淺談某水務(wù)集團給水廠電能管理系統(tǒng)平臺設(shè)計應(yīng)用方案

時間：2023-04-24作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：77

楊翠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801


摘要：節(jié)能降耗是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展關(guān)注的重點，做好電能管理、提高電能使用效率具有較其重要的意義。筆者依托某集團給水廠電能管理系統(tǒng)平臺的建設(shè)，從電能管理需求和建設(shè)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合實際總體規(guī)劃了平臺的架構(gòu)，再分別從硬件及軟件角度介紹整個平臺的構(gòu)成。 本系統(tǒng)已成功部署了三年，電能管理系統(tǒng)平臺運行穩(wěn)定、可靠。
 
關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；電能管理；總體規(guī)劃
 
0背景
         電能管理系統(tǒng)為企業(yè)提供精細化的管理模式和節(jié)能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可為企業(yè)提供一個節(jié)能、安全、優(yōu)化的信息化平臺，通過網(wǎng)絡(luò)延伸布設(shè)，使企業(yè)信息化傳遞較加快速，使即時電能消耗和企業(yè)生產(chǎn)用能狀況一目了然，使企業(yè)較為便捷、全面和準(zhǔn)確地對生產(chǎn)過程中的電能消耗、電能損失、電能平衡、電能成本、電能趨勢變化和電能利用水平進行實時掌控。在電能統(tǒng)計和監(jiān)測的基礎(chǔ)上，制定相關(guān)的節(jié)能措施，進一步挖掘節(jié)能潛力，使企業(yè)持續(xù)改進使用策略、提高電能信息化管理層次和降低企業(yè)電能成本，全面提升企業(yè)市場綜合競爭力。
 
1需求分析
         某水務(wù)公司的給水廠平均電能均占生產(chǎn)成本50%以上，節(jié)能降耗是水廠成本管理的重點，因此建設(shè)電能管理系統(tǒng)意義重大。
         某水務(wù)集團下轄10余處給水廠，本次電能管理系統(tǒng)將在各水廠分批次逐步實施，本文依托2019年實施的兩個給水廠電能管理系統(tǒng)作為試點。
        本次電能管理系統(tǒng)建設(shè)計劃分為兩個層級：給水廠電能管理系統(tǒng)和集團級電能管理系統(tǒng)。 
2.1給水廠電能管理系統(tǒng)擬要實現(xiàn)功能需求
            （1）全廠能效計量：實現(xiàn)給水廠電能計量及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)視、統(tǒng)計、分析。
            （2）能效實績考核：對各電能單元分區(qū)責(zé)任制管理，提高員工節(jié)能意識和節(jié)能降耗積極性；對關(guān)鍵能效指標(biāo)監(jiān)控、預(yù)警，實現(xiàn)班組、全廠能效實績考核。
            （3）設(shè)備經(jīng)濟運行：通過對重點電能設(shè)備的效率核算、監(jiān)視和控制，實現(xiàn)設(shè)備經(jīng)濟運行。
            （4）電能質(zhì)量監(jiān)控：通過系統(tǒng)對諧波分量圖趨勢圖的監(jiān)控，實現(xiàn)電能質(zhì)量及諧波監(jiān)測、分析，避免發(fā)生諧波危害和電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題。同時提高功率因數(shù)、負荷均衡和變配電效率，降低供電系統(tǒng)損耗。
2.2集團級電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)功能需求
            （1）集團能效全面管理：各給水廠電能管理系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳集團電能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)所屬水廠電能管理的全覆蓋。
            （2）節(jié)能降耗管理：通過電能計量及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析，推動水廠經(jīng)濟運行和節(jié)能技改工作的實施，形成節(jié)能技術(shù)交流培訓(xùn)平臺。
            （3）能效實績評價與考核：利用大數(shù)據(jù)對水廠內(nèi)部、水廠之間關(guān)鍵能效指標(biāo)對標(biāo)、分析，評價水廠能效挖掘潛力，通過目標(biāo)指標(biāo)考評和節(jié)能降耗經(jīng)驗推廣，激勵員工、班組、水廠節(jié)能降耗積極性，有效降低電能成本。
 
