浅谈基于企业应用的能源效率管理平台

随着我国社会经济的快速发展，能源消耗水平也在不断攀升，而这其中工业能耗占到了全部能耗的70%以上。目前，我国已是世界最主要的能源生产以及消费国之一。2010年，我国一次能源消费总量已经超过美国，跃居世界第一;但是从能源利用率来看，单位GDP能耗却是主要发达国家的4倍之多。工业企业高污染、高能耗已经成为了制约我国经济持续发展的重要问题。从近期相关学者的研究结果看，技术进步是能源效率提高的决定因素。从具体的实践结果来看，工业企业针对能源效率的技术改造及加强能源管理是减小能源消耗的重要措施。

目前，我国政府已经意识到了工业经济发展中的高能耗问题，大力提倡走资源节约型的经济增长道路，相继出台了《节约能源法》《节能监测技术通则》《综合能耗计算通则》等来规范企业的能源消耗，大部分企业也将节能作为企业生产经营管理的重点，但从实际操作结果来看，并不尽如人意，还是存在着一些问题：多数企业将节能的目标局限于对设备或是生产工艺方面的技术改造，而没有从企业的整体用能方面进行监测及综合用能调控，能源管理方式也相对比较落后，没能从能源管理的层面来挖掘出企业的节能潜力。

电子、计算机以及网络技术的发展为工业企业能源消耗的监测与管理提供了技术支持。建立基于企业应用的能源效率管理监控平台，通过在企业各重要能耗点布置测量仪器，可以全面监控企业的能耗水平，为企业的能耗管理提供准确的信息与决策支持，从而实现企业能源消耗的精细化管理，达到节能减排的目的。

1 企业能效管理监控平台

能效管理监控平台是基于云计算模式和互联网平台，应用计算机控制技术、网络通讯技术、数据库管理技术等多种先进科技手段而开发出的新一代能效信息管理互联网系统。通过能效管理监控平台能够统一实时监测企业内水、电、气、热等能源的实时使用情况，实时展现重点能耗系统和设备的运行工况，出现异常提供实时报警，保障用能安全;平台能够根据系统监测的数据结果进行能效对标、能效评估并提出节能建议，为企业能效监控提供管理工具和数据支撑;平台能够通对生产动力、中央空调、照明、供暖系统等重点能耗设备和系统进行控制，通过优化策略控制能够实现企业的智能化节能。

1.1 建立能效管理监控平台的作用

(1)提高能源管理水平，实现管理节能。能效管理监控平台能够实现能源的自动化、智能化、统一化管理，摆脱传统人工管理的滞后性、粗放性，真正实现管理节能;(2)能耗对标。系统对水、电、热等能耗统计、分析，并按单位产品、万元产值、企业面积、人数进行能耗对标，帮助管理人员随时了解企业能耗水平，改进不合理能源使用消耗;(3)节能核查。通过节能足迹分析，核查节能改造前后节能量，量化节能经济效益，解决企业节能措施效果无法准确评估的问题;(4)用电安全。通过平台能耗报警和设备报警功能，既确保了电能的合理消耗，更保证了供配电系统的安全使用;(5)节能降耗。通过中央空调、照明等系统节能控制等手段，大幅度降低企业能耗;(6)实现能源监测、管控一体化。平台的建立在实现能源实时监测的同时，也能实现能耗系统的远程节能控制，真正实现能源管控一体化，加强管理系统与控制系统的对接。

1.2 建立能效管理监控平台的优势

1.2.1 网络安全性。通过对网络系统的风险分析及需要解决的安全问题，制定合理的安全策略及安全方案来确保网络系统的机密性、完整性、可用性、可控性与可审查性。具体包括以下部分：(1)可用性：授权实体有权访问数据;(2)机密性：信息不暴露给未授权实体或进程;(3)完整性：保证数据不被未授权修改;(4)可控性：控制授权范围内的信息流向及操作方式;(5)可审查性：对出现的安全问题提供依据与手段;(6)访问控制：需要由防火墙将内部网络与外部不可信任的网络隔离，对于外部网络交换数据的内部网络及其主机、所交换的数据进行严格的访问控制。同样，对内部网络，由于不同的应用业务以及不同的安全级别，也需要使用防火墙将不同的LAN或网段进行隔离，并实现相互的访问控制;(7)数据加密：数据加密是在数据传输、存储过程中防止非法窃取、篡改信息的有效手段。

