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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術文章 > 淺談煤礦企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用 摘要：煤礦企業(yè)在為國民經(jīng)濟發(fā)展提供核心動力的同時也消耗著大量能源。“雙碳"目標這一國家戰(zhàn)略給煤礦企業(yè)生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)，也為其技術升級、節(jié)能增效提供了機遇和驅(qū)動力。能耗“雙控"是實現(xiàn)“雙碳"目標的必由之路，而對煤礦企業(yè)能耗及碳排放情況進行在線監(jiān)測、精細管理、科學決策是實現(xiàn)能耗“雙控"、節(jié)能增效的基礎。
關鍵詞：高能耗；能耗雙控；大數(shù)據(jù)采集；能耗核算；數(shù)字化轉(zhuǎn)型
0、引言
根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》規(guī)劃部署的碳達峰、碳中和路線，各行業(yè)相繼提出碳達峰和碳中和的目標和實施方案，“30、 60"也成為了煤炭等能源生產(chǎn)企業(yè)的指導目標。
《自然資源部煤炭行業(yè)綠色礦山建設規(guī)范》要求各礦企應建立礦山生產(chǎn)全過程能耗核算體系，通過采取節(jié)能減排措施，控制并減少單位產(chǎn)品能耗、物耗、水耗，減少“三 廢"排放。陜西省發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境廳也要求各礦企按照《陜西省綠色礦山管理辦法》《關于推進用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的通知》提升能源統(tǒng)計監(jiān)測能力，健全能耗統(tǒng)計監(jiān)測和計量體系，加強用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設。
1、概況
陜西煤業(yè)《“雙碳"工作行動方案(暫行)》等文件中要求：各單位要提高節(jié)能管理信息化水平，要開展能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設，應用信息化手段推動環(huán)保和能源 管理與節(jié)能降耗工作，深挖生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排空間，確保階段性節(jié)能目標實現(xiàn)。
結合陜西煤業(yè)要求，以行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀為背景，以各礦需求為切入點，以切實解決問題為目標，同時響應國家相關政策，開發(fā)節(jié)能環(huán)保能耗在線監(jiān)測管理平臺，幫助企業(yè)對能耗情況進行在線監(jiān)測、精細管理，對污染排放情況，及時進行污染預防，避免超標排放，滿足各類環(huán)保要求，提高運維工作效率，逐步實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
煤礦企業(yè)生產(chǎn)本身是一個復雜系統(tǒng)，生產(chǎn)鏈條長，耗能設備多，耗能種類多，產(chǎn)生的工業(yè)“三廢"多。當前煤礦企業(yè)側重于對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行智能化改造，對能耗監(jiān)管投入略顯不足。
本文就是基于礦區(qū)實際情況，構建一套能耗監(jiān)管系統(tǒng)，通過本系統(tǒng)的實施，對全礦區(qū)的所有能源數(shù)據(jù)進 行監(jiān)測、計量、管理、分析、預測，構建全礦各部門、各能耗設備的水、電、熱量、柴油等能源記錄數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)庫，并把相關數(shù)據(jù)上傳至股份公司以及省市平臺。
2、研究方向及內(nèi)容
2.1 能耗單元的實時計量統(tǒng)計管理
本研究將實時采集各級用能單位或高耗設備能耗信息，自動完成計量、記錄、統(tǒng)計及定制報表等功能。對全礦區(qū)用能情況按照高耗能設備、重要工序、辦公樓宇、各級用能單位進行分層管理。
2.2 構建數(shù)據(jù)模型，實時預警
重要設備、重要工序、各級用能單位，結合有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)，構建數(shù)字化能耗以及能效模型，進行同比、環(huán)比及對標分析，實現(xiàn)能耗預警。
2.3 建立節(jié)能技改數(shù)據(jù)支撐
基于長期的能源能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)，終形成能源大數(shù)據(jù)診斷報告，結合全礦區(qū)生產(chǎn)工藝，為中長期節(jié)能技改方案提供強大的數(shù)據(jù)和決策支撐。
2.4 建立能耗管理指標依據(jù)
在精細管理、降耗提效的方針下，為煤礦企業(yè)管理建立健全能耗量化管理數(shù)據(jù)的依據(jù)。
2.5 能耗管理決策分析
通過一定時間的數(shù)據(jù)累積，從不同角度對能源消耗情況進行分析預測，提供防止能源浪費、降低能耗、合理規(guī)劃使用能源的決策支持。
2.6 系統(tǒng)管理與信息發(fā)布
快速、準確地提供各種能耗數(shù)據(jù)信息，可通過智能化綜合管控平臺統(tǒng)一發(fā)布。
2.7 各類平臺對接
可提供相對應接口，實現(xiàn)與省能管平臺無縫對接。
3 、系統(tǒng)功能體系結構設計
3.1 系統(tǒng)設計原則
系統(tǒng)采用分散采集、綜合監(jiān)控、集中管理的模式。系統(tǒng)設計遵循可靠性、兼容性、規(guī)范性、經(jīng)濟性、可擴展性等原則。
能耗數(shù)據(jù)采集原則為：
各類能源總關口，即重要用能單位配置。
在能耗統(tǒng)計分析中具有重要意義的用能單位或設備。在數(shù)據(jù)接口開放的情況下，計量數(shù)據(jù)盡量從現(xiàn)有系統(tǒng)中采集，降低投資成本。
3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構
圖 1 系統(tǒng)網(wǎng)絡整體架構圖
