摘要：圍繞工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域節(jié)能降耗的實(shí)際需要，提出基于物聯(lián)網(wǎng)的在線能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)總體規(guī)劃，為政府、行業(yè)和企業(yè)提供能耗管理信息化管理和服務(wù)；研究和設(shè)計(jì)能耗監(jiān)測(cè)終端，支持各種工業(yè)總線和工業(yè)協(xié)議，收集電表、油表、水表、氣表、氣表等能耗計(jì)量設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)；開(kāi)發(fā)能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、能效分析、計(jì)量器具管理等功能；基于該平臺(tái)，我們?cè)谧筒┑囊患一て髽I(yè)進(jìn)行了應(yīng)用示范，有效改善了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)能耗

引言

能源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源消耗水平與環(huán)境、生態(tài)、全球氣候變化密切相關(guān)。隨著節(jié)能工作向系統(tǒng)化、精細(xì)化、信息化方向的發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段深入挖掘節(jié)能潛力已成為節(jié)能領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。對(duì)先進(jìn)技術(shù)的能源消耗監(jiān)測(cè)和能源管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了探索。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有能源消耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，企業(yè)能源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基礎(chǔ)，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)能源消耗監(jiān)測(cè)終端的功能和性能；平臺(tái)級(jí)能源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是支撐，關(guān)鍵是如何為企業(yè)提供能源

基于此，本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的在線能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的總體方案，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了企業(yè)級(jí)和平臺(tái)級(jí)的軟硬件，并將其應(yīng)用于化工企業(yè)的能耗管理，探索了中國(guó)產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗的信息支持。

1平臺(tái)總體規(guī)劃

基于物聯(lián)網(wǎng)在線能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的總體方案架構(gòu)，該方案從采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等方面分析了能耗監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方案，為下一步的具體軟硬件設(shè)計(jì)和研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2平臺(tái)設(shè)計(jì)與研發(fā)

2．1.能耗采集終端設(shè)計(jì)

能源消耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)采集是平臺(tái)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在該方案中，能源消耗采集終端主要實(shí)現(xiàn)能源消耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。終端的整體結(jié)構(gòu)框圖。終端包括控制模塊、通信模塊、存儲(chǔ)單元、安全管理單元、電源模塊、顯示模塊等。其中：

（1）控制模塊?？刂颇K采用低功耗處理器，主要控制通信模塊、存儲(chǔ)單元、安全管理單元、電源模塊和顯示模塊，確保終端的功能和實(shí)現(xiàn)，以及終端的長(zhǎng)期運(yùn)行。

（2）通信模塊。通信模塊支持?jǐn)?shù)據(jù)采集和通信，以及終端和平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信。終端支持ＲS485總線和MODBUS、OPC等工業(yè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)與電表、油表、水表、煤氣表、煤氣表等能耗計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。終端具有以太網(wǎng)接口，支持終端與平臺(tái)之間的互聯(lián)互通；同時(shí)，平臺(tái)可以通過(guò)以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)終端的遠(yuǎn)程監(jiān)控和配置功能，包括上傳地址、采集點(diǎn)信息、配置安裝、卸載、升級(jí)等參數(shù)，外部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)部分的計(jì)算公式和其他參數(shù)。

（3）存儲(chǔ)單元。終端具有本地存儲(chǔ)功能。上傳的數(shù)據(jù)是通過(guò)HTTPS協(xié)議加密的。如果傳輸超時(shí)或失敗，設(shè)備將重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到成功接收反饋信息，以防止因斷電、網(wǎng)絡(luò)異常等事故而丟失數(shù)據(jù)。

（4）安全管理單元。設(shè)備采用“內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)+外部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)+安全數(shù)據(jù)交換單元"的“獨(dú)立雙主機(jī)2+1"架構(gòu)。其中，安全數(shù)據(jù)交換單元不同時(shí)與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)和外部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)連接，以隔離內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，防止企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)泄露和外部病毒特洛伊木馬程序入侵，確保數(shù)據(jù)傳輸安全。

（5）電源模塊。電源模塊支持220V交流電壓±雙路冗余熱備電源輸入10%。

（6）顯示模塊。支持7英寸LCD觸摸屏，便于顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。

2．2平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)與研發(fā)

