能耗在线监测系统在江阴港口集团办公楼中的应用

江苏江阴港港口集团股份有限公司 鞠宁安科瑞电气股份有限公司 王晓明

能耗在线监测系统在
江阴港口集团办公楼中的应用

江苏江阴港港口集团股份有限公司 鞠宁
安科瑞电气股份有限公司 王晓明

介绍了江阴港港口集团有限公司新建办公楼能耗在线监测系统的系统结构、数据采集及系统软件的功能实现。通过对各办公室空调、照明与插座用电进行分析处理，把分析处理结果通过表格、图片等方式进行公布。企业管理人员可通过该系统平台，建立健全企业节能管理制度，约束各用能单位的能源消耗，提高企业办公的运行能效。

办公节能；用能管理；能耗监测；港口；数据采集

能源消耗是企业生产成本中重要的可控部分，降低能源消耗是企业降低生产成本的重要途径。随着社会的不断进步和科学技术的不断发展，节能技术和装备如高效锅炉窑炉、电机及拖动设备、余热余压利用装备、节能仪器设备等已广泛应用于企业生产工序的各个环节。生产型企业的办公管理能源消耗量（主要为耗电量）也是其能源消耗的重要组成部分，但因其占能源消耗总量的比重不大，在企业节能改造实施过程中往往被忽略。如果在企业办公建筑中建立能源监管体系，通过计算机等辅助手段将能耗分类计量，就可发现高能耗点和不必要的能耗消耗量，在此基础上加强用能考核管理，往往可以起到事半功倍的效果。

本文结合江阴港港口集团股份有限公司5号码头新建办公楼能耗（电能）在线监测系统，对生产型企业如何建立有效的办公管理用能监测进行了详细介绍。

1 配电情况及建设目标

江阴港港口集团股份有限公司5号码头新建办公楼为三层办公楼，该楼电源总进线由码头5#变电所0.4kV配出回路引入至总配电箱。总配电箱位于一楼网络机房外间，设总开关、各楼层总开关，再采用放射式与干状式混合的配电模式将电源引至各办公室。各办公室均设单独的PZ30配电箱，为便于电能的消耗分类，电源引入各办公室后分配为空调用电和照明插座用电。如下图所示为该办公楼三楼各办公室的分布示意：

系统建设方和承建方经充分讨论，认为该能耗在线监测系统应实现如下目标：

（1）各办公室的用电按空调用电、照明插座用电分别计量，实现能耗波动幅度跟踪，实现能耗的准确预测；

（2）将各办公室用电按部门进行汇总统计，并以帮图、曲线等多种形式展示，实现能耗监测，避免不合理能耗；

（3）可建立用电标杆值，对超额用电或非正常用电等起到提示作用，实现能耗标准化管理，形成具有推广性的标准规范；

（4）系统建成后能于局域网内电脑查看该系统的展示数据；实现能耗量化分析、能耗管理流程化和精细化管理，节能效果评估，实现对节能改造措施的全面管理。

2 系统组网结构设计实现

依据新建办公楼的配电情况和办公室分布情况，能耗在线监测系统建设采用分层分布式结构，系统包括：站控管理层、网络通讯层、现场设备层。系统网络结构如图2所示：

图1 办公楼三楼各办公室分布示意

图2 系统网络结构图

管理测控层是针对系统的使用和维护人员的人机交互窗口，也是系统的最上层部分。在该能耗在线监测系统的建设中，配置了数据服务器用以采集、存储与处理各回路耗电信息、Web服务器将友好的人机界面通过互联网展示给使用者，并设置了用于系统日常维护的工程师工作站。

通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成，是数据信息交换的桥梁。在该项目方案中通讯控制层配置1台8端口数据采集器，考虑到通讯可靠性及防雷等因素，配置串口隔离设备。1～3楼层按东西侧分别引一根RS485总线，连接位于各办公室的单相计量表计至串口服务器，通讯总线采用屏蔽双绞线（RVSP2×0.75），穿Φ25管沿墙壁铺设至各房间。

