项目背景
为保障“十三五”末期，严格落实发改委、市节能中心2019年提出《关于加快推进重点用能单位能耗在线监测系统建设的通知》的要求，天津市重点用能单位基本建成接入端系统并上传监测数据，重点用能单位通过接入端系统建设，为加强能源日常监控管理、开展能源审计、能效对标、能源计量审查、节能改造等提供技术支撑：为加强智慧能源建设、实现能源梯级利用、查找薄弱点和问题点、找准挖潜点和整改点、制定提升点和突破点提供服务支撑。
通过计量仪表、工控系统等采集、汇总本单位能耗数据，将能原消费数据准确、完整、及时接入到市级平台。接入端系统要通过网闸、防火墙、隔离等安全措施，确保内部系统安全和数据安全，要具备远程升级维保、一端多传、接收市级平台推送信息和用能单位自身能源管理所需的功能，将接入端系统的日常维护和设备更换等计入企业成本，确保系统数据上传的连续性、真实性，保障系统安全稳定运行。
现阶段生产制造型企业能源使用的痛点及传统能源管理手段的缺点
目前有不少企业开始响应政府号召，开展能源管理系统建设。但是所采用的传统能耗管理系统仍存在许多缺点，主要表现为：
(1) 企业号召员工节约用电，但是员工的习惯一时难以改变，在管理上容易出现效率低下，单单靠提高员工的节能意识，见效缓慢。
(2) 对于用能设备无法做到实时感知，设备的运行状态不能实时掌握，仅仅依靠维护人员进行巡视，不仅需要投入大量的人力物力，还存在信息更新不及时，效率低下等问题。
(3) 多种种类的能源无法做到统一集中的监管，各类能管系统之间数据不互通，无法检测到厂区整体的用能全貌。
(4) 仅仅有数据的收集，不能够合理的对数据进行分析，处理。不能及时发现用能异常情况，也无法挖掘用能潜力，无法做到帮助企业及时调整用能措施。
建设原则
充分融合互联网思维，广泛应用大云物移智新技术，推进企业内部完善能源计量体系，强化互联网与节能工作深度融合，提高企业内部各能源管理精细化信息水平。
项目内容
整个能源管理系统，分为上层用于监控、管理的系统以及下层用于现场采集、监控的系统。具体包括：
1）集成分散至其他系统的能耗数据，细化设备的能耗计量；
2）建立能源数据自动采集网络，实现能耗数据（电、气、热）实时监测，减少人工投入、提高数据的准确性和实时性；
3）监测能源质量和利用效率，对能耗和能效异常自动预警和溯源；
4）监测重点耗能设备工艺参数，运行状态，实现对设备运行的精细化管理；
5）分析能效水平，为挖掘节能潜力指明方向和提供数据支撑；
6）对比工序能耗，实现工序的能耗精细化管理和绩效管理；
7）分类汇总能耗数据、自动生成能耗报表、财务报表,实现能耗精确统计与高效报表。
8）企业能耗在线监测数据传送到天津市重点用能单位能耗在线监测平台上。
设计依据
设备的性能、外型安装尺寸及技术要求均符合国家标准（GB），设备部分机械尺寸、公差符合国际标准化委员会标准（ISO）。未列标准参见相应的GB、DL、IEC标准。
Ø DL/T 621-1997 交流电气装置的接地
Ø GB 50217-2018 电力工程电缆设计规范
Ø DL 476-2012 电力系统实时数据通信应用层协议
Ø DL/T 5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程
Ø ANSI/NEMA ICS4 工业控制设备和系统的端子排
Ø ANSI/NEMA ICS6 工业控制设备和系统的外壳
Ø GB 4943 信息技术设备
Ø GB 9254 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
Ø GB 12325 电能质量 供电电压偏差
Ø GB/T 19582 基于Modbus协议的工业自动化网络协议规范