能耗在線監(jiān)測管理系統(tǒng)監(jiān)測點分布在礦區(qū)范圍內(nèi)不同地點，分布范圍廣且分散?；谝陨咸攸c系統(tǒng)網(wǎng)絡結構采用分布式結構，以光纖環(huán)網(wǎng)為骨干網(wǎng)(部分使用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡) 星型電氣連接各個子系統(tǒng)，系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線或I/0方式連接檢測設備。
系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器/服務器)模式。管理層應用服務器通過以太網(wǎng)交換機與數(shù)據(jù)庫服務器連接，通過與信息管理系統(tǒng)網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)，支持和股份公司能耗平臺、省市監(jiān)管平臺，礦區(qū)綜合管控平臺無縫對接，支持遠程客戶瀏覽訪問。
系統(tǒng)管理層根據(jù)礦測能耗監(jiān)測和管理需要，分別實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)采集、存諸、分析、計算，提供能耗統(tǒng)計、能耗預警、同比/環(huán)比分析、能流圖、能源看板、能源報表等業(yè)務功能模塊，另外，還有系統(tǒng)管理、信息設置、能源系統(tǒng)建模等系統(tǒng)功能模塊的開發(fā)，同時實現(xiàn)同股份公司平臺以及省平臺的無縫對接。
3.3系體軟件加構及功能
圖 2 系統(tǒng)軟件體系架構圖
能耗在線監(jiān)測管理子系統(tǒng)從全礦組織架構、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、能耗設備角度、分別進行能源數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、計算，為管理人員提供能耗統(tǒng)計、能耗預警、同比/環(huán)比分析、能耗分析、對標分析、能流圖、能源看板、能源報表等業(yè)務功能模塊，另外，還有系統(tǒng)管理、信息設置、能源系統(tǒng)建模等系統(tǒng)功能模塊。
邊緣數(shù)據(jù)采集層:主要完成各類能耗數(shù)據(jù)和有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)采集。邊緣采集器向下需要支持常見的工業(yè)通信接口和協(xié)議，向上需要支持云平臺數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
數(shù)據(jù)平臺層:主要負責數(shù)據(jù)存儲、分類、計算等。業(yè)務應用層:主要完成各種能源信息的統(tǒng)計、分析，包括能耗統(tǒng)計、能耗分析、能耗預警、對標分析、綜合報表管理、數(shù)據(jù)查詢等。
4、系統(tǒng)主要功能
4.1 信息管理層主要功能如下
計劃調(diào)度。實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、設備及備件計劃管理。提供與陜煤股份層系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)系統(tǒng)對接。
能效管理。滿足企業(yè)需求，實現(xiàn)能效管理。
設備管理。滿足企業(yè)需求，實現(xiàn)設備管理。主要包括生產(chǎn)設備及計量設備基礎信息、運行信息、操作記錄、預警、故障等管理。
動力指標管理。主要包括動力控制指標的管理。
綜合報表管理。可以根據(jù)企業(yè)需求，自動生成所需的報表，也可根據(jù)自身需求定制頁面和編輯報表。報表主要包括能源動力相關的各類制式報表，包括各類生產(chǎn)及消耗報表等。
綜合管理。主要包括平面管理、流程管理、制度管理、資料管理、用戶管理、權限管理、交接班管理、生產(chǎn)管理、幫助管理等。
WEB 發(fā)布。實現(xiàn)能源管理的信息共享。
4.2 集中監(jiān)控層主要功能如下：
動態(tài)圖形監(jiān)控:設置動態(tài)工藝流程畫面及單臺主機流程畫面， 圖形動畫顯示，實時顯示各工位號參數(shù)及設備運行狀態(tài)，對于涉及面比較廣的子系統(tǒng)，可以設置多個畫面。
實時數(shù)據(jù)監(jiān)控:在工藝流程畫面顯示數(shù)據(jù)的基礎上，實現(xiàn)柵格形式匯總實時顯示各工藝參數(shù)，設備狀態(tài)，柵格底色應根據(jù)所顯示數(shù)據(jù)的歸屬分類不同而加以區(qū)別，做到一目了然，以便于操作人員集中監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)。
遠程操作:對所有設備進行遠程遙控操作，通過鼠標實現(xiàn)對現(xiàn)場設備(啟/停)、電動閥(開/閉)進行操作，根據(jù)權限設密碼保護。
預警及報警功能:有關參數(shù)超限報警及設備故障報警，發(fā)出聲光提示，可實時指令打印，有中文提示并自動記錄。報警根據(jù)緊要程度、事故等級區(qū)別對待，通過不同的報警提示音和顏色加以區(qū)別。并設立維修模式，保障在維修、檢測狀態(tài)下，可以關閉自動報警功能。
實時趨勢圖:實時顯示各工藝參數(shù)的變化趨勢，如流量、溫度、壓力、電流、頻率等，有助運行操作人員和管理人員實時掌握生產(chǎn)工藝參數(shù)變化情況;
報表: 設班報、日報、月報、年報，分別按分類報表及匯總報表并實時打印，報表設置可根據(jù)需求進行調(diào)整功能，可根據(jù)實際需要和臨時變動，隨時對報表數(shù)據(jù)的篩選和計算公式、函數(shù)參量進行調(diào)整。
數(shù)據(jù)采集 諸存 記錄和發(fā)布：系統(tǒng)具有各種工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、計量數(shù)據(jù)的采集、諸存、記錄功能。各種信息按照不同功能要求分別寫入實時歷史數(shù)據(jù)庫或管理數(shù)據(jù)庫，供能源管理系統(tǒng)軟件使用。系統(tǒng)監(jiān)控畫面和相關信息可以通過WEB方式發(fā)布，以便于管理人員通過網(wǎng)絡訪問和遠程瀏覽。
系統(tǒng)管理:統(tǒng)一管理操作人員、維護工程師、能源管理人員等相關人員的安全操作權限，以保證本系統(tǒng)的安全保密性，防止非法用戶對生產(chǎn)控制和重要數(shù)據(jù)的侵害；
能源管理系統(tǒng)通過開放的以太網(wǎng)OPC標準接口實現(xiàn)與其它管理系統(tǒng)的集成。
5、安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述
