工廠能耗管理系統
1.工廠能耗管理系統現狀及需求
l 當前的能源管理顆粒度，無法滿足生產制造型企業精益管理的需求
l 能源耗用預測、轉換供應基于歷史經驗制定與生產無關，精準度不夠
l 能源生產和供應過程的管理依靠手工方式進行，管理手段需要改進
l 缺乏有效的手段，對能源的泄漏、供應質量、耗用異常進行實時監控
l 能源耗用統計，所需耗用統計，所需計量數據點多，統計工作量大且繁雜
l 能源使用中存在節約的空間
各工廠的能源管理工作目前還沒有統一的信息化管理系統進行支撐管理，工廠能源管理的各項工作仍需各級管理員手工處理。隨著節能降耗要求的提高，各工廠對于能源管理信息化的訴求也在不斷增強。
2.系統方案概述
工廠能耗管理系統方案是以安科瑞工廠能耗監測平臺融合了現場通信技術、數據庫技術、Web技術、SCADA/HMI技術、C/S及B/S技術等的一體化的數據采集監控系統方案。
能源管理系統實時監控與信息管理系統的總目標是建立一個全局性的能源管理系統，構成覆蓋能源信息采集及能源信息管理兩個功能層次的計算機網絡系統，實現對電能、天然氣、壓縮空氣、采暖水、循環水和自來水等能源介質的自動監測，進而完成能源的優化調度和管理，實現安全、優良供能、提高工作效率、降低能耗，從而達到降低產品成本的目的。系統包括3大部分內容：能源數據采集，能源數據實時監控和能源數據分析發布管理。其主要功能是實現對所有與能源有關的數據采集，并在能源管理部門范圍內實現數據的發布。
整個能源管理系統是以穩定可靠的電力測控模塊、智能水表、智能氣表等傳感器和上位管理服務器為核心并采用流行的、可靠的計算機網絡構成的集中式數據采集監控分析管理系統。全廠設置一個集中能源監控中心。全廠能源調度監控中心通過網絡從各能源子站中獲取能源數據，實現全廠的能源數據集中監控和管理。并實現能源數據的集中管理和歸檔，并通過網絡實現在能源管理部門范圍內的數據發布;全廠能源管理中心和各能源子站通過工廠已有網絡結合在一起構成一個完整的系統。
能源管理數采終端采用工業級通訊管理機處理運算單元，各個能源子站都具備運算存儲能力。能源管理數采終端集成以太網接口，通過光纖以太網與能源管理服務器系統實現通訊，網絡構架簡單明了，系統安全可靠。
系統數據流
系統數據流如上圖，在軟件應用層次，系統以國際通用的OPC標準為軟硬件標準。OPC標準是針對工業應用場合推出的軟硬件通信標準，通用OPC標準可以實現工廠系統信息的互通互連，避免“信息孤島”問題。目前，絕大部分工業軟件硬件供應商都支持這種標準。
總的來說，可以把系統分為三大部分：數采終端（能源子站），數據監控系統（能源實時監控子系統），數據管理與發布（能源管理分析子系統）。
2.1現場電力測控裝置（AEW100）
AEW100無線計量模塊主要用于計量低壓網絡的三相有功電能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。產品具有精度高、體積小、安裝方便等優點。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。
AEW100無線計量模塊不需要布線也不需要拆線現場不用施工，大大降低項目成本，節省大量時間。由于無線計量模塊使用方便節省成本，未來項目改造使用無線計量模塊是趨勢。
AEW100主要功能
AEW100組網方式
AEW100安裝方式
2.2能源實時監控子系統
能源實時監控子系統主要完成能源數據實時動態監控、趨勢圖顯示和故障異常報警等幾大塊功能，各能源子站的現場工藝數據首先通過傳感器、智能儀表接入能源子站，同時，利用以太網，能源實時監控子系統實時采集能源數據，以友好直觀的界面表示能源設備和能源網絡的運行狀態，幫助用戶及時、準確了解能源系統的運行狀態，及時發現、解決問題。
能源管理系統主要功能如下：
l 數據采集和處理；
l 能源工藝參數和設備的動態顯示；
l 報警顯示和管理；
l 趨勢顯示；
l 歷史數據的管理、存貯；
l 能源統計報表的生成和打印
l 權限的確定
2.2.1能源實時監控服務器
能源實時監控服務器是上位監控軟件Acrel-5000服務器端的運行平臺，負責處理、存儲、管理從現場能源子站傳送來的實時數據。作為網絡上的實時I/O 服務器，同時又是控制網絡中的報警服務器、趨勢服務器，能源實時信息服務器是能源管理系統的數據實時處理中心，它將擔負整個能源管理系統的實時數據的存儲和處理，因此具有十分重要的地位。
