任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

[摘要]煤礦企業(yè)在為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供核心動(dòng)力的同時(shí)也消耗著大量能源。“雙碳"目標(biāo)這一國家戰(zhàn)略給煤礦企業(yè)生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)，也為其技術(shù)升級、節(jié)能增效提供了機(jī)遇和驅(qū)動(dòng)力。能耗“雙控"是實(shí)現(xiàn)“雙碳"目標(biāo)的必由之路，而對煤礦企業(yè)能耗及碳排放情況進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測、精細(xì)管理、科學(xué)決策是實(shí)現(xiàn)能耗“雙控"、節(jié)能增效的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]高能耗；能耗雙控；大數(shù)據(jù)采集；能耗核算；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

引言

根據(jù)《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》規(guī)劃部署的碳達(dá)峰、碳中和路線，各行業(yè)相繼提出碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)和實(shí)施方案，“30、60"也成為了煤炭等能源生產(chǎn)企業(yè)的指導(dǎo)目標(biāo)?！蹲匀毁Y源部煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范》要求各礦企應(yīng)建立礦山生產(chǎn)全過程能耗核算體系，通過采取節(jié)能減排措施，控制并減少單位產(chǎn)品能耗、物耗、水耗，減少“三廢"排放。陜西省發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境廳也要求各礦企按照《陜西省綠色礦山管理辦法》《關(guān)于推進(jìn)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》提升能源統(tǒng)計(jì)監(jiān)測能力，健全能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測和計(jì)量體系，加強(qiáng)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。

一、概況

陜西煤業(yè)《“雙碳"工作行動(dòng)方案（暫行）》等文件中要求：各單位要提高節(jié)能管理信息化水平，要全面開展能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)用信息化手段推動(dòng)環(huán)保和能源管理與節(jié)能降耗工作，深挖生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排空間，確保階段性節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合陜西煤業(yè)要求，以行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀為背景，以各礦需求為切入點(diǎn)，以切實(shí)解決問題為目標(biāo)，同時(shí)響應(yīng)國家相關(guān)政策，開發(fā)節(jié)能環(huán)保能耗在線監(jiān)測管理平臺(tái)，幫助企業(yè)對能耗情況進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測、精細(xì)管理，對污染排放情況，及時(shí)進(jìn)行污染預(yù)防，避免超標(biāo)排放，滿足各類環(huán)保要求，提高運(yùn)維工作效率，逐步實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)[1]。煤礦企業(yè)生產(chǎn)本身是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，生產(chǎn)鏈條長，耗能設(shè)備多，耗能種類多，產(chǎn)生的工業(yè)“三廢"多。當(dāng)前煤礦企業(yè)側(cè)重于對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化改造，對能耗監(jiān)管投入略顯不足。本文就是基于礦區(qū)實(shí)際情況，構(gòu)建一套全面的能耗監(jiān)管系統(tǒng)，通過本系統(tǒng)的實(shí)施，對全礦區(qū)的所有能源數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、計(jì)量、管理、分析、預(yù)測，構(gòu)建全礦各部門、各能耗設(shè)備的水、電、熱量、柴油等能源記錄數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)庫，并把相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至股份公司以及省市平臺(tái)。

二、研究方向及內(nèi)容

2.1能耗單元的實(shí)時(shí)計(jì)量統(tǒng)計(jì)管理本研究將實(shí)時(shí)采集各級用能單位或高耗設(shè)備能耗信息，自動(dòng)完成計(jì)量、記錄、統(tǒng)計(jì)及定制報(bào)表等功能。對全礦區(qū)用能情況按照高耗能設(shè)備、重要工序、辦公樓宇、各級用能單位進(jìn)行分層管理[2]。

2.2構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，實(shí)時(shí)預(yù)警

重點(diǎn)設(shè)備、重要工序、各級用能單位，結(jié)合有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字化能耗以及能效模型，進(jìn)行同比、環(huán)比及對標(biāo)分析，實(shí)現(xiàn)能耗預(yù)警。

2.3建立節(jié)能技改數(shù)據(jù)支撐

基于長期的能源能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終形成能源大數(shù)據(jù)診斷報(bào)告，結(jié)合全礦區(qū)重點(diǎn)生產(chǎn)工藝，為中長期節(jié)能技改方案提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和決策支撐。

2.4建立能耗管理指標(biāo)依據(jù)

