摘要: 節約資源是一項基本國策，深入推進能源資源的有效利用既是解決人類需求無限性與地球資源有限性矛盾的必然選擇，也是緩解能源資源對經濟社會可持續發展約束的必然要求。建立一套規范化的工業能耗監測管理系統，實現工業運行狀態能耗的實時監測、動態預警。系統建設的目的在于有效推動建設資源節約型、環境友好型社會目標的進程 。  

關鍵詞:工業；能耗監測；管理系統

1 需求分析

“十二五”時期是實現我國產業結構、資源消耗結構進一步調整優化，推進生產方式、消費方式轉型升級，加快節約發展、低碳發展的關鍵時期。積極響應國家節能降耗號召，充分利用國家政策的杠桿作用，走新型工業化發展道路，有效推動建設資源節約型、環境友好型社會目標的進程。隨著工業化、城鎮化進程加快和消費結構升級，能源需求呈剛性增長，經濟社會發展面臨的資源環境瓶頸約束更加突出，節能減排工作難度不斷加大。“十二五”規劃建議中明確提出：到2015年，全*元國內生產總值能耗下降到0．869噸標準煤，比2010年的1.034噸標準煤下降16％，“十二五”期間，實現節約能源6.7億噸標準煤。雖然節能減排面臨巨大挑戰，但也面臨難得的歷史機遇。全民節能環保意識不斷提高，產品結構調整力度不斷加大，科技創新能力不斷提升，節能減排激勵約束機制不斷完善，這些都為“十二五”期間推進節能減排創造有利條件。

2 總體設計

為滿足“城市工業能耗監測管理系統”建設的總體要求，系統采用SOA架構、分布式部署、多層結構的管控一體化信息平臺。在保證結構清晰、靈活配置、易于擴展的基礎上，對系統的業務功能及核心數據進行統一規劃從邏輯架構、功能架構、網絡拓撲3個角度進對該系統進行總體設計。

2.1 系統邏輯架構 

系統的建設明確與“城市能源與環境監測管理中心”綜合管理平臺的數據對接、整合集成，以及與已建異構系統“城市工業能耗在線監測系統”之間的數據整合，系統的總體邏輯架構如下： 

(1)數據采集層

數據采集層主要實現對城市工業領域用能企業能耗數據的采集獲取，包括實時采集和網上直報兩種數據獲取模式，為實現城市工業企業能耗情況的動態監管及綜合管理提供海量數據支撐。

(2)數據傳輸層 

基于IEEE1888(泛在綠色控制網絡協議)應用安全的數據傳輸層主要實現對全市工業企業能耗數據通過 Internet網絡、GPRS／3G無線網絡等方式，以“標準數據傳輸協議”傳輸到工業能耗監測管理系統的數據 中心服務器。同時具備斷點續傳功能，保證企業采集能耗數據的實時性、可靠性。 

(3)數據存儲層 

從能耗監測管理平臺處理的數據考慮，本系統的數據存儲包括從企業現場采集的實時數據和工信委對工業企業進行管理的業務數據。從數據源的形式出發，采用實時數據庫和關系數據庫分別進行存儲。通過 ETL數據提取、轉換和加載，將分散的、異構數據源中的數據加載到數據倉庫中，為聯機分析處理、數據挖掘提供數據支撐。

(4)支撐平臺 

支撐平臺是該應用軟件系統的基礎支撐，包括中件、基礎工具、基礎服務及基礎平臺： 

計算引擎工具：支撐平臺具備獨立計算引擎，負責對實時數據進行加工處理 ，并將結果寫人實時或者關系數據庫。 

模型分析工具：具備核心的模型分析功能，為用戶提供多種數學算法模型，實現包括基礎統計、預測分析、算法優化、數據挖掘等在內的功能。 

報表開發工具：針對工業能耗監測管理所需的數據報表管理應用需求，提供完善的報表開發工具，實現報表的設計、管理以及應用。

多維數據分析：具備多維數據分析功能，結合工業能耗監測管理的業務需求，組建多維分析模型，對以多維形式組織起來的業務數據進行各種分析操作，幫助行業管理者進行多維度、多指標的數據挖掘和綜合分析，以便支撐決策。 

中心GIS平臺：本系統中的 GIS應用是基于全市統一的GIS平臺，根據中心GIS平臺所提供的地理信息基礎服務，完成基礎GIS功能 (企業導航、能耗分布及能耗預警情況GIS展示 )。 

(5)應用層 

實現對全市監測范同內用能企業能耗數據的實時采集、報表上報、在線監測、匯總分析；為市* 、節能管理部門提供預測預警、對標分析等決策服務：通過專家智能系統為工業企業能耗進行合理 、科學的咨詢和指導。 