2 建設(shè)目標(biāo)
         為了做好某水務(wù)集團節(jié)能減排工作，進一步增強水務(wù)集團工作人員節(jié)能意識，加強電能管理，降低電能成本，結(jié)合某水務(wù)集團水廠電能的現(xiàn)狀，本次電能管理系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)如下：
2.1 各水廠能效工況統(tǒng)計、分析與預(yù)警
         開展集團以及各單位電能工況統(tǒng)計、分析與預(yù)警，集團所屬各單位間關(guān)鍵電能指標(biāo)對標(biāo)，查問題找原因，尋找節(jié)能降耗重點目標(biāo)，進行管理提升或節(jié)能技改。
        對于重點耗能設(shè)備由于客觀原因偏離額定工況時增加的電能，通過工況統(tǒng)計、分析與預(yù)警等手段，科學(xué)化合理調(diào)整工藝流程和技術(shù)路線等。
2.2節(jié)能降耗管理
        建立節(jié)能技改臺賬，進行節(jié)能效果統(tǒng)計、分析；進行節(jié)能技術(shù)、措施研究與推廣；以本項目為契機，構(gòu)建節(jié)能技術(shù)交流培訓(xùn)平臺。
2.3能效實績評價與考核
        以各給水廠分級管理電能作為考核指標(biāo)，對水廠電能管理水平進行評價、分級管理；各給水廠的電能預(yù)算指標(biāo)進行年度、月度考核評價。
 
3 設(shè)計方案 
3.1總體規(guī)劃
3.1.1整體規(guī)劃，分步實施原則
          某水務(wù)集團電能管理系統(tǒng)建設(shè)要遵循整體規(guī)劃，分步實施，從集團發(fā)展戰(zhàn)略、電能管理**手段、電能結(jié)構(gòu)調(diào)整等高度出發(fā)，做到整體規(guī)劃，分為遠期規(guī)劃、中期規(guī)劃和近期規(guī)劃，并進行分步實施。
3.1.2技術(shù)成熟，應(yīng)用創(chuàng)新原則
         電能管理系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)選擇成熟的、主流的和符合技術(shù)發(fā)展趨勢的相關(guān)產(chǎn)品，使電能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)及運營兼具經(jīng)濟性及創(chuàng)新性。
3.1.3充分兼容，減少投資原則
        電能管理系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)之間的兼容性原則，系統(tǒng)應(yīng)充分兼容其他電能信息化相關(guān)系統(tǒng)。
3.1.4結(jié)合實際，彰顯特色原則
         電能管理系統(tǒng)的建設(shè)過程中，從水廠電能使用現(xiàn)狀出發(fā)，充分考慮實際需求，在滿足基本需求的基礎(chǔ)上，讓系統(tǒng)功能較豐富而具有特色。
3.2總體架構(gòu)及硬件系統(tǒng)
        本次電能管理系統(tǒng)從業(yè)務(wù)層級上可分為水廠監(jiān)控級和集團運營管理級，其中水廠和集團都是切實存在的公司實體，其對應(yīng)的功能需求如下。集團運營管理層：電能數(shù)據(jù)的挖掘分析，績效考核；目標(biāo)制定，計劃制訂等運營管理；水廠現(xiàn)場監(jiān)控層：承上啟下的作用，現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的過濾與匯總，對水廠進行專業(yè)管控。本次電能管理系統(tǒng)由電能計量裝置、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、工作站、服務(wù)器、運營管理軟件等組成，總體架構(gòu)詳見圖１。

 
圖1 某水務(wù)集團水廠電能管理系統(tǒng)架構(gòu)圖
3.3軟件系統(tǒng)
3.3.1軟件系統(tǒng)架構(gòu)
        本次電能管理系統(tǒng)軟件的架構(gòu)采用目前*為主流、成熟的三層架構(gòu)：即數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層，如下圖2所示。