Ø GB/T 20279 信息安全技术 网络和终端隔离产品安全技术要求
Ø GB/T 29871-2013 能源计量仪表通用数据接口技术协议
Ø GB/T 29872-2013 工业企业能源计量数据集中采集终端通用技术条件
Ø GB/T 30976.1 工业控制系统信息安全 第1部分 评估规范
Ø GB/T 30976.2 工业控制系统信息安全 第2部分 验收规范
Ø CJ/T 188 用计量仪表数据传输技术条件
Ø DL/T 645 多功能电能表通信协议
Ø NHJC-04 重点用能单位能耗在线监测系统端设备接口协议规范
引用标准说明：
系统采用的所有设备及备品备件的设计、制造、检查、试验及特性都遵照最新版IEC标准和中国国家标准（GB标准）及国家电力行业标准（DL标准）等。所有标准都是最新版本，如标准间出现矛盾时，则按最高标准执行或可按双方商定的标准执行。若国家标准与行业标准不一致，以要求高的标准为准；且本技术方案中未列出的，或本技术方案与相关标准有冲突的，也以要求高的标准为准。
系统架构
系统平台采用云瑞科技打造的综合能源智慧管理云平台，使用专有云部署，数据采集秒级、无点数限制；系统升级便利、扩展能力强；支持PC及移动APP端访问。同时具备与ERP、MES、WMS、PLM等信息系统集成能力。
数据采集平台采用国内或国际主流品牌采集软件对现场仪表、设
备进行数据
采集，保证数据采集的稳定性、准确性。
能耗在线监测系统网络结构共由四层组成：
1）感知层
感知层以智能通讯管理机为核心，通过以太网的方式采集电站电度表、燃气表、蒸汽表环等设备能源数据以及生产车间PLC生产数据。蒸汽站以LORA无线通讯的形式将采集数据传到距离较近的燃气站内通讯管理机上。
通讯管理机为嵌入式系统，内置LINUX操作系统，工业级的设计标准，系统鲁棒性（强壮）足以保障站控层通讯的稳定运行。设备配置多串口和网口的接口模式，适合跟不同接口和总线的设备进行通讯连接。
2）传输层
传输层的数据传输有两种方式：有线或者无线。借助于光纤通道可以实现稳定可靠的有线传输，如果在不具备有线传输的情况下，可以利用LORA无线网络，实现便捷的无线数据传输。
此项目借助企业内局域网及外网的形式进行数据传输。
3）服务层
服务层汇总接收各个站点传输的各类数据，并对数据进行整理和归类分析，充分利用和发挥大数据运算和存储的优势，给用户提供强大的系统支持和丰富的功能应用。平台集成了各种监控和管理功能，并对能源消耗（用电量、用气量、用汽量等）数据做了智能分析等高级应用。
4）展示层
展示层通过工作站、手机APP等多种展现形式随时随地访问系统，对电站进行全面监控管理，实时查看生产设备的运行状况，电站各用能单位的用能情况及视频等图像信息监控，也可以通过平台进行任务派发、接收，人员调配等运维管理工作。
系统功能
1．可视化看板功能
将生产能效水平、能耗水平、产量的波动情况可视化，同时可营造全员参与节能降耗的意识。
全厂能源看板（实时展示全厂能源消耗、能源成本、能耗区域占比、能效水平等指标）、车间看板（实时展示各车间能耗消耗、关键设备运行状态、运行效率、能耗水平等指标）、能源质量看板（实时监测用电负荷、视在功率、有功功率等质量参数曲线趋势）、生产告警看板（实时展示指标告警、工艺参数告警、通讯告警，月度告警事件统计）等。
2. 数据采集管理
2个10kV电站、2个燃气站、一套二套厂房内各配置一台通讯管理机，通过RS-485通讯线、modbus通讯规约，采集电度表、燃气表、蒸汽计量表等设备的能耗数据及PLC设备生产数据，并传输到服务器，实现电站的能耗数据集中监控与分析。
3. 能源监测
监测全厂能源流向及能源消耗情况，可按计量等级、按能源、按时间依次查看企业的能源消耗情况（能流图）。