(6)展示層 

本系統的建設采用配置工具、WebGis、組態監控等方式，實現對城市工業能耗監測管理系統的可視化展示。 

配置工具：建設功能配置工具，完成對系統的主要功能配置和數據配置。

WebGis：提供WebGis展示功能，實現本系統監測范圍內實時采集企業的基礎信息、能耗分布、能耗預警等現場情況和地理信息的有機結合，以便于政府*與行業管理部門對城市工業能耗情況的全局化掌控和可視化管理。 

組態監控：對企業工段和關鍵位置提供組態監控，完成對企業現場的組態模擬，并通過配置來完成工業現場能耗實時數據在組態圖中的顯示。  

2.2  系統功能架構

“城市工業能耗監測管理系統”的功能設計立足于城市級*、節能管理部門、各行業領域工業企業監測工業領域能源運行情況，服務于能源管理發展規劃等多層次需求，其總體功能架構設計如下 ： 

基礎數據：系統的基礎數據包括實時采集數據和企業填報數據，共同構成“城市工業能耗監測管理系統”的基礎數據。其中，實時采集數據涵蓋城市監測范圍內規模以上用能企業的水、電、油、煤、氣、汽等常規能源品種。 

數據處理：基于平臺計算引擎和各種數學模型，實現對系統基礎數據的深加工。支持平臺上層應用及展示。 

應用功能：從政府用戶和企業用戶兩個視角分別建設“城市工業能耗監測管理系統”。政府端系統的業務應用功能建設包括：填報數據接收審核、匯總分析、決策支持、實時監測分析、專家智能、GIS等子系統。 

企業端系統的業務應用功能建設包括：數據填報、綜合分析、生產實時監測分析、企業決策支持等子系統 。 

基礎功能：包括數據管理中心、平臺配置管理、平臺采集監測 、數據接口規范、基礎支撐服務等功能 。 

上報接口：實現與上級省系統進行數據交換 。 

2.3 網絡拓撲結構

“城市工業能耗監測管理系統”的網絡構建采用模塊化設計法，將整個網絡劃分為不同的功能區域 ，用于部署不同的應用，使得平臺總體網絡架構具備高靈活性、可伸縮性和高可用性。 

結合城市信息中心、工信委等節能主管部門的實際網絡建設情況，系統總體網絡規劃數據中心上層網絡、企業數據采集網絡和外部節點網絡3部分構成 。 

系統網絡的建設通過采用嚴密的網絡安全策略、配備網絡安全設備，從網絡層、網絡設備、核心數據等多個層面進行網絡安全保護，保證數據中心網絡與外網的安全隔離及系統核心數據的安全性。系統總體網絡拓撲設計如下： 

數據中心網絡建設：依托城市政務外網，進行“城市工業能耗監測管理系統”數據中心上層網絡的建設。數據中心網絡是系統平臺建設的基礎，承擔著系統安全穩定運行、提供對外訪問服務、實現數據互聯互通，是各層網絡間訪問的“樞紐”通道。為確保系統的安全性，將數據中心網絡規劃為中立區和安全區兩部分。

企業數據采集網絡建設：工業現場的實時采集數據上傳以互聯網傳輸為主要通信鏈路，不具備有線傳輸的情況下，可通過無線 GPRS／3G或其他網絡實現數據通信 。 

外部節點網絡建設：對于系統外部的訪問節點，如公眾用戶訪問、企業用戶訪問及數據填報，均通過互聯網實現網絡通信。 

3 安科瑞工業能耗系統介紹

安科瑞工業能耗系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

3.1 系統結構

3.2 系統功能

3.2.1 大屏展示

大屏展示企業水電氣當前用量、能源消耗趨勢、產能走勢、各類能源占比、各類能源消耗日/月/年同比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。

3.2.2 能源看板

展示企業電能峰平谷能耗統計占比，區域或重要工藝綜合能耗占比和統計分析，碳排放量核算；并從企業管理需求出發，展示各重點監測區域的能耗比例、公司單位產品能耗和單位產值能耗同比分析，讓企業一目了然地掌握能源消耗水平，以便及時做好節能減排策劃。

3.2.3 能耗分析

從能源使用種類、監測區域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

3.2.4運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測重點設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

3.2.5 移動端支持

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

3.3 現場設備選型

4  結語

系統實施后可大量縮減人工操作環節、提高工作效率、保證數據的真實有效，同時，降低數據統計工作中出現差錯的可能性。在此基礎上，系統提供的統計監測預測預警工具可實現統計報表展現、危情預警 、決策預測功能，為進一步實現節能管控手段轉型升級、節能管理深入發展，提高城市工業企業能源利用效率和工業用能管理水平的重要手段。 

參考文獻

[1]焦琳，顧國章.上海市工業能耗和工業增加值的關系——基于狀態空間模型的分析[J]．中國科技產業，2008，04：113—114．

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[3]安科瑞企業微電網設計與選型手冊.2019.11版.