淺談能源在線監(jiān)測系統(tǒng)在化工行業(yè)的設(shè)計與應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：工企業(yè)的能源消耗量大，其節(jié)能潛力也比較大，因此需要控制能耗強度，促進(jìn)能效水平穩(wěn)步

提升。本文對化工企業(yè)的能源消耗現(xiàn)狀進(jìn)行分析，強調(diào)構(gòu)建能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的必要性，分析開發(fā)的在線 監(jiān)測系統(tǒng)具有的主要功能與應(yīng)用情況，說明信息化、數(shù)字化、精細(xì)化監(jiān)測系統(tǒng)的具體構(gòu)建路徑，以此促進(jìn)化工 企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè)；監(jiān)測系統(tǒng)；開發(fā)；功能。

0引言

現(xiàn)代化工企業(yè)在開展化工生產(chǎn)活動時，應(yīng)借助有效措施，控制產(chǎn)值能耗與產(chǎn)品能耗，保持更高的能源利用率，升級產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，完善管理體系，以此來達(dá)成結(jié)構(gòu)節(jié)能與技術(shù)節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。能源在線監(jiān)測系統(tǒng)綜合運用分布式控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等多種科技手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對化工企業(yè)能源使用情況的實時反映與監(jiān)管，現(xiàn)對該系統(tǒng)的開發(fā)以及應(yīng)用情況展開研究。

1 化工企業(yè)能源消耗現(xiàn)狀

化工企業(yè)雖然在當(dāng)前能源相關(guān)政策的指引下，調(diào)整了生產(chǎn)系統(tǒng)，通過技術(shù)創(chuàng)新來解決能耗高的問題，但是在能源管理方面仍舊存在不少問題。計量能源消耗情況時，所采用的計量器具存在問題，未能對能耗情況實施*全計量，部分計量裝置陳舊老化，需升級。化工企業(yè)在建立能源管理制度，尤其是定額考核制度以及能源統(tǒng)計、計量與采購制度時，需要結(jié)合能源相關(guān)數(shù)據(jù)，原有的制度與當(dāng)前的生產(chǎn)體系已經(jīng)出現(xiàn)了不匹配的情況，主要是因為制度制定缺乏必要的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，導(dǎo)致制度的可行性較差，難以在實際的能源管理工作中落實?；て髽I(yè)的供配電系統(tǒng)因監(jiān)測不到位，長期存在線路不合理與設(shè)備陳舊老化的問題，生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備管理水平低，設(shè)備嘔需更新與升級。部分生產(chǎn)工序中運用了節(jié)能技術(shù)與其他的新工藝，但是技術(shù)的使用情況未得到及時反饋。

化工企業(yè)的耗能問題來源于線路、設(shè)備、制度與技術(shù)等多方面，在解決這一系列能耗問題時，化工企業(yè)需要采用科學(xué)的應(yīng)對方法，關(guān)鍵的就是應(yīng)有數(shù)據(jù)與技術(shù)作為支持?；て髽I(yè)需要建立支持?jǐn)?shù)據(jù)化管理與動態(tài)監(jiān)控功能的新型在線監(jiān)測系統(tǒng)，以此為設(shè)備管理、制度調(diào)整以及技術(shù)革新等工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，減少能源管控系統(tǒng)優(yōu)化過程中的盲目行為。

2 化工企業(yè)建設(shè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的必要性

化工企業(yè)的能耗管理工作是當(dāng)前“能耗雙控”政策下的工作，化工企業(yè)本身屬于高耗能行業(yè)，按照國家低碳節(jié)能發(fā)展要求，需要切實轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，在管理能源的過程中，有效控制能耗。化工企業(yè)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)積極依靠物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及大數(shù)據(jù)等主流科技手段，為能耗管理工作賦能，打造并運用智能化、數(shù)字化的能源監(jiān)測系統(tǒng)，使能耗使用過程更加透明化。國家能源局、發(fā)展改革委等也鼓勵企業(yè)探索全新能源監(jiān)管模式，提高內(nèi)部能源消耗監(jiān)測的技術(shù)水平。能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效應(yīng)用，有助于化工企業(yè)把控能耗產(chǎn)生與控制的整個過程，也滿足了企業(yè)當(dāng)前集中監(jiān)管的客觀需求，增強了能耗數(shù)據(jù)的可視化程度。利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理功能，不僅可以保存海量能耗數(shù)據(jù)，還能夠?qū)崟r分析數(shù)據(jù)，助力化工企業(yè)挖掘數(shù)據(jù)價值，提高對數(shù)據(jù)的利用率。