系統基于先進的服務器/客戶端結構，只需要在服務器端做一次部署，客戶端通過工廠網絡可以使用實時監控功能。客戶端不需要重新部署。方便系統的更新維護。
能源實時信息服務器采用Windows操作系統，可靠，穩定。
2.2.2能源實時監控客戶機
能源實時監控計算機是能源實時監控信息服務器的客戶端。通過該客戶端可以實現的功能：
· 能源計量系統結構圖
· 顯示全廠能源系統總攬圖（各個儀表采集的各車間各能耗功率,負荷）
· 動態顯示各表讀數（電，水，壓縮空氣，天然氣，熱水）
· 各表具輔助參數顯示（電壓，電流，功率，流量，溫度，壓力等）
· 能源計量系統事件記錄，報警管理（表，終端，服務器故障）
· 任意數據趨勢顯示，跟蹤記錄
2.3數據管理與發布(能源管理和能源監控系統)
能源管理分析子系統主要完成能源數據采集、存儲、分析和數據發布幾大塊功能，各能源子站的現場工藝數據首先通過傳感器、智能儀表接入能源子站，同時，利用以太網，Acrel-5000對能源數據進行采集，并存儲進數據庫中，Acrel-5000提供各種能源數據分析管理工具，用戶通過Acrel-5000的IE界面接口就可以實現對能源系統管理、分析和數據分享。
能源管理系統主要功能如下：
l 數據采集和處理；
l 報警顯示和管理；
l 趨勢顯示；
l 歷史數據的管理、存貯；
l 能源統計報表的生成和打印；
l 權限的確定；
l 用能信息的Web發布；
l 實現與其它能源管理系統、MES或ERP系統連接和數據交換；
2.3.1能源管理分析服務器
能源管理分析服務器是能源管理專用軟件服務器端的運行平臺，是整個能源管理系統的歷史數據的存儲中心，也是數據庫管理軟件的運行平臺。Acrel-5000是安科瑞專門面向制造型企業推出的一套能源管理系統套件：
l 圖形化,對象化開發:Acrel-5000內置能源消耗單位、設備、儀表（水、氣、電、汽表）等對象，可以進行開發或者系統的擴展。保證系統的易使用，易擴展性和可用性
l 內置國際能源統計分析高級算法：回歸分析等
l 支持中、英文
l 支持大范圍的應用，在通用等工廠已有成功案例
能源管理分析服務器主要任務是通過服務器完成系統中歷史數據的存儲、管理，并向網絡中的工作站和上層信息管理系統提供數據發布。即在工廠網絡內的任何一臺計算機通過一定權限的賦予都可作為能源管理分析的瀏覽器，而且瀏覽的界面是我們常用的IE瀏覽器，無需另外安裝其他軟件。能源管理分析服務器完成以下功能：
l 定時歸檔各能源表具相關讀數（小時，天，周）
l 配置管理（將表具劃入區域及設置分攤原則，能源單價設置，費用計算方法設置，權限設置，配置更改記錄）
l 生產能源消耗報表（按部門，表具，工作組等）
l 精確成本分析與分攤
l 數據導入，導出，修改接口
l 通過內部網向公司發布，實現客戶端使用瀏覽器進行瀏覽
系統基于服務器/瀏覽器結構，用戶通過IE就可以編輯，修改和使用能源分析系統。
2.3.2能源管理系統客戶機
能源管理分析客戶機是能源管理分析服務器的客戶端。可以是能源管理部門內掛在以太網上的任意一臺計算機。操作人員打開IE瀏覽器，連接到能源管理分析服務器即可瀏覽所有歷史上的能源信息及分析結果，還可以瀏覽生成的能耗報表。同時提供界面為用戶實現手動數據錄入功能。由于不要求安裝任何其它軟件，所以在本方案系統設備清單上沒有配置此瀏覽器。
3.案例介紹
3.1項目概況
廣東堅朗五金制品股份有限公司車間在建廠規劃時就考慮到能源計量系統的建立，為一部分設備配備了智能化能源計量設備，并預留了通訊接口，在采用各種方式進行節能管理和改造的同時，也受制于現有的硬件和軟件情況的限制。部分能源消耗過程和重點能耗設備的監控采用的人工抄讀，缺乏智能儀表的記錄與自動化系統的數據采集與分析。人工抄讀的數據時間間隔長、及時性差，統計的方法單一，同時無法與生產技術人員進行自動化的有機結合，在能耗管理方面存在較大不便。部分能源消耗缺乏計量裝置。現希望在此基礎上建立一套完整的、具有較高水平的能源管理系統。
本項目重點要解決基礎能耗數據的智能化、自動化、可視化、可量化的收集與存儲；建立車間級的能源管理平臺、實現各項能源的集中化管理；深入分析能源消耗過程與趨勢，實現能源管理與生產技術緊密結合；建立能耗監測與公示平臺，在能源消耗一線直接展示能源利用效率；推進單耗管理，實現企業的產量與能耗的有機結合，能夠按照時間、班次、產品批次等追溯能源消耗，支持產品單耗的量化管理。通過對全車間各區域電、天然氣、水、壓縮空氣等能源介質的統一綜合管理，使得車間能對各區域設備能源使用情況進行查詢分析，幫助車間人員發現潛在的節能機會，最大限度地提高企業的能源利用效率，科學有效地管理企業的能源使用，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會發揮作用。