安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎數(shù)據(jù)和支持。
6、應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(yè)、木材、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產(chǎn)品、工器具制造等離散制造業(yè)。
7、系統(tǒng)結構
現(xiàn)場通過廠區(qū)局域網(wǎng)和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網(wǎng)聯(lián)通的地方，通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。
系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設備層：主要是連接于網(wǎng)絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監(jiān)測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數(shù)據(jù)服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
8、系統(tǒng)功能
平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(yè)加強能源管理，提高能源利用效率和節(jié)能潛力，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業(yè)及各區(qū)域的能耗折標、產(chǎn)值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區(qū)域展示該區(qū)域的分類能耗、產(chǎn)值等相關信息。
8.3首頁
首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(yè)級統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業(yè)削峰填谷、調(diào)整負載等技改措施提供數(shù)據(jù)支撐。
能源實時監(jiān)控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監(jiān)測，確保用能環(huán)節(jié)的持續(xù)穩(wěn)定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網(wǎng)絡圖、能源計量網(wǎng)絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數(shù)、門禁水浸狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)。
實時統(tǒng)計：實時統(tǒng)計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數(shù)據(jù)展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區(qū)域、不同設備的不同的能耗參數(shù)；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數(shù)進行在線設置，當能源參數(shù)越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統(tǒng)彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業(yè)內(nèi)實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規(guī)劃。通過各種運行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據(jù)運行模式調(diào)整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個水電氣儀表的實時參數(shù)變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關能源的能源參數(shù)集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個產(chǎn)業(yè)線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析，折標對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統(tǒng)計各個監(jiān)測節(jié)點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析。同時將產(chǎn)品單耗與行業(yè)/國家/國際指標對標，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、車間，產(chǎn)線、工段、設備等進行日、周、月、年、時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力，評定能源消耗是否合理。
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設備能源消耗進行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設備及工藝運行狀態(tài)，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統(tǒng)一次運行監(jiān)視?？芍苯訌膭討B(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。
用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產(chǎn)各種報表，查看企業(yè)各個節(jié)點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環(huán)比報表，支持導出報表。
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環(huán)比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統(tǒng)計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
同比
環(huán)比