3 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)

在線監(jiān)測系統(tǒng)中所用的現(xiàn)場設(shè)備包括多功能儀表、物聯(lián)網(wǎng)儀表與智能網(wǎng)關(guān)。多功能儀表采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計理念，能夠監(jiān)測電能質(zhì)量、統(tǒng)計電能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全電量的測量目標(biāo)，支持輸人、輸出模擬量以及開關(guān)量，安裝方式可選擇導(dǎo)軌安裝或者開孔安裝。物聯(lián)網(wǎng)儀表需要測量現(xiàn)場低壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的三相有功電能，支持無線通信功能，用戶能夠以便捷的方式來管理、采集、監(jiān)測用電情況，可將其安裝到配電箱之中，以此對各種負(fù)荷與各個區(qū)域的分項電能進(jìn)行統(tǒng)計、計量以及分析。另外，物聯(lián)網(wǎng)儀表還需滿足測量諧波、不平衡度、相角、功率因數(shù)、功率、電流以及電壓等需求。智能網(wǎng)關(guān)使用功能嵌人式系統(tǒng)，通過身份認(rèn)證以及加密技術(shù)滿足安全保障需求，提供斷點續(xù)傳與壓縮上傳的功能。

4 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能

4.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測與圖形監(jiān)測

能源在線監(jiān)測系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)視的方式，監(jiān)管各種能源介質(zhì)以及化工生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備的實際運行參數(shù)，進(jìn)而確保問題在形成之初就能夠被發(fā)現(xiàn)，化工企業(yè)也能夠直接進(jìn)行干預(yù)，科學(xué)開展能源調(diào)度與生產(chǎn)優(yōu)化工作。系統(tǒng)綜合采用管網(wǎng)圖、表格、趨勢發(fā)展圖以及流程圖等形式從多個角度呈現(xiàn)監(jiān)控情況，監(jiān)控范圍涵蓋企業(yè)內(nèi)部、生產(chǎn)車間、主要工序以及各類設(shè)備，監(jiān)控對象包括化工企業(yè)的風(fēng)、汽、電、水、煤氣以及固體燃料等，同時還支持監(jiān)控畫面組合功能。

能源監(jiān)控模塊是該系統(tǒng)重要的功能模塊，其采用多種分類方式，可按照蒸汽、水、壓縮空氣、氧氣、天然氣與電等化工企業(yè)的常見能源介質(zhì)分類；按照化工企業(yè)各個生產(chǎn)區(qū)域提供分層監(jiān)控的功能，呈現(xiàn)單體畫面、區(qū)域畫面與整廠畫面；按照實際操作用途進(jìn)行分類顯示，可呈現(xiàn)報警畫面、系統(tǒng)實時操作畫面以及生產(chǎn)過程的畫面；支持生產(chǎn)現(xiàn)場控制以及就地控制等控制方式；依照能源使用對應(yīng)的基本流程，提供分環(huán)節(jié)監(jiān)控的功能，具體包括能源使用環(huán)節(jié)、能源輸配環(huán)節(jié)、能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

4.2 能源分析與管理

該系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備以及化工企業(yè)其他方面的能效以及單耗指標(biāo)進(jìn)行分析時，主要依照化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)。針對企業(yè)內(nèi)各個區(qū)域形成的設(shè)備能效、裝置設(shè)施能效以及廠級能效等實時能耗情況實施多層級式監(jiān)視與管理，多角度的方式展現(xiàn)化工企業(yè)在當(dāng)前時段的能耗水平，管理人員即可借此判斷能耗是否出現(xiàn)異常。系統(tǒng)在監(jiān)管的基礎(chǔ)上，還能夠提供企業(yè)能源使用報表，在對能源消耗情況進(jìn)行反映時，能夠滿足及時等多重要求，系統(tǒng)的報表生成功能可為管理者提供對外、對內(nèi)能源報表以及能源平衡報表，工作人員以報表為依據(jù)，定期向上匯報化工產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及能耗控制情況，組織報表時主要以時間為準(zhǔn)，如年度報表、季度報表、月度報表以及日報表，工作人員可自定義報表的形成樣式。其他部門進(jìn)行報表編制時同樣需要從該監(jiān)測系統(tǒng)中獲取所需的數(shù)據(jù)。