1. 設計依據
1.1. 用戶需求
1、 能耗監測管理指標體系編制
完成建筑能耗管理系統能源監測指標體系的編制建設，并適度考慮未來建設的管控需要。實現對項目用電、水、燃氣總量管理，定額指標、各用能部門能源管理指標等指標體系的編制、查詢、展示。
2、 計量設備的購置、安裝調試
完成項目能耗計量設備的選型、購置、安裝、調試施工工程建設。實現項目內部各類能源數據的統計與分析。
3、 系統網絡通訊搭建
完成所有計量儀表之間、儀表與網絡通訊層設備、通訊層與系統管理層的通訊連接接線工作，實現末端計量儀表與能耗監測平臺軟件系統的數據通訊功能。
能耗監測系統的搭建以高速以太網為核心，采用現場總線通訊和高速以太網相結合的方式進行系統網絡的搭建，充分利用項目已有網絡資源，能耗監測系統各監測區域數據傳輸方式采用與項目現有通訊網絡共用的方式實現對項目水、電、燃氣監測點數據傳輸到能耗監測系統。
4、 能耗監管系統平臺軟件開發
完成項目建筑能耗監測系統各類功能應用軟件開發工程。實現能耗監測系統平臺中的能耗監測、分項能耗、預測預警、能耗統計、對比分析、能耗公示、能源報表等軟件功能。
5、 數據上傳
完成項目能耗監測系統與市/區能耗監管中心服務器對接，實現能耗數據自動上傳。
1.2. 技術標準
本技術規范書引用的國家和行業標注如下：
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
GB/50198 《監控系統工程技術規范》
GB50052-2009 《供配電系統設計規范》
GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——分項能耗數據采集技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——分項能耗數據傳輸技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——樓宇分項計量設計安裝技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——數據中心建設與維護技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——建設、驗收與運行管理規范》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統——軟件開發指導說明書》
DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術規范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》
1.3. 設計范圍
根據客戶需求及項目實際情況，本項目智能化設計一套Acrel工廠能耗管理系統。該項目現場設備層儀器儀表的具體分布情況如下：
廠房的2個配電室低壓進出線回路、主樓強電間和裙樓強電間非標箱所安裝的安科瑞ACR220EL電力儀表，具體為：
1#配電室：2路進線、2路電容柜、1路母聯和49路出線回路；
2#配電室：2路進線、2路電容柜、1路母聯和78路出線回路；
主樓強電間：133個非標箱主開關；
廠房強電間：116個非標箱主開關；
2. Acrel工廠能耗管理系統運行環境
2.1. 能耗管理系統硬件條件
為使Acrel工廠能耗管理系統正常工作，安裝系統軟件的主機需滿足如下硬件條件：
CPU：Intel 酷睿I3 CPU 2.0GHz以上；
內存：2G以上；
硬盤：320G以上；
顯示器：VGA、SVGA以及支持桌面操作系統的圖形適配器，顯示256色以上；
2.2. 軟件運行環境條件
Acrel工廠能耗管理系統軟件主要運行在微軟的Windows操作系統平臺上，兼容Windows Xp Professional（簡體中文）、Windows Server 2003 Standard Edition (簡體中文)、Windows Server 2008 Enterprise Edition (簡體中文)、Windows 7 Ultimate (簡體中文)、Windows Server 2012 Standard Edition (簡體中文)。