在精細(xì)管理、降耗提效的方針下，為煤礦企業(yè)管理建立健全能耗量化管理數(shù)據(jù)的依據(jù)[3]。

2.5能耗管理決策分析

通過一定時(shí)間的數(shù)據(jù)累積，從不同角度對能源消耗情況進(jìn)行分析預(yù)測，提供防止能源浪費(fèi)、降低能耗、合理規(guī)劃使用能源的決策支持。

2.6系統(tǒng)管理與信息發(fā)布

全面、快速、準(zhǔn)確地提供各種能耗數(shù)據(jù)信息，可通過智能化綜合管控平臺(tái)統(tǒng)一發(fā)布。

2.7各類平臺(tái)對接

可提供相對應(yīng)接口，實(shí)現(xiàn)與省能管平臺(tái)無縫對接。

3系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)采用分散采集、綜合監(jiān)控、集中管理的模式。系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循可靠性、先進(jìn)性、兼容性、規(guī)范性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等原則。

能耗數(shù)據(jù)采集原則為：各類能源總關(guān)口，即一級用能單位必須配置。-在能耗統(tǒng)計(jì)分析中具有重要意義的用能單位或設(shè)備。在數(shù)據(jù)接口開放的情況下，計(jì)量數(shù)據(jù)盡量從現(xiàn)有系統(tǒng)中采集，降低投資成本[4]。

3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

能耗在線監(jiān)測管理系統(tǒng)監(jiān)測點(diǎn)分布在礦區(qū)范圍內(nèi)不同地點(diǎn)，分布范圍廣且分散?；谝陨咸攸c(diǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu)，以光纖環(huán)網(wǎng)為骨干網(wǎng)（部分使用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)）、星型電氣連接各個(gè)子系統(tǒng)，系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線或I/O方式連接檢測設(shè)備。系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式。管理層應(yīng)用服務(wù)器通過以太網(wǎng)交換機(jī)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，通過與信

息管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)，支持和股份公司能耗平臺(tái)、省市監(jiān)管平臺(tái)，礦區(qū)綜合管控平臺(tái)無縫對接，支持遠(yuǎn)程客戶瀏覽訪問。系統(tǒng)管理層根據(jù)礦測能耗監(jiān)測和管理需要，分別實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、計(jì)算，提供能耗統(tǒng)計(jì)、能耗預(yù)警、同比/環(huán)比分析、能流圖、能源看板、能源報(bào)表等業(yè)務(wù)功能模塊，另外，還有系統(tǒng)管理、信息設(shè)置、能源系統(tǒng)建模等系統(tǒng)功能模塊的開發(fā)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)同股份公司平臺(tái)以及省平臺(tái)的無縫對接。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)及功能圖2系統(tǒng)軟件體系架構(gòu)圖

能耗在線監(jiān)測管理子系統(tǒng)從全礦組織架構(gòu)、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、重點(diǎn)能耗設(shè)備角度、分別進(jìn)行能源數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、計(jì)算，為管理人員提供能耗統(tǒng)計(jì)、能耗預(yù)警、同比/環(huán)比分析、能耗分析、對標(biāo)分析、能流圖、能源看板、能源報(bào)表等業(yè)務(wù)功能模塊，另外，還有系統(tǒng)管理、信息設(shè)置、能源系統(tǒng)建模等系統(tǒng)功能模塊。邊緣數(shù)據(jù)采集層：主要完成各類能耗數(shù)據(jù)和有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)采集。邊緣采集器向下需要支持常見的工業(yè)通信接口和協(xié)議，向上需要支持云平臺(tái)數(shù)據(jù)通信協(xié)議[5]。數(shù)據(jù)平臺(tái)層：主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分類、計(jì)算等。業(yè)務(wù)應(yīng)用層：主要完成各種能源信息的統(tǒng)計(jì)、分析，包括能耗統(tǒng)計(jì)、能耗分析、能耗預(yù)警、對標(biāo)分析、綜合報(bào)表管理、數(shù)據(jù)查詢等。

四、系統(tǒng)主要功能

4.1信息管理層主要功能如下

計(jì)劃調(diào)度。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備及備件計(jì)劃管理。提供與陜煤股份層系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對接。能效管理。滿足企業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)能效管理。設(shè)備管理。滿足企業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理。主要包括生產(chǎn)設(shè)備及計(jì)量設(shè)備基礎(chǔ)信息、運(yùn)行信息、操作記錄、預(yù)警、故障等管理。

