能耗远程在线监测系统在工业节能中的应用

2019-09-03何召辉罗孝美

上海节能 2019年8期

何召辉罗孝美孙翼

上海航天设备制造总厂有限公司

0 前言

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策略和社会共识。根据国家“十三五”发展规划，到2020年，全国万元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中心服务器。由于数据采集具备断点续传功能，保证了采集数据的实时性和可靠性。企业内部采用二级采集方式：第一级面向各级生产系统，第二级为能耗系统（见图1）。

图1 数据采集方式

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，云计算技术也将彻底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

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。

图2 能源在线监测系统设计框架

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，保证节能最大化。

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。