4.3 能源使用情況考核管理

化工企業(yè)需要針對能源使用情況落實考核工作，以此督促各個部門重視能源消耗情況。用能單元是化工考核中主要的考核對象，工序形成的生產(chǎn)能效與化工產(chǎn)品對應(yīng)的單耗為主要考察內(nèi)容。在系統(tǒng)中科學(xué)選擇標(biāo)準(zhǔn)值與限定值，實現(xiàn)考核目標(biāo)。系統(tǒng)可以直接依照化工企業(yè)預(yù)設(shè)的能效指標(biāo)與能源使用方案，參照具體的指標(biāo)，從定額、計劃等方面開展分析工作，輔助化工企業(yè)對所有員工、各班組、各部門以及各個分廠進(jìn)行考核。在系統(tǒng)的支持下，考核結(jié)果能夠更貼合實際情況，也更具有客觀性，同時能夠確保能耗控制工作落實到個人，避免能耗控制產(chǎn)生形式化的問題，符合精細(xì)化管理理念。

4.4 能耗警報提示

警報提示是在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要功能，結(jié)合具體能源介質(zhì)的情況，針對生產(chǎn)系統(tǒng)以及其他各處的監(jiān)測點，設(shè)置合適的警報限值與安全限值。一旦有能源在使用期間產(chǎn)生超過限值的情況，系統(tǒng)將會自動提示警報信息，引起管理人員的關(guān)注，對相應(yīng)的工序或者設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而恢復(fù)用能系統(tǒng)的節(jié)能性與安全性。警報功能包括瞬時量警報、累積量警報、指標(biāo)超限警報、指標(biāo)范圍內(nèi)警報以及下/上限警報等。監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心能夠按照使用者發(fā)送的通信指令，獨立設(shè)置不同的警報參數(shù)。若系統(tǒng)獲取警報數(shù)據(jù)，將會運用多種不同的方式將警報信號輸送到管理者處，具體有APP提示、短信提示與日志記錄等方式。警報周期也并非固定的，可以按照使用需求進(jìn)行設(shè)定；系統(tǒng)具備較高的智能化水平，可智能地區(qū)分呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)的警報情況，若警報已經(jīng)被消除，系統(tǒng)也能夠在短時間內(nèi)做出相應(yīng)的反應(yīng)，恢復(fù)至正常運行狀態(tài)。

4.5 設(shè)備管控

在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能還包括管控設(shè)備，系統(tǒng)的管理設(shè)備功能模塊和管理者的智能移動設(shè)備中的APP連接，僅通過手機、IPAD等智能移動設(shè)備就可以了解各個設(shè)備的使用情況與主要信息，同時還能夠查詢設(shè)備相關(guān)的巡檢報告、工作記錄以及巡檢方案等。系統(tǒng)支持電子化設(shè)備巡檢功能，巡檢工作人員在巡檢環(huán)節(jié)中，抵達(dá)具體設(shè)備所在位置后，對設(shè)備進(jìn)行檢查，完成檢查任務(wù)后，對設(shè)備表面粘貼的二維碼進(jìn)行掃描，則可錄入此次巡檢信息。系統(tǒng)獲取并處理設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修記錄、更換記錄、運行情況等數(shù)據(jù)之后，可為各個設(shè)備定制專門的運維方案，并且以數(shù)字化的方式來管理運維期間形成的電子文檔、運維數(shù)據(jù)以及運維流程，提高設(shè)備調(diào)度工作的科學(xué)化水平。

