姚晶宏

廣東力源工程技術(shù)有限公司 廣東東莞 523000

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營取得了顯著的效益，為整體的經(jīng)濟(jì)增長做出了貢獻(xiàn)，而與此同時(shí)企業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能降耗效果卻不佳，在過去的幾年間，國家相關(guān)部門出臺了“調(diào)結(jié)構(gòu)，促轉(zhuǎn)型” 政策，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)更好的轉(zhuǎn)型，國務(wù)院發(fā)布的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》指出“加強(qiáng)高能耗行業(yè)能耗管控，在重點(diǎn)耗能行業(yè)全面推行能效對標(biāo)，推進(jìn)工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)，推廣工業(yè)智能化用能監(jiān)測和診斷技術(shù)。”筆者多年從事能源在線監(jiān)控管理系統(tǒng)（以下簡稱能管系統(tǒng)）的開發(fā)建設(shè)工作，本文從實(shí)踐角度出發(fā)，結(jié)合案例，闡述實(shí)施過程要點(diǎn)及成效，供相關(guān)人員參考。

1 能管系統(tǒng)建設(shè)的必要性

當(dāng)前很多企業(yè)對能源管理還停留在人工巡檢抄表的狀態(tài)，其時(shí)效性、準(zhǔn)確性已難以滿足現(xiàn)代化企業(yè)的管理需求，出現(xiàn)異?；蚬收?，無法進(jìn)行追溯。而相關(guān)部門針對企業(yè)能耗的掌握，也是通過企業(yè)定期提供的耗能報(bào)表進(jìn)行采集，其時(shí)效性及準(zhǔn)確性也難以保證，不能有針對性地制定耗能管理政策，更好的為企業(yè)服務(wù)。因此，能管系統(tǒng)的建設(shè)，不僅能讓企業(yè)發(fā)現(xiàn)節(jié)能機(jī)會，制定節(jié)能方案，檢測節(jié)能效果，提升企業(yè)生產(chǎn)管理、計(jì)量管理的水平，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。也為相關(guān)部門宏觀能耗數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提供行業(yè)節(jié)能工作方向指引、推行能效對標(biāo)、簡化節(jié)能規(guī)劃和自查考核等提供數(shù)據(jù)支撐[1]。

2 能管系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)施

首先，要充分調(diào)研企業(yè)能源消耗及表計(jì)計(jì)量真實(shí)情況；根據(jù)重點(diǎn)用能車間和重點(diǎn)用能設(shè)備和企業(yè)的用能特點(diǎn)確認(rèn)所需要表計(jì)的數(shù)量和表計(jì)的功能；其次，根據(jù)現(xiàn)場勘查情況確認(rèn)表計(jì)型號、數(shù)量、安裝位置和網(wǎng)絡(luò)布線解決方案，需要說明的是，表計(jì)的配備數(shù)量可參照GB17167-2006 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》進(jìn)行。最后，在具體實(shí)施前要制定工程進(jìn)度和施工計(jì)劃，確定減少停電、停氣、停水的時(shí)間或制定不停電、不停氣、不停水的施工方案，減少施工給企業(yè)生產(chǎn)帶來的影響。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖為筆者在能管系統(tǒng)實(shí)踐建設(shè)中采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡單來說，可以分為三層：現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、應(yīng)用管理層。

現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于能源采集測量的各類型的儀表或傳感器，也是構(gòu)建能管系統(tǒng)必要的基本組成元素。在建設(shè)中，應(yīng)盡量統(tǒng)一采用一種或兩種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議進(jìn)行儀表的選型，目前市場上，多數(shù)的智能儀表都支持RS485接口Modbus通訊協(xié)議，建議盡量選擇支持該接口協(xié)議的儀表。

網(wǎng)絡(luò)通訊層是由串口服務(wù)器、無線模塊、DTU、企業(yè)局域網(wǎng)、協(xié)議網(wǎng)關(guān)等組成，是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁。圖示架構(gòu)中，現(xiàn)場設(shè)備層通過串口服務(wù)器，將串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，經(jīng)由局域網(wǎng)絡(luò)連接到協(xié)議網(wǎng)關(guān)，協(xié)議網(wǎng)關(guān)是將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲及協(xié)議轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到能管系統(tǒng)云服務(wù)器。對于不方便架設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測點(diǎn)，有兩種無線采集的解決方案：

一種是通過無線模塊，采用LoRa線性擴(kuò)頻無線通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳送到局域網(wǎng)中，其特點(diǎn)是支持遠(yuǎn)距離星型、低成本獨(dú)立快速組網(wǎng)，適合于1-20km，不易敷設(shè)線路的計(jì)量點(diǎn)位。

另 一 種 是 通 過 GPRS/CDMA DTU（Data Transfer unit） 將數(shù)據(jù)直接傳送到能管系統(tǒng)云服務(wù)器，用戶可根據(jù)需求選擇支持2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，其特點(diǎn)是功率小，設(shè)置簡單，快速組網(wǎng)，基本上沒有距離限制，缺點(diǎn)是運(yùn)營商會收取通訊流量費(fèi)用。適合分散、距離遠(yuǎn)，不易敷設(shè)線路的計(jì)量點(diǎn)位。

應(yīng)用管理層，能管系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，便攜式計(jì)算機(jī)、臺式電腦通過瀏覽器經(jīng)過鑒權(quán)后即可訪問，移動(dòng)終端如平板、手機(jī)等，可通過下載APP應(yīng)用，鑒權(quán)后訪問，系統(tǒng)打破了空間及時(shí)間的限制，用戶可隨時(shí)隨地了解能源使用情況[2]。

