概述
工業(yè)是能源消耗的主要領(lǐng)域，工業(yè)能耗占全社會(huì)能耗比重超過70%，隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，工業(yè)節(jié)能減排任務(wù)重、壓力大。應(yīng)用信息化技術(shù)建設(shè)數(shù)字化能源管控系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)能耗在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地把握重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)及關(guān)鍵工序的能耗，不僅是企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化節(jié)能管理、促進(jìn)節(jié)能降耗的必然要求，也是各級(jí)工業(yè)和信息化主管部門把握能源消費(fèi)趨勢、加強(qiáng)能耗預(yù)測預(yù)警、科學(xué)制定產(chǎn)業(yè)政策的前提和基礎(chǔ)，更是推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展、構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型工業(yè)體系的內(nèi)在要求。
近年來，加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)節(jié)能基礎(chǔ)能力建設(shè)，提高工業(yè)能源利用效率等一直是政府部門積極推進(jìn)的工作之一。財(cái)政部、工信部就聯(lián)合印發(fā)了《工業(yè)企業(yè)能源管理中心建設(shè)示范項(xiàng)目財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，工信部印發(fā)了《關(guān)于建立工業(yè)節(jié)能減排信息監(jiān)測系統(tǒng)的通知》等系列文件，支持建設(shè)了多批工業(yè)企業(yè)能源管理中心示范項(xiàng)目，涉及鋼鐵、石油和化工、建材、有色金屬等行業(yè)，覆蓋全國31個(gè)省份。
參考標(biāo)準(zhǔn)
GB 17167-2006 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》
GB/T 23331-2012 《工業(yè)企業(yè)能源管理體系 要求》
設(shè)計(jì)理念
能源管理體系、能源管理中心和能效對標(biāo)建設(shè)（“三能”體系建設(shè)）是節(jié)能工作的重點(diǎn)，推進(jìn)能耗在線監(jiān)測和體系認(rèn)證，不僅是企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效化節(jié)能管理的必然要求，也是各級(jí)節(jié)能主管部門把握地區(qū)能源消費(fèi)趨勢的內(nèi)在要求。
能源管理中心建設(shè)主要工作是把企業(yè)的能源/資源消耗如：電力、原煤、天然氣、油、水以及能源加工轉(zhuǎn)換的蒸汽、熱能等的使用過程的數(shù)據(jù)，監(jiān)測、記錄、分析、指導(dǎo)。實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)各種能源的詳細(xì)使用情況，為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)，為企業(yè)查找能源消耗弱點(diǎn)，促進(jìn)能源管理水平的進(jìn)一步提高及生產(chǎn)運(yùn)營成本的進(jìn)一步降低。使能源使用合理，控制能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能減排，節(jié)能降耗，再創(chuàng)造效益的目的。通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析，可以幫助企業(yè)對主要耗能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)考核，杜絕浪費(fèi)，并可以幫助企業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化使用狀況，以降低單位能耗成本，設(shè)備維護(hù)成本，提高企業(yè)綜合競爭力。為企業(yè)經(jīng)營管理、計(jì)量管理、節(jié)能管理提高到一個(gè)新的概念。
同時(shí)企業(yè)通過工業(yè)能源智慧管理系統(tǒng)平臺(tái)與政府能耗管理平臺(tái)進(jìn)行對接，加強(qiáng)工業(yè)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，在工業(yè)領(lǐng)域各個(gè)環(huán)節(jié)降低能源消耗，減少污染物排放，高效合理地利用能源。
系統(tǒng)組成
設(shè)備和用戶可通過Internet連接至我司的工業(yè)能源智慧管理平臺(tái)，用戶可在線創(chuàng)建不同項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行在同一平臺(tái)上，但是界面和數(shù)據(jù)通過賬號(hào)/項(xiàng)目標(biāo)識(shí)區(qū)分，提供專用系統(tǒng)體驗(yàn)。或把完整平臺(tái)安裝至自建的監(jiān)控中心的服務(wù)器集群，或公共數(shù)據(jù)中心租賃的服務(wù)器集群。