现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。为建立用电分项计量体系，在本项目方案设计时即为每个办公室的PZ30箱内安装两只单相一次接入导轨式电能计量表，分别计量该办公室的空调用电和照明插座用电。基于该设计方案，办公楼1楼层16个办公室配置32只单相计量表计、2楼层17个办公室（含会议室）配置34只单相计量表计、3楼层17个办公室（含会议室）配置34只单相计量表计、总配电箱配置4只三箱计量表计。

3 系统功能设计实现

能耗在线监测系统围绕系统建设目标，设计了以下软件功能：

（1）用电回路清晰的计量体系结构

江阴港港口集团办公楼共有三层，能耗系统在办公楼总进线、各楼层、各办公室分别安装了两个电能表，分别用来计量空调用电和照明插座用电，结合4只用电总表，整个系统共设置了104个计量点，建立了覆盖整个办公楼的用电计量体系。系统软件中建立了计量体系展示功能，如图3所示，系统使用人员通过该功能界面可一目了然的了解该办公楼的配电层次分级情况。

图3 计量体系展示

（2）电能管理ERP

系统管理或维护人员可以通过用电回路信息维护功能配置用电支路的名称、用电类型（空调用电、照明插座用电）、所属部门、电能表类型等信息，该功能使得系统可以对各用电回路的用电量自动按部门进行统计，可对管理用电按部门划分，建立类似于财务ERP的电能管理ERP分配功能。该功能便于办公室所属部门的变更等信息变化时系统的维护工作。配置界面如图4所示。

图4 用电回路信息维护

（3）用电展示与能耗排序

系统主界面可直观的以数据和棒图形式显示该办公楼当月用电、上月用电、当年用电、上年同期用电电能消耗总量、当月每日空调耗电量结合气温变化的趋势、当月照明插座耗电量的平均值与变化对比趋势、各部门当月耗电量的排名情况，企业节能办或企业管理人员通过该界面可直观了解企业用电消耗概况。如图5所示。

图5 系统展示画面

（4）节能潜力挖掘——非工作时段用电分析

该电能管理系统软件具备逐日显示各回路的用电情况的功能，并且将非工作日用电以蓝色柱体区别显示，并标定日耗电平均值线，如某日用电明显高于平时正常用电，则可通过系统的用电回路逐时分析查找耗电点，进行必要整改，防止非正常耗电情况的发生。如图6回路逐日用电棒图趋势和图7某回路逐时用电分析趋势。

（5）分时段电能管理

电能管理系统可根据供电局电费标准于软件中设置峰、平、谷的时段和费率，也可根据客户的实际情况设置工作和非工作时间段，通过能耗系统可以找到各回路非工作时间的不合理用电，通过奖惩措施使员工养成下班后及时关闭用电设备的习惯，如图8峰、平、谷时段耗电展示。

图6 回路逐日用电棒图趋势

图7 某回路逐时用电分析趋势

图8 峰、平、谷时段耗电展示

（6）建立绩效考核措施

办公楼主要用于行政办公，系统根据客户要求将各个办公室划分到每个部门，系统自动完成部门用能的统计与分析，并可于系统信息维护中录入部门人员数量、各部门建筑面积等信息，并按综合耗电量、人均耗电量、单位面积耗电量进行综合排名分析，并可对各部门、办公室进行耗电限量信息录入，当耗电量接近或高于限值时，自动弹出提示信息，如图9为部门综合耗电量排行。

（7）用电量统计报表

图9 部门综合耗电量排行

系统软件自动采集并按部门生成用电量月报表，该报表可提交财务或自动转入财务ERP系统，便于各部门的独立核算，如图10用电量月报表。

图10 用电量月报表

用能管理考核单位通过以上软件功能的实现，合理的制定了各部门的用电标杆值，并将用电量以财务数据反馈至各部门，建立了有效的用能管理考核制度。通过系统的建设和制度的建立，使企业管理办公人员节能意识大大提高，有效的节约了企业管理办公能源消耗。