5 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用情況

5.1 實時跟蹤主要裝置

應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠直接對設(shè)備、裝置的實際工況變化情況進(jìn)行反映，管理人員可以以此為依據(jù)，有針對性地提升能源使用率。系統(tǒng)能夠追蹤能耗較高的設(shè)備的運行情況，還能夠自動將實時運行數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析設(shè)備的能耗表現(xiàn)，管理人員借助系統(tǒng)提供的能耗數(shù)據(jù)可更加解決設(shè)備問題。若出現(xiàn)異常的能耗使用情況，系統(tǒng)能夠快速發(fā)送警報信息，技術(shù)人員也能夠在及時前往現(xiàn)場處理問題，避免問題長期停留在化工生產(chǎn)系統(tǒng)中，朝著嚴(yán)重化的方向發(fā)展，通過及時處理來實現(xiàn)化工企業(yè)的節(jié)能提效的發(fā)展目標(biāo)。在線監(jiān)測系統(tǒng)對化工企業(yè)的氣、水以及電等能源消耗展開準(zhǔn)確計量時，可針對同一顆粒度條件下的能耗情況進(jìn)行對比分析，管理者可對不同介質(zhì)能耗規(guī)律進(jìn)行了解，并為其進(jìn)行科學(xué)排名，確定能源使用環(huán)節(jié)中的管理短板與不合理之處，改變原本的能源分配方案，控制能源浪費。

5.2 構(gòu)建閉環(huán)管理體系

化工企業(yè)原本的能耗管理工作中，受到技術(shù)、理念等方面的影響，往往采用事后處理的方式，即在已經(jīng)產(chǎn)生能耗問題后，才對存在問題的設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，這種處理方式的經(jīng)濟(jì)性較差。而在線監(jiān)測系統(tǒng)體現(xiàn)出了全過程管控理念，兼顧了事前、事中以及事后三個階段的管理需求，為化工企業(yè)構(gòu)建了閉環(huán)式的先進(jìn)管理體系。系統(tǒng)提供統(tǒng)計能源功能、管理能源使用實績功能以及考核評價功能，覆蓋前期計劃制定、中期調(diào)度操作以及后期管理考核等多方面管理需求?；て髽I(yè)聯(lián)合運用數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)與該監(jiān)測系統(tǒng)，能夠細(xì)化能耗指標(biāo)，系統(tǒng)為其提供可靠的數(shù)據(jù)來源，展示各個工序的主要能耗情況。以此推動現(xiàn)有能耗管理流程不斷優(yōu)化，制定能耗、設(shè)備管理流程，采用有實效的設(shè)備節(jié)能舉措?；て髽I(yè)的管理人員運用在線監(jiān)測系統(tǒng)可以統(tǒng)計并分析氣、水、電等主要能源在周期范圍內(nèi)所形成的費用，從而掌握能源費用分布狀況，再對不同考核區(qū)間形成的能源成本實施比較與分析，根據(jù)分析結(jié)果來落實日常性的能耗管理以及績效獎懲實施工作。

5.3 建立集成化的監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)助力化工企業(yè)構(gòu)建綜合化、集成化的能源監(jiān)控中心，集中監(jiān)控耗電設(shè)備、耗能設(shè)備、固體燃料、生產(chǎn)運行、動力介質(zhì)以及計量裝置等的相應(yīng)情況。在線監(jiān)測系統(tǒng)還能夠和化工企業(yè)所用的其他系統(tǒng)進(jìn)行連接與集成，實現(xiàn)和SCADA、DCS、PLC、MES等信息管理系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)傳輸與其他方面的交互，消除化工企業(yè)潛在的信息孤島問題。化工企業(yè)可借此構(gòu)建數(shù)據(jù)共享機制，實現(xiàn)產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及能源數(shù)據(jù)的相互聯(lián)動與對接，更好地挖掘與利用各種數(shù)據(jù)資源，把握生產(chǎn)與能耗之間的平衡，提高生產(chǎn)管理水平。