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統(tǒng)計分析，讓用戶更加了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎，方便用戶發(fā)現(xiàn)設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
監(jiān)控耗能設備運行、停機及異常狀態(tài)，及時解決設備故障停運導致無法正常生產(chǎn)。
根據(jù)節(jié)點、能源分類，查詢各個節(jié)點線路上的能源損耗數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。
按照區(qū)域?qū)μ寂欧趴偭康淖兓厔葸M行統(tǒng)計，并進行同環(huán)比分析。對單位產(chǎn)值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現(xiàn)超標預警，提升區(qū)域減排水平，促進碳達峰目標實現(xiàn)。
實時監(jiān)測諧波含量、三相不平衡度、功率因數(shù)等，確保功率因數(shù)不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現(xiàn)故障。
系統(tǒng)支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yǎng)需要。
針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現(xiàn)電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(yè)提前預警，避免發(fā)生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發(fā)與閉環(huán)處理。
可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。
可自定義時間段內(nèi)各個拓撲節(jié)點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。
提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業(yè)實現(xiàn)容改需，降低基本電費。
對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析，為企業(yè)分時用電，優(yōu)化成本效益提供數(shù)據(jù)支持。
對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統(tǒng)管理，支持文件的上傳和下載。
對場景進行虛擬仿真，展示各區(qū)域運行及能源消耗情況，可實現(xiàn)分層預覽、轉(zhuǎn)場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監(jiān)測點位的自定義綁定。
對各動力子系統(tǒng)進行虛擬仿真，展示子系統(tǒng)的動力管線、設備的實時狀態(tài)及能源消耗情況，可實現(xiàn)動態(tài)的能源流向效果。
可通過圖形化的編輯方式自定義組態(tài)圖，展示設備運行狀態(tài)及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監(jiān)測數(shù)據(jù)。
可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數(shù)據(jù)及各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源包括API、數(shù)據(jù)庫查詢、MQTT、Excel等方式。
對系統(tǒng)的項目、探測器、設備型號、電參量、節(jié)點、能源、公示、及相關參數(shù)進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、產(chǎn)線比對、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、事件記錄、運行監(jiān)視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
9、系統(tǒng)硬件配置
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
企業(yè)能源管控平臺 | Acrel-8000 |
| 安科瑞企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況。 |
智能網(wǎng)關 | Anet-2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳，支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。 |
ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1998、DL/T645-2008、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 | |
ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
35kV/10kV/6kV進線 | AM5SE-F |
| 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流/反時限過流保護、兩段式零序102過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、頻率保護、FC閉鎖、失壓跳閘、逆功率保護、過電壓保護、零序過壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；檢同期；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 |
35kV/10kV/6kV饋線 | |||
配電變壓器 | AM5SE-T | 三段式過流保護、反時限過流保護、兩段式零序101過流保護、兩段式零序102過流保護、101反時限過流保護、102反時限過流保護、過負荷保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、非電量保護、FC 閉鎖；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