4 能管系統(tǒng)主要功能模塊

4.1 能源消費(fèi)管理模塊

本模塊可以實(shí)時(shí)采集和定期錄入企業(yè)的氣、 熱、 水、煤、 電、油等能源和耗能工質(zhì)的準(zhǔn)確信息，并有效整理儲存這些能耗數(shù)據(jù)，通過部門能耗、設(shè)備能耗、區(qū)域能耗的多維度統(tǒng)計(jì)以及同比環(huán)比分析，將企業(yè)的用能狀況以柱狀圖、餅狀圖、環(huán)狀圖、趨勢圖直觀的展現(xiàn)出來，可通過能量流圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢及追溯用能異常。

4.2 單位能耗水平識別評價(jià)模塊

該模塊主要是通過與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的對接，將產(chǎn)能數(shù)據(jù)與能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)分析、指標(biāo)管理、對標(biāo)分析、績效考核對企業(yè)能源利用情況進(jìn)行評價(jià)，找出存在的問題，指導(dǎo)企業(yè)不斷改進(jìn)。

4.3 事件告警和能耗預(yù)測預(yù)警模塊

該模塊除了具備設(shè)備掉線告警、設(shè)備用能超限告警外，通過有效掌握用能企業(yè)生產(chǎn)、消耗、購置、使用能源的情況，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析評價(jià)，同期值和限定值進(jìn)行比較，對能耗超標(biāo)部門或設(shè)備提出預(yù)警，達(dá)到能耗的預(yù)測分析功效。

4.4 能源使用情況信息報(bào)送模塊

該模塊除了日常常用的用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表外，可以按政府平臺的要求，生成指定格式的《能源利用狀況報(bào)告》，提升了報(bào)表的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

5 實(shí)施案例

某印刷企業(yè)，在引入能管系統(tǒng)前，能源管理工作存在以下一些難點(diǎn)：

（1）能源管理人員每月需要進(jìn)行人工抄表，抄完表后，人工再根據(jù)各能源部門或公司集中管理要求進(jìn)行分門別類的統(tǒng)計(jì)分析，整個(gè)抄表及統(tǒng)計(jì)過程工作難度和強(qiáng)度都很大，而且數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)效性差，人工統(tǒng)計(jì)極易出錯(cuò)。

（2）能源設(shè)備因?yàn)槭褂媚晗捱^久，可能造成跑冒滴漏的問題，比如：水網(wǎng)，以往是每月統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，之后才發(fā)現(xiàn)水設(shè)備出問題，但此時(shí)已經(jīng)造成水資源大量浪費(fèi)。

（3）每月統(tǒng)計(jì)都會發(fā)現(xiàn)能耗巨大，而無法發(fā)現(xiàn)能耗重點(diǎn)在哪里，原因是什么，導(dǎo)致能源管理工作無從下手，從而無法及時(shí)的采取有效措施處理，降低能耗。

（4）如何快速定位能耗異常，再通過技術(shù)或管理手段來降低無效能耗？

（5）企業(yè)投了大量資金做了很多節(jié)能技改，但是企業(yè)在每月的總用量上并沒有感覺有多少降低。用什么手段驗(yàn)證技改成效？

（6）想給各個(gè)部門設(shè)定能源管理目標(biāo)，但是因?yàn)槿狈σ罁?jù)，導(dǎo)致工作難以推進(jìn)，能源管理無從下手，能源管理水平難于提高。

以上這些問題的根本原因是因?yàn)槟茉垂芾砣藛T缺乏企業(yè)各用能單位、用能設(shè)備的能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，缺乏一套管理系統(tǒng)進(jìn)行分析。通過能管系統(tǒng)的建設(shè)，以上問題都迎刃而解：①數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，提高了時(shí)效性和準(zhǔn)確性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。②通過能量流圖，實(shí)時(shí)監(jiān)測能源流向，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源損耗，避免浪費(fèi)。③多維度的能源統(tǒng)計(jì)，讓管理人員輕松了解重點(diǎn)能耗設(shè)備、部門、區(qū)域，可以有針對性的采取措施，工作重點(diǎn)明確。④通過耗能指標(biāo)的設(shè)置，系統(tǒng)智能定位到指標(biāo)異常的設(shè)備或區(qū)域，結(jié)合相關(guān)傳感器采集的數(shù)據(jù)，為管理人員快速找出問題點(diǎn)，提供數(shù)據(jù)支撐。⑤利用能管系統(tǒng)中的節(jié)能分析工具，對節(jié)能技改設(shè)備前后能效進(jìn)行比較，為節(jié)能效果的評估提供依據(jù)。⑥通過單位能耗水平識別評價(jià)模塊的單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)分析、指標(biāo)管理、對標(biāo)分析、績效考核等工具，將能源管理目標(biāo)進(jìn)行分解，與績效考核掛鉤。因?yàn)橹笜?biāo)是建立在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，推進(jìn)落實(shí)績效考核的阻力大大降低，節(jié)能意識有了很大的提高，各部門的參與感也有了很大的提升[3]。

該企業(yè)能管系統(tǒng)建成后，能源管理水平有了明顯提高，各部門能耗監(jiān)管力度得到提升，隱性節(jié)能點(diǎn)得到挖掘，排除了用能安全隱患。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，建成后7個(gè)月為企業(yè)節(jié)省110萬元，能源消耗同比下降9.9%，產(chǎn)品單耗同比下降13.1%。收到非常好的成效。

6 結(jié)語

總而言之，能源在線監(jiān)控管理系統(tǒng)在企業(yè)節(jié)能降耗中的應(yīng)用，是企業(yè)在新形勢下面對市場競爭的有效措施，也是企業(yè)信息化建設(shè)和節(jié)能減排工作的有效結(jié)合，不僅能挖掘出企業(yè)的節(jié)能潛力、提升企業(yè)能源的利用率，更能在這個(gè)過程中提高企業(yè)管理水平，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。