淺談能耗管理系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用

在如今，以互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展迅速，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)蓬勃的勢頭。為實(shí)現(xiàn)對城市軌道交通用能設(shè)備進(jìn)行數(shù)字賦能，有效控制城市軌道交通運(yùn)營生產(chǎn)成本，需對供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等設(shè)備的能耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析，并實(shí)時掌控現(xiàn)場設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，通過相關(guān)監(jiān)控平臺進(jìn)行動態(tài)分析，以實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的智能化、數(shù)字化、精細(xì)化的管理。

1、系統(tǒng)軟件架構(gòu)組成及功能

能耗管理系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)視軌道交通現(xiàn)場能耗運(yùn)行情況，并可對能耗數(shù)據(jù)（水、電）、各類電力參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。為保證能耗參數(shù)監(jiān)視的實(shí)時性，能耗軟件人機(jī)界面設(shè)計(jì)采用C/S 架構(gòu)，系統(tǒng)軟件架構(gòu)自下而上為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、基礎(chǔ)服務(wù)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)展示層，如圖2所示為能耗管理系統(tǒng)軟件組成及功能。

2、應(yīng)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(xué)校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(wù)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(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。

現(xiàn)場設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

系統(tǒng)功能

平臺采用自動化、信息化技術(shù)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(shí)行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)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(qiáng)能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5.平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

大屏展示

用戶登錄成功之后進(jìn)入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標(biāo)、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點(diǎn)擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關(guān)信息。

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(jì)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)監(jiān)控

對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時能更快的掌握點(diǎn)位的報(bào)警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負(fù)載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。

• 能源實(shí)時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡(luò)圖、能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖等功能。

• 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進(jìn)行實(shí)時展示；當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗報(bào)警提示等；

• 配電圖：將配電房真實(shí)情況畫入配電圖，實(shí)時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

• 實(shí)時統(tǒng)計(jì)：實(shí)時統(tǒng)計(jì)工廠、車間、工序、設(shè)備的當(dāng)年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

• 數(shù)據(jù)展示：通過實(shí)時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設(shè)備的不同的能耗參數(shù)；

• 檢測：對能源報(bào)警信息進(jìn)行集中顯示，可以對報(bào)警閾值信息進(jìn)行相關(guān)處理操作，可以對報(bào)警參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置，當(dāng)能源參數(shù)越限報(bào)警，可提供報(bào)警重要性等級分類，具備APP推送、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音播報(bào)、系統(tǒng)彈窗等報(bào)警提示；

視頻監(jiān)控

接入攝像頭，實(shí)時掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

變壓器監(jiān)控

展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運(yùn)行模式。根據(jù)運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

儀表實(shí)時監(jiān)控

展示各個水電氣儀表的實(shí)時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

能源中控

將所有有關(guān)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(shí)現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

用能統(tǒng)計(jì)

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(shè)備、班組、分項(xiàng)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(jì)、同比、環(huán)比分析、實(shí)績分析，折標(biāo)對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費(fèi)。

成本分析

統(tǒng)計(jì)各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)（工廠、車間）的當(dāng)年、季度、月、周、日各類能源消耗費(fèi)用，其中電包括峰電量、峰電費(fèi)、谷電量、谷電費(fèi)以及平均電量和平均電費(fèi)。

產(chǎn)品單耗統(tǒng)計(jì)

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(jìn)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(biāo)對標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

運(yùn)行監(jiān)測

系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)備及工藝運(yùn)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(yùn)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(guān)能源用量。

自定義能耗報(bào)表

用戶可通過自定義報(bào)表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報(bào)表，查看企業(yè)各個節(jié)點(diǎn)的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報(bào)表，支持導(dǎo)出報(bào)表。

9.16分析報(bào)告

以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。

9.17能耗設(shè)備用能

監(jiān)控耗能設(shè)備運(yùn)行、停機(jī)及異常狀態(tài)，及時解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

9.18線損分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個節(jié)點(diǎn)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(fèi)的問題，提醒用戶及時進(jìn)行干預(yù)。

9.19碳排放管理

按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合減排指標(biāo)實(shí)現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警，提升區(qū)域減排水平，促進(jìn)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

9.20電能質(zhì)量監(jiān)測

實(shí)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(biāo)，避免被罰款和設(shè)備出現(xiàn)故障。

9.21運(yùn)維管理

系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計(jì)劃、派工、消缺、報(bào)修、派工等設(shè)備運(yùn)維管理，方便運(yùn)行管理人員的制定巡檢計(jì)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(jìn)行故障報(bào)修、跟進(jìn)維修進(jìn)度，滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。

9.22報(bào)警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實(shí)現(xiàn)電參量異常報(bào)警、電氣火災(zāi)隱患報(bào)警、能耗超標(biāo)報(bào)警、限電報(bào)警等，幫助企業(yè)提前預(yù)警，避免發(fā)生火災(zāi)事故和被罰款導(dǎo)致用能成本過高。支持分級分類報(bào)警，可對報(bào)警進(jìn)行派發(fā)與閉環(huán)處理。

9.23能耗抄表

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(xiàng)。

9.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內(nèi)各個拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項(xiàng)。

9.25容需量報(bào)表

提供容需量報(bào)表，實(shí)時展示容量需量價(jià)格的變化情況，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)容改需，降低基本電費(fèi)。

9.26復(fù)費(fèi)率報(bào)表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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。

9.27文檔管理

對國標(biāo)、能源管理制度、能源指標(biāo)體系等文件進(jìn)行歸檔，可快速查詢相關(guān)文檔。對儀表臺賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

9.28 3D可視化大屏

對場景進(jìn)行虛擬仿真，展示各區(qū)域運(yùn)行及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)分層預(yù)覽、轉(zhuǎn)場展示、風(fēng)格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點(diǎn)位的自定義綁定。

9.29 3D子系統(tǒng)

對各動力子系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)及能源消耗情況，可實(shí)現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。

9.30工業(yè)組態(tài)

可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設(shè)備運(yùn)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)。

9.31自定義駕駛艙

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(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。

9.32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對系統(tǒng)的項(xiàng)目、探測器、設(shè)備型號、電參量、節(jié)點(diǎn)、能源、公示、及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置、修改、刪除等管理、進(jìn)行用戶添加和授權(quán)管理、合同管理。

9.33手機(jī)APP

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(shè)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(biāo)、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。