電動機（2000KW以下） | AM5SE-M | 過流一段保護（啟動中、已運行）、過流二段 保護、反時限過流保護、兩段式負序過流/負序 反時限過流保護、兩段式零序過流保護、熱過載保護、過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、啟動時間過長保護、低電壓保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警、零序過壓告警、FC閉鎖、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保護、過電壓保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、 Eq等電參量測量。 | |
35kV/10kV/6kV母聯(lián) | AM5SE-B | 兩段式過流保護、反時限過流保護、后加速過流保護、進線備投/母聯(lián)備投/聯(lián)切備投/自適應備投、PT斷線告警、控制回路故障告警、母線充電保護；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路檢同期。 | |
35KV/10kV/6kV電容器 | AM5SE-C | 兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路故障告警；斷路器遙控分/合閘操作；故障錄波；獨立的操作回路；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變 | AM5SE-D2 | 兩圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變 | AM5SE-TB | 三段式過流保護（帶復合電壓、帶方向閉鎖）、反時限過流保護、零序過流保護、間隙零序電流保護、零序電壓保護、過負荷保護、啟動通風、閉鎖有載調(diào)壓、斷路器遙控分合閘、故障錄波、全電量測量、獨立操作回路、遙控升檔/降檔/急停、變壓器檔位測量；U、1、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
PT并列監(jiān)測 | AM5SE-UB |
| PT并列、低電壓告警、PT斷線告警、過電壓告警、零序過壓告警 |
大功率異步電機 | AM5SE-MD | 電機差動速斷保護、比率差動保護、啟動中過流一段保護、已運行定時限過流保護、過負荷保護、零序過流保護、過熱保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓保護、斷路器遙控分合閘、獨立操作回路、故障錄波、全電量測量；U、I、P、Q、Ep、Eq等電參量測量。 | |
主變保護 | AM5SE-D3 | 三圈變差動速斷保護、比率制動差動保護 | |
主變公共測控、進線公共測控 | AM5SE-K | 20路遙信、10路開出、遙測 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
ARB5-E |
| DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T18215-2002、GB/T18883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2008對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
ARB5-S |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 | |
35kV/10kV/6kV進線柜電能質(zhì)量在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流+零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流 63 次諧波、50 組間諧波、35 組高次諧波、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降（故障源定位）、電壓中斷、沖擊電流、1024點波形采樣、定時錄波、電能質(zhì)量合格率統(tǒng)計，波形實時顯示及故障波形查看，內(nèi)存32G，16DO+22DI,2RS485+1RS232+1GPS,+3以太網(wǎng)接口+1WiFi+1USB接口支持U盤到處數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35kV/10kV/6kV間隔智能操控、節(jié)點測溫 | ASD500 |
| 液晶屏顯示一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫濕度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕、預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出 |
35kV/10kV/6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 |
35kV/10kV/6kV間隔 電參量測量 | APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 |
低壓進線 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；本月和上月峰值；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示 | |
AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
0.4kV無功補償 | ARC |
| 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月峰值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 | |
ANSVC |
| ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化控制電力電容器投切進行補償，具有多種補償形式，可根據(jù)電網(wǎng)的實際情況，合理選用補償形式。 | |
0.4kV有源濾波 | AnSin-□-M Ⅰ型 |
| 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功；可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；具備完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；基于谷歌Fliutter框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數(shù)據(jù)處理功能；支持IOS、安卓、PC多平臺交互；具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負荷調(diào)整至平衡；具備動態(tài)過溫降載功能，較大限度的保證濾波器的持續(xù)運行；具備智能風扇轉(zhuǎn)速控制功能，根據(jù)負荷率和環(huán)境溫度智能控制風扇轉(zhuǎn)速，降低損耗；具備動態(tài)擴容功能。 |