動(dòng)力指標(biāo)管理。主要包括動(dòng)力控制指標(biāo)的管理。綜合報(bào)表管理。可以根據(jù)企業(yè)需求，自動(dòng)生成所需的報(bào)表，也可根據(jù)自身需求定制頁面和編輯報(bào)表。報(bào)表主要包括能源動(dòng)力相關(guān)的各類制式報(bào)表，包括各類生產(chǎn)及消耗報(bào)表等。綜合管理。主要包括平面管理、流程管理、制度管理、資料管理、用戶管理、權(quán)限管理、交接班管理、生產(chǎn)管理、幫助管理等。

WEB發(fā)布。實(shí)現(xiàn)能源管理的信息共享。

4.2集中監(jiān)控層主要功能如下：

動(dòng)態(tài)圖形監(jiān)控：設(shè)置動(dòng)態(tài)工藝流程畫面及單臺(tái)主機(jī)流程畫面，圖形動(dòng)畫顯示，實(shí)時(shí)顯示各工位號參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對于涉及面比較廣的子系統(tǒng)，可以設(shè)置多個(gè)畫面。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控：在工藝流程畫面顯示數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)柵格形式匯總實(shí)時(shí)顯示各工藝參數(shù)，設(shè)備狀態(tài)，柵格底色應(yīng)根據(jù)所顯示數(shù)據(jù)的歸屬分類不同而加以區(qū)別，做到一目了然，以便于操作人員集中監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)。遠(yuǎn)程操作：對所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，通過鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備（啟/停）、電動(dòng)閥（開/閉）進(jìn)行操作，根據(jù)權(quán)限設(shè)密碼保護(hù)。預(yù)警及報(bào)警功能：有關(guān)參數(shù)超限報(bào)警及設(shè)備故障報(bào)警，發(fā)出聲光提示，可實(shí)時(shí)指令打印，有中文提示并自動(dòng)記錄。報(bào)警根據(jù)緊要程度、事故等級區(qū)別對待，通過不同的報(bào)警提示音和顏色加以區(qū)別。并設(shè)立維修模式，保障在維修、檢測狀態(tài)下，可以關(guān)閉自動(dòng)報(bào)警功能。實(shí)時(shí)趨勢圖：實(shí)時(shí)顯示各工藝參數(shù)的變化趨勢，如流量、溫度、壓力、電流、頻率等，有助運(yùn)行操作人員和管理人員實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)工藝參數(shù)變化情況；報(bào)表：設(shè)班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)，分別按分類報(bào)表及匯總報(bào)表并實(shí)時(shí)打印，報(bào)表設(shè)置可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整功能，可根據(jù)實(shí)際需要和臨時(shí)變動(dòng)，隨時(shí)對報(bào)表數(shù)據(jù)的篩選和計(jì)算公式、函數(shù)參量進(jìn)行調(diào)整。數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、記錄和發(fā)布：系統(tǒng)具有各種工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、計(jì)量數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、記錄功能。各種信息按照不同功能要求分別寫入實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫或管理數(shù)據(jù)庫，供能源管理系統(tǒng)軟件使用。系統(tǒng)監(jiān)控畫面和相關(guān)

信息可以通過WEB方式發(fā)布，以便于管理人員通過網(wǎng)絡(luò)訪問和遠(yuǎn)程瀏覽。系統(tǒng)管理：統(tǒng)一管理操作人員、維護(hù)工程師、能源管理人員等相關(guān)人員的安全操作權(quán)限，以保證本系統(tǒng)的安全保密性，防止非法用戶對生產(chǎn)控制和重要數(shù)據(jù)的侵害；能源管理系統(tǒng)通過開放的以太網(wǎng)OPC標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)與其它管理系統(tǒng)的集成。

五、平臺(tái)介紹

5.1安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

  安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動(dòng)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(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等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)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

5.2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)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺(tái)通訊，平臺(tái)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(tái)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(dòng)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(chǔ)，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(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)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(tái)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(tái)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：

5.4工業(yè)企業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能

  平臺(tái)采用自動(dòng)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(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實(shí)時(shí)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)。

（1）平臺(tái)登錄

  在瀏覽器打開云平臺(tái)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。

（2）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。

（3）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)。

（4）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(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)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(shí)監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。

  實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)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(shí)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；

（5）視頻監(jiān)控

  接入攝像頭，實(shí)時(shí)掌控企業(yè)內(nèi)實(shí)際情況。

（6）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。

（7）儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控

  展示各個(gè)水電氣儀表的實(shí)時(shí)參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。