远程实时监测：面向各类能源运维管理人员，远程实时监视各计量点监测参数的当前值，监测参数异常可提示报警提示，可关联查看监测参数的历史值，支持列表和计量网络图形式，支持分类分级管理。
远程自动抄表：向各类能源运维管理人员，自动生成远程抄表统计表，抄表周期可配置，远程抄表统计表支持单表显示和多表显示。
采集设备状态监测：面向各类能源运维管理人员或系统管理人员，以列表或采集网络图的形式实时数据采集设备的工作状态（正常、故障），有故障及时报警提示。
4. 能源视图及能耗总览
通过全厂能源视图了解整个工厂的电、气等能源消耗情况，识别从工厂到车间的层级能源消耗分布，分层级展示能源消耗情况。
通过对日/月/年的能耗数据对能耗作出客观的评价。以友好的设计界面提供给能源管理的专业人员和运行管理专业人员使用，并从整体角度向企业能源管理中心系统管理人员提供一体化的安全保障机制和完善的基础管理平台。
5. 能效分析
（1）能效分析
了解自定义时间内各类能源的使用趋势，以及能耗占比情况。
可从时间、能源类型、同比环比、成本、车间等多维度对能源情况进行统计报表及视图对比等。
（2）能源流向管理
绘制能源流向图，直观展示全厂一级、二级、三级能源的消耗负荷，可按时间、能源种类进行自定义查询。
通过能源流向图可以直观了解能源从厂区到车间具体能源流向，通过能源流向图可以直观了解工厂重点耗能系统，建设成公司用能地图，并可自由选择显示一种或多种介质。
（3）能耗峰谷平分析
将各线路用能按照尖、峰、平、谷时段进行分项计量，可以统计任意时间期间的能耗，并可进行逐日、逐周、逐月、逐季度、逐年汇总。
可按小时、日、月、年的方式查询能源消耗的环比、同比分析，以曲线图、柱图、环形图和表格等多种形式进行显示。车间能耗横纵向对比，发现存在的差异，找出潜在的节能空间；通过对比不同时段的同一或不同车间用能情况，可以统计不同时段能耗的差异。
6. 移动端APP功能
系统支持通过移动终端手机APP进行即时访问，并通过手机APP接受现场异常告警信息、能源利用状况报告等，APP登陆用户数不受限。
建设目标及意义
按照“整体设计、分步实施、效率优先、确保安全”的原则思路，以提高供能可靠性、强化设备全寿命周期管理为主线，以生产精益化为重点，以技术管理创新为支撑，建立一套能耗在线监测系统，帮助企业加强各能源日常监控管理、能效对表等，同时还可对企业及各生产设备的集中监控，实现生产设备故障预警管理，提高供能可靠性,从而保障安全生产、高效生产，为企业用能优化、节能改造提供数据支撑。具体如下：
(1)采用信息化技术，实现能源实时在线计量，计量能源种类为：电能实现三级计量采集，天然气实现二级计量采集，蒸汽实现一级计量采集，经数据处理后，将生产用能源数据上传到天津市节能中心平台，满足发改委对高耗能企业能耗在线监测系统的基本要求。
(2)从生产的控制系统中采集关键数据，实现单位产品能耗、能源产品的主要控制参数的实时监控，并根据需要形成报表。
同时，系统可提供第三方接口，将企业能源消耗数据上传至天津节能中心。
云瑞科技综合能源管理云平台为企业管理者提供了一个能够定量衡量不同种类能源用能状况的标尺，采用基于规范化的能耗分项计量和监测结果进行行政监管，各单位用能情况一目了然，具有“公平、公正，公开”的效力。企业可以据此实施针对各个用能单位的规范化管理。
同时，企业管理者可以通过综合能源管理云平台了解企业的整体用能情况，通过“同比、环比，多路对比”等分析工具比较各单位的用能效产出比。了解企业用能趋势，明确企业节能方向。
最后通过综合能源管理云平台来督促各个用能单位的使用者，形成节约，高效的用能意识，针对全体员工进行正面的宣传和引导，达到节能的效果。
作者：历君，项目经理，现供职于云瑞科技（天津）有限公司，联系方式：18701664167(微信)