浅析能耗远程在线监测系统在工业节能中的应用
时间：2023-11-22 阅读：428
摘要：为保证企业实现节能减排目标，设计和使用远程在线监测系统势在必行。远程在线监测系统是基于传感器与网络技术的优势，在企业区域各个位置针对性安装传感器，对实时数据进行采集、编码传输到远程管理系统。远程管理系统对采集的数据进行分析，计算出生产性能指标指导运行人员优化运行。
关键词:工业；远程；在线；监测系统；技术
0引言
随近年来，我国工业化、城镇化进程明显加快，消费结构快速升级，对能源需求旺盛，经济发展与环境保护矛盾突出。提高能源利用率，在环境友好的情况下进行社会发展已成为国家“十三五”发展规划，到2020年，国内生产总值能耗比2015年下降15%，能源消费总量控制在50亿tce以内，节能减排工作任重道远。
1远程在线监测技术应用现状
目前，远程在线监测技术的应用仍有一定的局限性，在燃油、燃气等企业还未有效全面铺开，尚未
全面涵盖到地方政府监督管理层，且未专门针对既有锅炉等设备特性进一步深化与集成创新。因此，深入探究工业远程在线监测系统具有十分重要的现实意义。
2解决方案
2.1数据采集层面
采用MODBUS通讯协议完成对能耗数据的采集，将数据以压缩加密方式通过网络传输到能耗在线监测预警平台数据第二级为能耗系统（见图1）。
2.2数学分析层面
运用大数据、云计算及建模技术解决系统数据量大、运算逻辑复杂、预测不准等问题。对系统数据量，首先要解决存储问题，然后是查询、检索及加工（处理）等。远程在线监测系统包含一系列大数据处理工具和方法，通过对数据的研究，将发现的问题和规律应用到相关领域。此外，云计算技术也将改变整个信息产业的生态环境，如基础设施、计算机、网络设备、及软件等。
2.3统一平台层面
系统基于管控一体化信息平台，采用分布式部署方式。在整体需求的基础上，对系统业务功能及核心数据进行统一规划，以达到结构清晰和易于扩展。在设计中，遵循实用可行、适用易用、安全可靠、先进成熟、可扩展、可移植的原则，保证系统安全、稳定、有效运行，同时满足未来扩展需求。在功能方面，采用微服务方式，包括:能耗动态监管、能耗水平识别及评价、重点用能企业能效对标分析、重点用能企业节能分析及考核、城市能源预测及预警、决策支持及专家智能等。此外，系统还提供了报表分析、计算引擎、模型分析等十多种支持工具，以便能源数据的管理和分析。
3远程在线监测系统在某重点用能企业中的应用
3.1现场调研
公在安装远程在线监测系统前，生产监视由仪表完成，数据采集来自人工的按时段抄表；缺乏分析工具，使所获数据不能反映当前能源消耗状况、不能预测未来消耗趋势、不能支持优化运行。
3.2系统设计及实施
针对调研结果，远程在线监测系统的设计以现场数据采集为起点，向上依次包括数据传输层、数据存储层、支撑平台层、应用层和展示层。清晰的层次结构满足了企业的需求，保证了后续的扩展性，见图2。
3.3项目培训、交付和运行维护
项目完成后，建立项目验收文档，由专家团队进行验收。验收内容包括项目过程文档、系统设计文档、系统测试文档等。项目验收合格后移交后期维护及技术服务工作给远程在线监测系统供应商。依托完整的运维体系，服务团队实现7×24h不间断服务，保证系统问题在15min内响应、2h内出具解决方案。同时，服务团队对系统运行状态进行监控，做到提前发现问题并及时解决，保证系统稳定运行。
3.4系统应用成效
1）实现静态监管转为动态监管通过建立标准化能耗采集监测体系，规范采集工作操作流程：对接入监测的数据进行规范处理，确保能耗在线监测数据的有效性，从而对生产过程及时优化和调整，保证节能*大化。
2）实现单一部门管理转为联合办公管理通过远程在线监测系统，以能耗为重点，录入建筑、生产线、办公区域等能耗数据，实现数据共享，为企业节能减排、整体规划提供支撑，提高厂区各职能部门办公效率，降低监管成本。
3）实现由强制执行转为主动引导建立公共服务平台，实现用能单位、节能服务公司及员工的紧密连接：通过平台发挥节能减排激励作用和示范效应，引导企业及员工提升能源利用效率、加强用能管理。
4）实现事后分析转为预测分析在获取重点区域、生产线、能源使用、消耗、配置及调度情况的基础上，对历史能耗数据进行挖掘，并利用大数据技术对全厂能源日平均消费量趋势进行分析，从而对库存周转情况进行监督，如储备预警等。采用大数据技术、系统计算及模型优化，对能源消耗趋势进行准确预测，提前掌握行业、区域能源消费趋势，从而提前布局管控政策，保证节能高效、准确执行。
5）实现电平衡、水平衡实时动态分析通过对电、水、气、汽等开展能源平衡测试，及时发现耗能异常问题：系统通过饼图、柱状图等对能耗数据进行统计，对用能情况进行分析，通过能源平衡测试及在线监控，发现重点耗能，以挖掘潜力，缓解企业节能减排压力。
4Acrel-EIOT能源物联网云平台
（1）概述
Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。
该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。
（2）应用场所
本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。
（3）平台结构
（4）平台功能
◆电力集抄
电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。
变压器监控
配电图
◆能耗分析
能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。
能耗概况
◆预付费管理
1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；
3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；
4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；
6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。
预付费看板
◆充电桩管理
通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。
充电桩看板