2.3. 能耗管理系統機房要求
本能耗管理系統所處的系統機房的防雷和接地設計，應滿足人身安全及電子信息系統正常運行的要求，并應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB 50057和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB 50343的有關規定。監控計算機及通訊采集裝置所處環境應滿足以下要求：
海拔高度：≤2000m；
環境溫度：5℃～＋45℃；
最大日溫差：25K；
最大相對濕度：95％（日平均）；90％（月平均）；
3. 系統功能
3.1. 登陸界面
在瀏覽器輸入服務器配置地址
默認最高管理員賬戶和密碼都是admin，點擊登錄，進入系統主界面，主界面右上角分別為顯示操作人員姓名，返回主界面按鈕，退出登錄按鈕
3.2. 用能平面圖綜合能耗展示
Acrel工廠能耗管理系統登錄成功進入主頁面，主頁面顯示公司用能平面圖，體現公司各區域/車間的平面相對位置、各類能源當月的的使用總量信息。
項目概況可以在基礎數據配置，前段鼠標懸浮顯示，上面六個扁平圖標按鈕都可以進入查看具體信息
用能主界面
3.3. 能源系統能流圖
Acrel工廠能耗管理系統能流圖表示的是能源介質流向的一種示意圖，它直觀形象地概括了企業能源系統的全貌，反映了企業在能源輸入及分配輸送方面的平衡關系。
3.4. 能源計量網絡圖
Acrel工廠能耗管理系統計量網絡圖展示用能單位各類能源的計量體系，同時也促進了計量器具的有效管理，使能源管理工作更規范化、網絡化，以確保能源計量的準確性。
3.5. 數據檢查
查看進線和支路的用電誤差，及時發現故障
3.6. 區域用電統計
統計各個車間，辦公室等區域的用能
3.7. 能耗折標統計
Acrel工廠能耗管理系統建立能耗折標系統，將各類能源消耗折算成標準煤或CO2排放量，配置各類能源消耗的費率，設置不同能源類型的不同時間段的能源單價，將能源消耗折算為標準煤、費用金額后進行綜合比較。
3.8. 用能逐時統計
可以選擇任意回路查看該回路24小時的用能情況
3.9. 圖表打印
Acrel工廠能耗管理系統可將圖表直接打印。
3.10. 產品單耗
根據配置相關信息，合計出各類產品單耗，用能成本統計，各個用能計量等
· 月成本分攤報告
· 月消耗報告
· 能源對帳單報告
· 單件產品的能源消耗：可以顯示單件汽車產品的水，汽，電的能源消耗值報表及歷史趨勢分析曲線
3.11. 用能產量設定
設定全廠每個月的計劃用能，產值，實際產量，用于統計分析
3.12. 用能對比
對比分析本年每個月的用能情況，節能百分比等
3.13. 重點能耗設備設定
設定每個重點能耗設備每個月的計劃用能，用于和實際用能統計分析對比
如下圖為重點能耗設備的用能對比情況表
3.14. 報警記錄統計分析
3.15. 系統通訊狀態
實時顯示各個回路當前的通訊狀態，用于排查問題
3.16. 用戶管理
本系統軟件設置多達上百種密碼分區和密碼設置，為系統管理員、后勤管理人員、設備維護人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施。
為了使實時系統能夠安全穩定運行，整個系統提供可靠的安全保護措施，所有的系統操作員能夠根據權限大小賦予某特性，這些特性規定了各個操作員對系統及各種活動的適用范圍，如用戶名，口令字，操作權限及操作范圍等特性。
3.17. 基礎信息維護
Acrel工廠能耗管理系統可根據項目實際情況配置班組、產線信息及每塊智能儀表所屬的能耗類型、歸屬區域、設備類型等信息，這些數據將作為項目用能分析的基礎信息。
3.18. 能耗看板
設立能耗看板，在企業大堂等顯著位置實時展示公司能耗信息和節能成果。
3.19. 在線幫助
點擊登錄界面的在線幫助鏈接可以進入安科瑞電氣官網
3.20. 遠程訪問功能(C/S模式)
Acrel工廠能耗管理系統采用C/S架構設計，在任意一臺可以連接互聯網的計算機上安裝Acrel工廠能耗管理系統客戶端軟件即可實時訪問該能耗管理系統。
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