（8）能源中控

  將所有有關(guān)能源的能源參數(shù)集中在一個(gè)看板中，能從多個(gè)維度對比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

（9）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(shí)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)。

（10）成本分析

  統(tǒng)計(jì)各個(gè)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)。

（11）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(shí)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。

（12）績效分析

  對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年、指ding時(shí)段績效統(tǒng)計(jì)按照能源計(jì)劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。

（13）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?dòng)態(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(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

（14）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(gè)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。

（15）同比、環(huán)比

  提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時(shí)段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時(shí)段、分項(xiàng)（地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、設(shè)備）統(tǒng)計(jì)圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環(huán)比

（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。

（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(shí)解決設(shè)備故障停運(yùn)導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

（18）線損分析

  根據(jù)節(jié)點(diǎn)、能源分類，查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時(shí)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(shí)進(jìn)行干預(yù)。

（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)。

（20）電能質(zhì)量監(jiān)測

  實(shí)時(shí)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。

（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。

（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。

（23）能耗抄表

  可自定義時(shí)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)。

（24）能耗分析自定義時(shí)間抄表

  可自定義時(shí)間段內(nèi)各個(gè)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)。

（25）容需量報(bào)表

  提供容需量報(bào)表，實(shí)時(shí)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)。

（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(shí)用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。

（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(tái)賬進(jìn)行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。

（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。

（29）3D子系統(tǒng)

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

（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)。

（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。

（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。

（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。

（34）知識(shí)產(chǎn)權(quán)證書

5.5系統(tǒng)硬件配置

六、結(jié)論

本系統(tǒng)基于礦區(qū)現(xiàn)有相關(guān)能耗數(shù)據(jù)和增加新的能耗采集點(diǎn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，以低碳發(fā)展為目標(biāo)，以智慧礦山建設(shè)為導(dǎo)向，構(gòu)建了一套全面的能耗及碳排放監(jiān)管系統(tǒng)。填補(bǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)于現(xiàn)場現(xiàn)場能耗監(jiān)測的空白，充分挖掘煤礦海量數(shù)據(jù)的價(jià)值，起到數(shù)字化轉(zhuǎn)型引ling示范作用。符合國家煤礦數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃，是典型的數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例。同時(shí)通過一套完善的能管系統(tǒng)，運(yùn)用目前最先jin的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，把各個(gè)區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，綜合監(jiān)測、綜合分析、綜合管控，綜合管理。實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)國家2030“碳達(dá)峰"戰(zhàn)略性政策目標(biāo)[6]。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：在接入現(xiàn)有電力計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對公司的用電情況按照高耗能設(shè)備、重要工序、辦公樓宇、各級用能單位進(jìn)行分層監(jiān)管。將各類鍋爐的用電、燒煤、燃?xì)馇闆r，以及膠輪車的耗油量納入監(jiān)管系統(tǒng)。盡管水、壓空、蒸汽作為含能工質(zhì)折成標(biāo)準(zhǔn)煤后占比相對較小，但為了分析供排水、壓風(fēng)、鍋爐等系統(tǒng)的能效，也對其進(jìn)行采集計(jì)量。對生產(chǎn)過程中附帶產(chǎn)生的煤矸石、礦井水、瓦斯、二氧化碳等工業(yè)“三廢"進(jìn)行監(jiān)測，并綜合考慮地面綠化對二氧化碳的吸收情況，對礦業(yè)公司整體碳排放量進(jìn)行核算。面向重點(diǎn)設(shè)備、重要工序、各級用能單位構(gòu)建數(shù)字化能耗及碳排放模型，進(jìn)行同比、環(huán)比及對標(biāo)分析，實(shí)現(xiàn)適

時(shí)預(yù)警。結(jié)合有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)，為重點(diǎn)設(shè)備、重要工序構(gòu)建能效模型，分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為礦業(yè)公司經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。利用監(jiān)管系統(tǒng)積累的大數(shù)據(jù)，對礦業(yè)公司更多層級的能耗、能效及碳排放情況進(jìn)行預(yù)測，為管理部門決策提供參考。

參考文獻(xiàn)

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[3]弗雷德里克·馬古爾斯.建筑能耗分析中的數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)

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[6]廖大強(qiáng).數(shù)據(jù)采集技術(shù)

[7］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版。

[8］陜西煤業(yè)股份有限公司陳永光、邢涵、王鵬

作者介紹：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。