1.2.2 可扩展性。系统设计能够适应组织机构的调整、能够适应新增功能的需求、能够适应因流程重组而带来的需求变化，能够与企业现有的管理系统和控制系统进行对接。系统全面采用面向对象的分析设计方法和标准的开发管理过程;新增模块无须修改整个系统，可进行软件的平滑升级;数据中心硬件的扩充与运维简单方便;应用服务的扩充与重组通过配置进行，不需要程序调整;自动实现客户端程序升级;可与企业现有控制系统、财务系统、管理系统等系统进行对接，实现企业统一化管理。

1.2.3 数据准确性。采用高精度监测终端，可精确采集电、水、热、气等能源介质的相关数据;数据采集间隔可按照管理要求进行设定，最小可达1分钟，系统能够准确捕捉所有能耗拐点及峰值突变，消除因延时而产生的计算误差;数据中心采用事务安全机制，以最大限度地保证数据的完整性和一致性，如果服务器发生故障，中心同步事务日志要产生一个包含所有当前数据库变化的记录，使所有提交的事务彻底完成或回滚，通过事务日志，数据库管理员可以通过回滚事务重新提交。同时，具有各种防范措施以防止不合规范的数据进入数据库。

1.2.4 稳定性。系统采用面向服务的体系架构(SOA)进行应用开发和系统集成，具有很好的稳定性。采用标准的JavaEE三层架构设计，具有部署灵活、稳定安全和高扩展性的优点;通过组件化设计最大程度减少了业务模块之间的耦合程度，使得业务系统能够快速适应业务规则的变化。

2 能效管理监控平台的架构

能效监控服务平台的构架主要分为三层：末端的能耗数据信息采集层，中间的数据传输层，上端的数据处理及展示层。通过数据中心处理后的在线监测和动态分析信息可通过相关演示终端显示或直接通过网页访问读取。

2.1 终端数据采集层

终端数据采集系统主要是指利用各种远传能耗计量设备和各种传感器设备对各类型能耗数据进行实时计量，并将数据通过各种协议方式传输给中间数据处理网关设备，对数据进行整理和重新封装。

2.2 数据传输层

从末端计量仪表采集到的数据信息经RS-485串口汇集到数据采集器，经过校验、数据打包解包、数据加解密等多处理，形成可以在IP网上传递的分组，然后通过能耗监测专用网络传输至远端的数据中心。

2.3 数据处理及展示层

数据处理及分析在数据中心完成，接收并存储数据传输层传输的数据后，对其进行处理、分析、展示和发布。数据中心具备设置数据更新的时间间隔、访问历史数据、报警、打印报表、实时与历史曲线、图表的绘制、设备的能耗分析、报表打印、节能诊断等，并预留相应扩展功能。

3 平台数据通讯网络

企业能效管理监控平台的网络传输结构可大致分为两层：

第一层网络传输从末端电表、水表、气表等计量设备到采集器下行端口之间通过RS485通讯线相连，可根据实际情况采用总线型或星型的布线方式。对于计量点数较多、计量点位置分散的情况，可采用总线型布线方式，这样可以大大减少施工和线缆的成本，减少人力、物力的消耗;而对于计量点位置相对集中的情况，可采用星型组网的布线方式，这种方式能最大限度地保证传输准确性和故障的即时相应等。

第二层网络传输是数据采集器上行端口与采集前置机中的采集系统进行通讯，该层通讯采用以太网TCP/IP进行通讯或者GPRS进行通讯。若企业计量点数较多，可按照功能区域设置数据采集器。企业可根据现场情况选择GPRS无线通信或者以太网有线通讯方式。平台通信系统可随时扩展，可满足日后企业发展对计量设备增加的要求，通过增加计量仪表和数据采集设备来实现。

4 与企业其他管理系统对接

企业能效管理监控平台具备集成管理功能，可与企业现有的财务系统、换热站控制系统、气体站控制系统等多种系统进行对接，预留相关接口，实现公司的统一化平台管理。通过系统对接，可以实现电耗数据采集，利用电力通信规约，从10kV配电室变电站综合自动化系统实时采集10kV线路运行状态;可实现供热数据采集，从换热站控制系统采集供回水温度、压力、流量，补水流量，换热站设备运行状态等;可实现供气数据采集，从气体站控制系统采集各储罐的液位、压力、汽化温度、管网的压力、流量等参数，从各空压站控制系统采集各空压机运行状态、管网压力、流量等参数;可实现财务数据采集，从企业财务系统或ERP系统获取采购能效和原材料价格及费率等信息。