◆智能照明
智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。
监控页面
◆安全用电
安全用电采用第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。
◆智慧消防
通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。
（5）系统硬件配置
分类 | 产品型号 | 产品功能 |
无线测温 | ARTM-Pn | 可监测电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能，可接收60个无线温度传感器温度 |
ATC600 | ATC600有2种工作模式：终端(-C)、中继(-Z)，可根据项目布局选择配置。可接收240个无线温度传感器温度 | |
光伏监控 | AGF | 光伏电池串开路报警，可以配合组串电压进行综合判断；带3路开关量状态监测，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态；一次电流采用穿孔方式接入，安装方便，安全性高；测量元件采用霍尔传感器，隔离测量*大电流20A；电压测量功能可测量母线电压*高DC1500V |
电力监控 | AEM96 | 三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、*大需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史极值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出 |
APM系列 | 全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及*大需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月极值和上月极值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。 | |
预付费 | DDSY | 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率*大需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。 |
DTSY | 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率*大需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。 | |
智能抄表 | ADL200 | 单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。总电能计量（反向计入正向），3个月历史电能数据冻结存储；8位段式LCD显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能2级。 |
ADL400 | 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。（正、反向）有功、无功电能计量；A、B、C分相正向有功电能计量；2-31次谐波电压电流；12位段式LCD显示、背光显示，电能精度0.5s级。 | |
ADW210 | 4路三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；*大需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持12路开关量输入4路开关量输出；支持12路测温4路剩余电流测量；有功电能精度1级。 | |
ADW300 | 三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率极值记录；*大需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持4路开关量输入、2路开关量输出；支持4路测温；支持1路剩余电流测量；支持本地显示及按键设置；有功电能精度1级。 通讯方式：支持RS485通讯、Lora无线通讯、4G通讯；WIFI通讯 | |
直流电能表 | DJSF1352 | 1.精度：1级或0.5级，带±12V电压输出用于霍尔传感器供电 2.测量：电压、电流、功率、正反向电能，支持双路计量。 |
电气安全 | ARCM300-Z | 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，2 路开关量输入，支持断电报警上传 |
AAFD-DU | 监测故障电弧、漏电、温度 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出 | |
充电桩 | ACX系列 | 充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 支持投币、刷卡，扫码、免费充电， |
AEV_AC007 | 额定功率7kW,单相三线制，防护等级IP65,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方式：4G、蓝牙、Wifi | |
智慧照明 | ASL200 | 遥控输出 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出 |
5结论
“面向典型重点用能企业能耗在线监测平台”的建设是信息化与节能工作相结合的可行方式，能
有效提高企业能源利用率，挖掘企业节能潜力，对提高企业科学管理水平具有战略意义。
参考文献
[1]何召辉，罗孝美，孙翼.能耗远程在线监测系统在工业节能中的应用
[2]国务院.“十三五”节能减排综合工作方案[Z].2015.
[3]观研天下.2018年中国合同能源管理市场分析报告—行业深度调研与发展趋势预测[Z].2018.
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.