6 AcrelCloud-5000安科瑞能耗管理系統(tǒng)解決方案

為貫徹落實國發(fā)[2007]15號的精神，住建部印發(fā)《關(guān)于印發(fā)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》（建科[2008]114號），組織編制“國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)”一系列技術(shù)導(dǎo)則及驗收標(biāo)準(zhǔn)。這些導(dǎo)則統(tǒng)一了能耗數(shù)據(jù)的分類、分項方法及編碼規(guī)則，實現(xiàn)了分項能耗數(shù)據(jù)的實時采集、準(zhǔn)確傳輸、科學(xué)處理、有效儲存。我司AcrelCloud-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)嚴(yán)格按照導(dǎo)則要求開發(fā)，符合導(dǎo)則要求的各項技術(shù)要求。

7 系統(tǒng)架構(gòu)

計量層：主要安裝各種類型計量儀表（電表、水表、燃?xì)獗?、冷熱量計等）；支持RS485、LORA、4G直傳等方式。

傳輸層：傳輸層核心是使用ANet系列網(wǎng)關(guān)；主要特點是支持?jǐn)帱c續(xù)傳、支持多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)機密傳輸。

服務(wù)層：能耗系統(tǒng)的中心，主要用于接收網(wǎng)關(guān)或4G終端傳輸?shù)臄?shù)數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)，為用戶訪問提供數(shù)據(jù)接口。

展示層：主要為用戶提供訪問平臺數(shù)據(jù)的功能，支持跨平臺訪問，用戶可以使用PC瀏覽器、手機APP隨時了解項目能耗情況。

8 系統(tǒng)主要功能介紹

8.1 綜合看板

包含GIS地圖，可用顯示所有建筑的分布情況。針對建筑本周與上周用能出現(xiàn)增加或下降的情況，分別用紅色和藍(lán)色圖表表示。平臺可按照單位面積能耗與折標(biāo)綜合能耗顯示當(dāng)前平臺排名*10的建筑信息。平臺可顯示平臺接入儀表數(shù)量、平臺接入建筑總面積、平臺接入建筑上月總能耗等。同時，該頁面還有針對不同維度數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果展示。

8.2 單建筑能耗對比分析

單建筑能耗主要是針對單一建筑進(jìn)行建筑分類分項能耗數(shù)據(jù)分析，分類分項嚴(yán)格按照平臺的標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行劃分，如圖中左側(cè)部分的樹形結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)可以按照表格、柱狀圖、曲線的形式進(jìn)行展示統(tǒng)計?？梢灾庇^觀察分類能耗與分項能耗的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是否正常。

8.3 多建筑對比分析

多建筑能耗分析主要是將多棟建筑的分類或分項用能情況放到統(tǒng)一界面中?？砂粗饡r、逐日、逐月、逐年的方式查看選中建筑的分了或分項數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過曲線圖或表格形式展示。

8.4 數(shù)據(jù)異常判定

平臺接入并維護(hù)多棟建筑的數(shù)據(jù)，建筑現(xiàn)場情況多種多樣，為保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運行以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與可靠，平臺中增加了數(shù)據(jù)異常檢查功能，當(dāng)數(shù)據(jù)檢查時不符合預(yù)定的情況時，及時產(chǎn)生報警并生成工單派發(fā)到維護(hù)管理人員郵箱中。

8.5 用戶報告

用戶報告主要內(nèi)容包含各分類能源消耗量的趨勢分析、對比分析、占比分析等，還包含數(shù)據(jù)異常統(tǒng)計情況與派單情況。

9 系統(tǒng)硬件配置

10 結(jié)語

化工企業(yè)落實能源管理工作刻不容緩，面對能耗管理在技術(shù)、制度等方面的問題，企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識到在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要性與必要性。在線監(jiān)測系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)檢測、圖形監(jiān)控、統(tǒng)計分析、能耗警報以及設(shè)備管理等功能對于能源科學(xué)管理與合理使用均有重大意義。隨著化工企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)不斷變化，數(shù)據(jù)量持續(xù)增加，應(yīng)繼續(xù)升級在線監(jiān)測系統(tǒng)，強化其數(shù)據(jù)分析功能，以此來充分挖掘化工類企業(yè)的節(jié)能潛力，強化其在化工領(lǐng)域中的綜合競爭力。

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