系統(tǒng)平臺(tái)支持現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、無線3G/4G網(wǎng)絡(luò)等多種組網(wǎng)方案，整體分為現(xiàn)場測控儀表、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、云計(jì)算處理中心以及業(yè)務(wù)處理端四個(gè)部分。
云計(jì)算中心，是整個(gè)平臺(tái)的核心，包括采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web展示服務(wù)器。支持多種靈活的部署方式，可以在公有云或私有云部署，也可以用戶本地服務(wù)器部署。
業(yè)務(wù)處理端，是平臺(tái)的操作客戶端，可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)或本地局域網(wǎng)方式web訪問，支持手機(jī)APP訪問，完美實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地辦公。
網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，包括通訊管理機(jī)、交換機(jī)等，負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳，支持局域網(wǎng)、公網(wǎng)、3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)及GPRS無線的傳輸方式。
現(xiàn)場測控儀表，就地安裝于配電柜、配電箱內(nèi)的各類計(jì)量表計(jì)。根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)可選擇不同尺寸和安裝方式的多功能計(jì)量表計(jì)：
一類為新建工業(yè)項(xiàng)目，可設(shè)計(jì)如SFERE720、SFERE100、PD19系列屏裝儀表，帶有RS485通訊接口，具備現(xiàn)場組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳功能。
另一類為改造類工業(yè)項(xiàng)目，項(xiàng)目比較老舊，原儀表為指針式表計(jì)或沒有安裝儀表，需要對儀表進(jìn)行智能化改造，使計(jì)量表計(jì)具備RS485通訊接口，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能。設(shè)計(jì)時(shí)可使用PD194Z-E系列、sfere700系列，支持導(dǎo)軌安裝，多回路計(jì)量，既做到安裝方便，又提高其經(jīng)濟(jì)性。
軟件架構(gòu)
工業(yè)能源智慧管理系統(tǒng)是基于計(jì)量表計(jì)、總線通訊、web技術(shù)以及云計(jì)算為核心，結(jié)合企業(yè)職能部門和產(chǎn)線產(chǎn)量，對工業(yè)企業(yè)進(jìn)行多維度的能耗統(tǒng)計(jì)、單位能耗計(jì)算分析，并通過計(jì)算能耗與產(chǎn)出比例與同行對標(biāo)，達(dá)到完善企業(yè)用能效率和提高企業(yè)競爭力的目的。
顯示層：是用戶與平臺(tái)數(shù)據(jù)交互部分，由web客戶端計(jì)算機(jī)或手機(jī)APP端組成，是用戶對平臺(tái)能耗數(shù)據(jù)的顯示、查詢、分析部分。
服務(wù)層：提供平臺(tái)服務(wù)總線，包括系統(tǒng)集成和插件接口服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、事件驅(qū)動(dòng)服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析服務(wù)。服務(wù)總線支持動(dòng)態(tài)加載和水平擴(kuò)展，各個(gè)服務(wù)可在同一臺(tái)或 多個(gè)VM中運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增加時(shí)，只需增加服務(wù)器數(shù)量，做到水平擴(kuò)展即可。
聚合層：訂閱采集層變化數(shù)據(jù)和事件信息，并綁定通用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行聚合計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和事件信息存儲(chǔ)至?xí)r間序列DB。聚合層和采集層通過消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訂閱和發(fā)布，并提供標(biāo)準(zhǔn)API集成。
采集層：通過分布式采集硬件和軟件服務(wù)連接智能儀表、傳感器等，支持各類通用工業(yè)協(xié)議、電力規(guī)約。
軟件特點(diǎn)
可支持不同通信協(xié)議和制式，并支持不同廠商設(shè)備規(guī)格和數(shù)據(jù)點(diǎn)描述。系統(tǒng)采用監(jiān)控單元方式分布式接入設(shè)備，通過定義協(xié)議庫和設(shè)備庫支持設(shè)備動(dòng)態(tài)接入。監(jiān)控單元在軟件上是通用的，但是根據(jù)設(shè)備接入場合提供不同接口和運(yùn)算能力的采集器硬件。