4 结束语

企业管理办公能耗在线监测系统的设计主要是结合信息技术建立一套符合用户实际需求的计算机辅助管理软件，系统软件通过数据实时采集与自动存储，得到用电过程的原始数据；通过功能设计与实现，对数据的优化与整合，并以友好直观的人机界面展示给企业管理人员，对其用电管理模式的改进提供数据支撑，建立用电考核机制，从而实现办公用电的科学化管理。

[1] 任致程, 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京: 中国电力出版社. 2007.

[2] 姜海涛, 赵月. 需求侧负荷管理系统建设分析[J]. 华北电力技术, 2006 (10) : 20-22.

[3] 岳明. 用户侧电能管理系统及其应用[J]. 电力需求管理, 2013 (15) 5.

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[新闻]

2013年仪器仪表行业持续增长

资料显示，2013年1~10月我国仪器仪表行业营销增长15.5%，同比增长6.8%，远高于制造业的发展速度，预计全年产销可高达18%，该行业发展持续向好。在快速发展的同时，一些矛盾也越加凸显，并呈现出一些新的行业现象。

发展现状

虽然仪器仪表行业产值在GDP中所占比例较小（在美国约为4%，我国接近1.5%），但现代仪器仪表的应用领域，已经涉及到“农轻重、海陆空、吃穿用”，无所不包，发展潜力非常巨大。

数据显示，近几年来，我国每年从国外进口的先进仪器设备价值超过5千亿人民币。可以看到，对高端设备的需求仍在不断增长。

尽管如此，一些包含高端技术或涉密的仪器设备却无法进入中国。目前我国仪器仪表行业存在的问题主要表现在科技含量低、创新能力差、产品质量与可靠性低、国际市场竞争力低等。这种局面迫使国内的仪器仪表企业必须改变原来的研发模式，向研发生产高端分析仪器的方向发展。

根据《仪器仪表行业“十二五”发展规划》，中国的仪器仪表行业将在未来5年里以中高端产品市场为目标，大力加强设计、制造和质量检验能力，使国产产品稳定性和可靠性得到大幅度提高。

然而，在发展过程中也逐渐凸显出了一些新的问题。一方面，工业自动化领域的进步大多集中在流程工业用测控装备，而适用于离散工业用的传感器、控制器、伺服系统、管控软件等基础薄弱、发展缓慢，这将严重影响我国制造业自动化、数字化、智能化的发展。另一方面，科学仪器因为量小、技术难度大，而国外的产品技术和应用成熟度高，除个别品种外，国内的高档产品研发少有突破性进展。

新现象

此外，仪器仪表行业还呈现出了一些新现象。

一、重视专利。据权威报告显示，近五年来仪器仪表专利持续累积数量年均增长27.7%，呈现快速增长态势。

二、电子商务成发展方向。专家预计，未来五年我国仪器仪表行业应用电子商务开拓市场，将成为行业持续发展的主流趋势。

第三，在某些具体的行业应用领域，一些新式设备广受青睐，需求潜力巨大。比如在稀土钕铁硼行业，因为产品体小量轻，质检问题较为严重，自动检测设备因为可替代大量质检工人，变成了“抢手货”。与此同时，一些研发型企业也增长迅速，例如研发“钕铁硼工件尺寸外观检测设备”的北京领邦仪器公司，连续投产的检测设备均已交付使用，因为供不应求，设备供货期已经排到了2014年3月。

仪器仪表行业对国民经济的发展起到了重要的推动作用，发展前景不容小视。2008年受经济危机影响导致订单量减少，经过近几年的恢复和发展，今年可谓“春暖花开”，多数企业发展势头强劲。预计未来几年，这种发展态势还将继续保持。