能耗在線監(jiān)控平臺(tái)是企業(yè)、節(jié)能安全監(jiān)管部門(mén)和其他用戶的窗口。軟件的主要功能模塊包括：基于B/S三層架構(gòu)的能耗單元子系統(tǒng)、政府子系統(tǒng)和公共服務(wù)子系統(tǒng)asp．實(shí)現(xiàn)net技術(shù)開(kāi)發(fā)。

政府監(jiān)管子系統(tǒng)；用能單位管理子系統(tǒng)；公共服務(wù)子系統(tǒng)；

3應(yīng)用案例

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)的總體方案已在山東省淄博市的一家化工企業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用。目前，企業(yè)主要使用的能源類(lèi)型包括：原煤、電力、天然氣和蒸汽。其中，企業(yè)利用工業(yè)用水進(jìn)行自發(fā)電，部分電力接入互聯(lián)網(wǎng)，并向周邊企業(yè)提供外部蒸汽。一些能源數(shù)據(jù)已被收集到企業(yè)自建的MES系統(tǒng)中。根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況和相關(guān)政策要求，在平臺(tái)總體方案的基礎(chǔ)上，研究提出了滿足企業(yè)需求的能源在線監(jiān)測(cè)方案。在邊緣采集側(cè)，部署能耗監(jiān)測(cè)終端，與企業(yè)合作ＲJ45接口可以收集能耗數(shù)據(jù)，終端可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)/4G/無(wú)線局域網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信模式定期向能耗在線監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送能耗數(shù)據(jù)。在云服務(wù)平臺(tái)方面，信息技術(shù)服務(wù)主要面向企業(yè)和節(jié)能安全監(jiān)管部門(mén)，以軟件即服務(wù)的模式進(jìn)行。

（1）企業(yè)云服務(wù)。企業(yè)登錄能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，開(kāi)展企業(yè)能耗信息化管理，管理企業(yè)實(shí)時(shí)能耗和計(jì)量?jī)x器，分析企業(yè)歷史能耗和能耗趨勢(shì)，形成企業(yè)能耗指標(biāo)預(yù)警、節(jié)能預(yù)警、能源儲(chǔ)備預(yù)警等各種預(yù)警信息，并為企業(yè)提供安全生產(chǎn)和能源使用的具體改進(jìn)措施提供數(shù)據(jù)支持。例如，對(duì)企業(yè)的各種能耗比例進(jìn)行同比或環(huán)比分析，并結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)能耗過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出生產(chǎn)或能源使用的改進(jìn)措施。

（2）節(jié)能安全監(jiān)管部門(mén)的云服務(wù)。依托平臺(tái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源消耗信息的收集和分析，為節(jié)能安全監(jiān)管部門(mén)的管理提供數(shù)據(jù)和平臺(tái)支持。例如，監(jiān)管部門(mén)可以分析企業(yè)的能源消耗數(shù)據(jù)，分析行業(yè)和企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)，為能源管理決策和規(guī)劃提供支持。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)是一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的平臺(tái)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。用戶只需購(gòu)買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選擇網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃描代碼，即可使用手機(jī)和計(jì)算機(jī)獲得所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能，包括數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、電力管理、預(yù)付款管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等。

（2）應(yīng)用場(chǎng)所

該平臺(tái)適用于公寓出租人、連鎖超市、小工廠、建筑管理系統(tǒng)集成商、小物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑、通信基站、工業(yè)能源消耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

電力集抄；能耗分析；預(yù)付款管理；充電樁管理；智能照明；安全用電；智能消防；

（5）系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)控平臺(tái)總體規(guī)劃基于政府加強(qiáng)能源管理等各方需求，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]楊作明，張治東，李娟，李良．物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)研究與應(yīng)用

[2]徐強(qiáng)．加快建設(shè)重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)助推生態(tài)文明與綠色發(fā)展［J］．中國(guó)能源，2018，40( 4) : 5－6，9．

[3]林玲．水泥單位產(chǎn)品能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究［J］．質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究，2012( 4) : 21－23．

[4]吳孟輝．基于能源計(jì)量的水泥能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］．計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2018，45( 3) : 55－57．

[5]盧苗，孫恒超，李猛．用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)研究［J］．電信快報(bào)，2017( 2) : 43－46．

[6]吳曉．企業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)［J］．通信電源技術(shù)，2018．35( 1) : 104－106．

[7]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.