0.4kV出線 | AEM82 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
ARD3M |
| ARD3智能電動機保護器適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率為50/60Hz的電動機，可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。 | |
ANHPD300 |
| 對用電設備產(chǎn)生的隨機高次諧波、脈沖尖峰、電涌等具有吸收作用，能濾除電壓尖峰雜波、矯正畸變的電壓波形，對諧波噪聲進行消化和吸收，防止保護裝置誤跳閘，保證用電設備正常運行。 | |
DTSD1352 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
變壓器繞組溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，熱電阻信號輸入，RS485接口，2路繼電器輸出，預埋PT100 |
變壓器接頭測溫 低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 可以嵌入式安裝低壓柜面板上，每臺裝置可以接收60個無線傳感器的數(shù)據(jù)。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控。2路告警出口，全電參量測量 |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5（A），測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；傳輸距離空曠150米 | |
配套附件 | AKH-0.66 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
AKH-0.66L |
| 剩余電流互感器，采集剩余電流信號。 | |
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±百分之3RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離:200m，電池壽命：≥3年（可更換） |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報警出口。 | |
智能遠傳水表 | 物聯(lián)網(wǎng)水表 LXSY-O-M/NB |
| 電子直讀式，高清晰液晶顯示，具備誤差自動修正功能；各參數(shù)可設；斷電后數(shù)據(jù)可保存10年以上；可根據(jù)需要擴展遠程控制閥門開關功能；可在120℃下長期工作，水解穩(wěn)定；抗酸堿腐蝕性強不易被腐蝕，阻燃性能好；水資源免遭二次污染 |
智能遠傳 燃氣表 | 燃氣表 |
| 直接讀取燃氣表的窗口值，無累計誤差；電子部分平時可不工作，可在讀表瞬間工作；直讀燃氣表無需初始化；表計地址可以靈活設定 |
冷熱量表 | 冷熱量表 |
| 流量計量無機械齒輪，無磁傳感器，耐磨、耐腐蝕、防攻擊；電壓低或受到攻擊破壞時自動報警；溫度傳感器斷路、短路時自動報警；流量和溫度分段，準確度高；溫度的冷熱端采用數(shù)字方法修正和校準，誤差接近于0；根據(jù)流速智能降耗；數(shù)據(jù)多重備份自動糾錯技術；低功耗 |
10、結論
本系統(tǒng)基于礦區(qū)現(xiàn)有相關能耗數(shù)據(jù)和增加新的能耗采集點，結合大數(shù)據(jù)分析平臺，以低碳發(fā)展為目標，以智慧礦山建設為導向，構建了一套能耗及碳排放監(jiān)管系統(tǒng)。填補數(shù)據(jù)服務于現(xiàn)場現(xiàn)場能耗監(jiān)測的空白，充分挖掘煤礦海量數(shù)據(jù)的價值，起到數(shù)字化轉(zhuǎn)型示范作用。符合國家煤礦數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃，是典型的數(shù)字化轉(zhuǎn)型案例。
同時通過一套完善的能管系統(tǒng)，運用目前的數(shù)據(jù)采集技術，把各個區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，綜合監(jiān)測、綜合分析、綜合管控，綜合管理。實現(xiàn)節(jié)能減排、實現(xiàn)國家2030“碳達峰"戰(zhàn)略性政策目標。主要體現(xiàn)在以下幾點:
在接入現(xiàn)有電力計量系統(tǒng)的基礎上，對公司的用電情況按照高耗能設備、重要工序、辦公樓宇、各級用能單位進行分層監(jiān)管。
將各類鍋爐的用電、燒煤燃氣情況，以及膠輪車的耗油量納入監(jiān)管系統(tǒng)。盡管水、壓空、蒸汽作為含能工質(zhì)折成標準煤后占比相對較小，但為了分析供排水、壓風、鍋爐等系統(tǒng)的能效，也對其進行采集計量。
對生產(chǎn)過程中附帶產(chǎn)生的煤矸石、礦井水、瓦斯、二氧化碳等工業(yè)“三廢"進行監(jiān)測，并綜合考慮地面綠化對二氧化碳的吸收情況，對礦業(yè)公司整體碳排放量進行核算。
面向重要設備、重要工序、各級用能單位構建數(shù)字化能耗及碳排放模型，進行同比、環(huán)比及對標分析，實現(xiàn)適時預警。
結合有效產(chǎn)出數(shù)據(jù)，為重要設備、重要工序構建能效模型，分析設備運行狀態(tài)，為礦業(yè)公司經(jīng)濟運行提供依據(jù)。
利用監(jiān)管系統(tǒng)積累的大數(shù)據(jù)，對礦業(yè)公司更多層級的能耗、能效及碳排放情況進行預測，為管理部門決策提供參考。
參考文獻
陳永光.邢涵.王鵬.基于礦區(qū)的能耗在線監(jiān)測研究[J].工程建設.2023.6(9):126-128
廖大強.數(shù)據(jù)采集技術[M].北京：清華大學出版社,2022.
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與選型手冊.2022.05版.
安科瑞企業(yè)能源管控平臺.2020.08版.
作者簡介:劉細鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為工業(yè)能源管理系統(tǒng)。
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