海量設(shè)備計(jì)入為避免低效的數(shù)據(jù)輪詢和大量冗余數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)，采用分布式監(jiān)控單元在設(shè)備端進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)采集、處理和上報(bào)，只上報(bào)變化數(shù)據(jù)和事件告警，減少平臺(tái)中心壓力。同時(shí)在平臺(tái)聚合成通過分布式消息總線分離數(shù)據(jù)請求，通過增加消息總線即可實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備接入。
多用戶訪問一是支持大規(guī)模用戶訪問，通過設(shè)定方向代理和分配算法將不同用戶群分離，增加代理服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)更多的用戶加入； 二是基于角色權(quán)限限制用戶可訪問數(shù)據(jù)和功能模塊，加強(qiáng)系統(tǒng)安全性，并減少不必要數(shù)據(jù)傳輸； 三是多租戶，用戶可在線創(chuàng)建不同項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行在同一平臺(tái)上，但是界面和數(shù)據(jù)通過user/project標(biāo)識(shí)，給用戶專用系統(tǒng)體驗(yàn)。
API集成通過MQTT方式開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，事件告警、控制命令和配置變更等數(shù)據(jù)接口，第三方系統(tǒng)和設(shè)備可通過MQTT實(shí)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成，通過HTTP RESTFUL接口提供配置和歷史數(shù)據(jù)訪問。
功能概覽
工業(yè)能源智慧管理系統(tǒng)平臺(tái)源于世界領(lǐng)先的能源管理信息技術(shù)和理念，集斯菲爾研發(fā)團(tuán)隊(duì)、技術(shù)專家、客戶智慧于一體，通過多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累和對行業(yè)用戶的個(gè)性需求的充分調(diào)研，形成安全穩(wěn)定的能源管理產(chǎn)品。
在線看板
平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)能源在線看板功能，展示整個(gè)企業(yè)的總體用能情況，標(biāo)煤為單位的統(tǒng)一換算和分析，并支持大屏幕輸出，實(shí)現(xiàn)企業(yè)顯著位置實(shí)時(shí)展示公司能耗信息和節(jié)能成果。
高效的信息采集
通過MQTT訂閱/發(fā)布消息推送模式，可達(dá)到百萬條/秒量級(jí)的數(shù)據(jù)處理性能，確保數(shù)據(jù)界面更新頻率達(dá)到15秒以內(nèi)，避免了傳統(tǒng)低效的數(shù)據(jù)輪詢模式，實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備的接入支持。
實(shí)時(shí)監(jiān)測
對主要生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，以及相關(guān)能耗工藝的一些參數(shù)（電流、電壓、功率、溫度等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
產(chǎn)線能耗統(tǒng)計(jì)
與產(chǎn)線產(chǎn)出相結(jié)合的分項(xiàng)能源消耗分析報(bào)表，可以更詳細(xì)的分析單位能耗、能耗產(chǎn)出比等更具實(shí)際意義的數(shù)據(jù)。
能耗績效管理
系統(tǒng)可以根據(jù)各用能單位實(shí)際能耗數(shù)據(jù)和產(chǎn)線產(chǎn)出產(chǎn)量數(shù)據(jù)計(jì)算單位能耗，并以此數(shù)據(jù)為參照進(jìn)行能源消耗的績效考核。
能耗趨勢分析
從班組、車間等統(tǒng)計(jì)周期的維度，分析單位能耗情況與生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)之間的變化趨勢，為企業(yè)制定年度節(jié)能計(jì)劃，提升節(jié)能目標(biāo)和實(shí)施具體措施提供數(shù)據(jù)支撐。
能耗對標(biāo)
按照不同產(chǎn)品的種類、工序?qū)崿F(xiàn)能耗對標(biāo)功能，通過不同車間、部門的高度參與，不斷改善企業(yè)能源管理水平及能源使用效率。
資產(chǎn)管理
在線查詢各終端計(jì)量設(shè)備、器具的臺(tái)賬、使用年限、維護(hù)記錄、各類計(jì)量認(rèn)證證書等。協(xié)助企業(yè)設(shè)立相關(guān)能源管理制度，健全能源計(jì)量器具檔案，核查計(jì)量器具管理的原始記錄。
異常報(bào)警
支持Chrome、Safari等主流web瀏覽器客戶端，支持手機(jī)APP查詢各類實(shí)時(shí)、歷史能耗數(shù)據(jù)以及報(bào)警事件提醒等，不受地域位置限制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的隨時(shí)隨地辦公。
平臺(tái)對接
支持多種接口，開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事件信息等數(shù)據(jù)接口，支持電力需求側(cè)管理平臺(tái)、市級(jí)以上能源管理中心平臺(tái)數(shù)據(jù)對接。
