起點(diǎn)，向上依次包括數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用層和展示層。清晰的層次結(jié)構(gòu)滿足了企業(yè)的需求，保證了后續(xù)的擴(kuò)展性，見圖2。

圖2 能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

3.3 項(xiàng)目培訓(xùn)、交付和運(yùn)行維護(hù)

項(xiàng)目完成后，建立項(xiàng)目驗(yàn)收文檔，由專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容包括項(xiàng)目過(guò)程文檔、系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔、系統(tǒng)測(cè)試文檔等。項(xiàng)目驗(yàn)收合格后移交后期維護(hù)及技術(shù)服務(wù)工作給遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供應(yīng)商。依托完整的運(yùn)維體系，服務(wù)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)7×24h不間斷服務(wù)，保證系統(tǒng)問(wèn)題在15min內(nèi)響應(yīng)、2h內(nèi)出具解決方案。同時(shí)，服務(wù)團(tuán)隊(duì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，做到提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用成效

1）實(shí)現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)監(jiān)管

通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化能耗采集監(jiān)測(cè)體系，規(guī)范采集工作操作流程：對(duì)接入監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范處理，確保能耗在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整，保證節(jié)能最大化。

2）實(shí)現(xiàn)單一部門管理轉(zhuǎn)為聯(lián)合辦公管理

通過(guò)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以能耗為重點(diǎn)，錄入建筑、生產(chǎn)線、辦公區(qū)域等能耗數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)由強(qiáng)制執(zhí)行轉(zhuǎn)為主動(dòng)引導(dǎo)

建立公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用能單位、節(jié)能服務(wù)公司及員工的緊密連接：通過(guò)平臺(tái)發(fā)揮節(jié)能減排激勵(lì)作用和示范效應(yīng)，引導(dǎo)企業(yè)及員工提升能源利用效率、加強(qiáng)用能管理。

4）實(shí)現(xiàn)事后分析轉(zhuǎn)為預(yù)測(cè)分析

在獲取重點(diǎn)區(qū)域、生產(chǎn)線、能源使用、消耗、配置及調(diào)度情況的基礎(chǔ)上，對(duì)歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)全廠能源日平均消費(fèi)量趨勢(shì)進(jìn)行分析，從而對(duì)庫(kù)存周轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)督，如儲(chǔ)備預(yù)警等。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、系統(tǒng)計(jì)算及模型優(yōu)化，對(duì)能源消耗趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，提前掌握行業(yè)、區(qū)域能源消費(fèi)趨勢(shì)，從而提前布局管控政策，保證節(jié)能高效、準(zhǔn)確執(zhí)行。

5）實(shí)現(xiàn)電平衡、水平衡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析

通過(guò)對(duì)電、水、氣、汽等開展能源平衡測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)耗能異常問(wèn)題：系統(tǒng)通過(guò)餅圖、柱狀圖等對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)用能情況進(jìn)行分析，通過(guò)能源平衡測(cè)試及在線監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)耗能，以挖掘潛力，緩解企業(yè)節(jié)能減排壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

“面向典型重點(diǎn)用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)”的建設(shè)是信息化與節(jié)能工作相結(jié)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(duì)提高企業(yè)科學(xué)管理水平具有戰(zhàn)略意義。