 
圖2 電能管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖
3.3.1.1數(shù)據(jù)層
      數(shù)據(jù)層是整個電能管理的基礎(chǔ)，其包括數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)存儲。
數(shù)據(jù)采集包括智能設(shè)備采集、手動錄入系統(tǒng)和與其他系統(tǒng)通信的三種方式；采用基于SQL結(jié)構(gòu)的大型數(shù)據(jù)庫將采集上來的電能數(shù)據(jù)按照分項分類的標(biāo)準(zhǔn)存儲。
3.3.1.2應(yīng)用層
      應(yīng)用層主要分成四個功能模塊，分別是數(shù)據(jù)及消息管理、分析展示、輔助管理及后臺管理四個功能模塊。
      數(shù)據(jù)及消息處理的主要功能包括電能數(shù)據(jù)的采集、電能數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)上傳，以及電能數(shù)據(jù)的備份、校驗和還原功能。
     分析展示主要是將電能數(shù)據(jù)結(jié)合企業(yè)的特點，進行多維度的分析，然后將結(jié)果通過曲線、圖表等等方式展現(xiàn)出來。
     輔助管理功能是根據(jù)運行的電能數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)管理者制定相關(guān)的考核指標(biāo)、進行考核并將電能數(shù)據(jù)結(jié)果進行展示。
    后臺管理系統(tǒng)是對整個能效管理系統(tǒng)的工程管理，如用戶權(quán)限的設(shè)置，系統(tǒng)增容以及界面設(shè)置等功能。
3.3.1.3表現(xiàn)層
      表現(xiàn)層的主要功能是將電能數(shù)據(jù)信息及分析結(jié)果通過一定的方式展現(xiàn)給對應(yīng)用戶，不同的用戶分組擁有不同的權(quán)限，可以看到*的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)是基于B/S結(jié)構(gòu)，展示主要以圖形、報表級曲線等方式，通過Web瀏覽器方式實現(xiàn)。
3.3.2軟件系統(tǒng)的內(nèi)容
      電能管理系統(tǒng)軟件建設(shè)主要有：
     (1)Web系統(tǒng)：支持在一個平臺系統(tǒng)上能建立多個基于Web系統(tǒng)的服務(wù)及其功能。
     (2)安裝SOA工作流引擎：采用標(biāo)準(zhǔn)的SOA架構(gòu)，通過SOA工作流引擎與數(shù)據(jù)庫進行高速的數(shù)據(jù)交互。
     (3)安裝網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議：amtp.pops,imap4,web soap等。
     (4)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：建立大型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Sever2008和實時的工業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
     (5)建立安全系統(tǒng)：設(shè)置*墻軟件、防病毒軟件，可有效地防止入侵。
    (6)電能管控系統(tǒng)軟件：在建設(shè)周期內(nèi)可以動態(tài)實現(xiàn)根據(jù)車間內(nèi)需要修正軟件功能。
3.3.3軟件系統(tǒng)功能
     本次電能管理系統(tǒng)軟件所能實現(xiàn)的主要功能（不限于）如下：
3.3.3.1數(shù)據(jù)采集及管理
     系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層將電能數(shù)據(jù)采集上來，并將其存儲至實時數(shù)據(jù)庫中，存儲的數(shù)據(jù)帶有時間、用途及位置等信息。
3.3.3.2系統(tǒng)管理
     靈活的用戶配置界面，可以讓用戶很方便地進行用戶配置、區(qū)域管理、分類分項及分科室管理，并能很方便進行儀表信息管理。
上述功能須在**客戶端上進行，以**系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全和生產(chǎn)運行安全。
3.3.3.3電能管理
      (1)用戶可自定義實現(xiàn)基于GIS 地圖的電能監(jiān)測與管理、各生產(chǎn)構(gòu)筑物分項用能數(shù)據(jù)分析展示、用能查詢，當(dāng)能源監(jiān)測點發(fā)生異常，可以直接在地圖上進行位置鎖定，幫助客戶縮短故障恢復(fù)時間。
      (2)對電能系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點設(shè)定報警限值，設(shè)定的內(nèi)容包括報警內(nèi)容、報警類型、報警等級、報警級別、位置、能源類型、周期、指標(biāo)、單位、設(shè)定值等。
      (3)報警管理包括報警設(shè)定、實時報警、統(tǒng)計分析、歷史查詢等管理功能。
     (4)提供對歷史報警信息的查詢功能，實現(xiàn)多種查詢條件的查詢，列表展現(xiàn)報警信息列，可導(dǎo)出Excel，也可查看每條報警信息的詳細情況。
     (5)提供對報警信息的分析功能，方便客戶查看各種記錄信息和分析報警原因，給出分類統(tǒng)計、縱向?qū)Ρ鹊榷喾N分析方法。
    (6)對電能消耗總體情況和分項情況進行統(tǒng)計，按照年、季、月、周和天的時間進行統(tǒng)計分析，并以柱狀圖、曲線、數(shù)字表現(xiàn)形式顯示和輸出，實現(xiàn)電能統(tǒng)計需求。
    (7)可以從數(shù)據(jù)庫中任意選取數(shù)據(jù)形成方案，并針對所選方案完成圖形化對比分析展示。
   (8)通過自由分析功能，可實現(xiàn)客戶對該系統(tǒng)內(nèi)電能數(shù)據(jù)的任意組合查看，查看方式為圖表。 包括自由分析方案的定義（新建和修改）、查看、導(dǎo)出或打印自由分析圖表等功能。 功能頁面上包括自由分析查詢、方案編輯等管理功能。



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