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摘要：企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的能源消耗，而大量的消耗數據得不到充分的利用，從而導致企業(yè)定位不到具體的問(wèn)題，將導致生產(chǎn)效率提升減緩。本文設計一套能耗分析系統，能夠對生產(chǎn)過(guò)程中的數據進(jìn)行分析挖掘，并對其數據進(jìn)行分析和可視化展示，實(shí)時(shí)監控和預測企業(yè)的能耗情況，提升對行業(yè)及區域工業(yè)發(fā)展的掌控能力。 關(guān)鍵詞：企業(yè)能耗管理，物聯(lián)網(wǎng)云平臺，能耗分析，電能質(zhì)量分析，用電管理 1引言當今工業(yè)的快速發(fā)展，與數據的發(fā)掘已經(jīng)密不可分。自發(fā)展以來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數據已成為企業(yè)的戰略資源。如何充分有效的利用生產(chǎn)過(guò)程的數據變得重要，傳統的能耗記錄需要大量的人工去抄寫(xiě)大量的設備數據，大量的設備與數據難免會(huì )出現人工的誤差，還需要支付工人薪水，增加企業(yè)運營(yíng)成本。同樣這些數據抄寫(xiě)的周期也變得尤為重要，有可能做不到及時(shí)的上報，從而延緩整體數據的分析，企業(yè)就找不到對應的問(wèn)題，提升就會(huì )變的尤為緩慢。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數據如何能得到充分的利用就變得尤為的重要。 隨著(zhù)信息時(shí)代的發(fā)展，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的迅速崛起，這些新興技術(shù)已經(jīng)在迅速推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，為提升工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能耗數據的利用率，設計了一套企業(yè)設備能耗分析系統。實(shí)現企業(yè)實(shí)時(shí)、隨地可以監測設備生產(chǎn)中產(chǎn)生的數據，整個(gè)系統具備一套完整的操作，從設備端到用戶(hù)端的處理，實(shí)現減少人工操作、降低人為誤差、記錄周期等問(wèn)題，從而提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，加快企業(yè)的發(fā)展。 2019年10月日報發(fā)表《中國工業(yè)70年發(fā)展與戰略演進(jìn)》，其中講到對新技術(shù)的應用，將成為決定國家力量對比的關(guān)鍵因素，也是影響和決定工業(yè)發(fā)展的根本動(dòng)力。企業(yè)設備能耗分析系統將助力企業(yè)的發(fā)展。 2總體方案 2.1系統架構 企業(yè)設備能耗分析系統一共有四層，分別是設備傳感層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、物聯(lián)網(wǎng)平臺層和數據觀(guān)察層。系統結構如圖1所示。 圖1 企業(yè)設備能耗分析系統總體結構圖 (1)設備傳感層 當時(shí)設備打開(kāi)并運行時(shí)，設備傳感層與設備相連接，負責監測設備的資源用量，比如水、電、氣等。實(shí)時(shí)記錄，增量記錄，記錄默認存儲在設備中，在上傳到云端后自行刪除。 (2)網(wǎng)絡(luò )傳輸層 該層在工業(yè)設備工作后，利用內置的網(wǎng)絡(luò )設備，建立設備與物聯(lián)網(wǎng)平臺的數據傳輸。工業(yè)設備的生產(chǎn)數據通過(guò)內置的網(wǎng)絡(luò )設備，發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)平臺。 (3)物聯(lián)網(wǎng)平臺層 該層部署在云服務(wù)器，與設備的內置網(wǎng)絡(luò )設備相連接，提供設備的注冊、接入，數據的采集、存儲功能，用戶(hù)需要通過(guò)身份驗證才能進(jìn)入，對設備進(jìn)行操作，物聯(lián)網(wǎng)平臺層實(shí)現對數據的接收、處理、轉發(fā)和備份。服務(wù)器實(shí)現對數據的轉化和存入數據庫。 (4)數據觀(guān)察層 數據觀(guān)察層直接部署在服務(wù)器上，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的數據存儲在服務(wù)器的數據庫當中，監測用戶(hù)查詢(xún)的數據同樣來(lái)源于數據庫，通過(guò)瀏覽手機上的企業(yè)設備能耗分析系統，來(lái)實(shí)施觀(guān)測轉化過(guò)后的數據。對比于直接的能源消耗數據，轉化過(guò)后的數據，變得更為直觀(guān)，易于操作。 2.2系統功能模塊 (1)數據管理 為充分保障數據傳輸過(guò)程中的數據的安全性、數據的完整性。針對非本企業(yè)員工或其他不明用戶(hù)人員在數據傳輸的過(guò)程中被不法攔截、惡意捕捉、惡意篡改。故采用特定的網(wǎng)絡(luò )傳輸方式對數據進(jìn)行傳輸，確保了數據的安全。云端服務(wù)在完整的接收完所有數據，再對收到的數據進(jìn)行解析錄入。整個(gè)過(guò)程中能夠始終保障數據的安全性，有效保證數據的完整性，且能夠很好保護企業(yè)的隱私。 (2)用戶(hù)管理 企業(yè)設備能耗分析系統具有完整的用戶(hù)管理功能，用戶(hù)角色包含操作人員、管理人員、普通用戶(hù)，針對不同的使用用戶(hù)，給予不同的操作權限。操作人員負責管理數據，對數據進(jìn)行錄入修改，管理人員負責發(fā)放企業(yè)賬號，對普通用戶(hù)進(jìn)行操作管理，普通用戶(hù)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的查看瀏覽。各級用戶(hù)的權限可由系統的管理員進(jìn)行分配修改。 圖2平臺功能模塊圖 實(shí)時(shí)監測功能是指，用戶(hù)可以隨時(shí)隨地對工業(yè)設備的數據進(jìn)行查詢(xún)。用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)了解到各個(gè)設備的能源消耗，平臺支持可視化，使數據變的簡(jiǎn)單易懂，一改傳統手動(dòng)統計。并且采用圖例展示，更為直觀(guān)的反應數據。使基礎數據變的不會(huì )復雜，相對于傳統的文本統計，數據的可視化，圖形化就顯得尤為的重要、便捷。 為了用戶(hù)查詢(xún)更為簡(jiǎn)便，平臺會(huì )在給予提示的基礎上，讓用戶(hù)想要查詢(xún)的數據變的簡(jiǎn)單。當用戶(hù)發(fā)送數據到云端服務(wù)器，云端就將會(huì )對數據進(jìn)行處理，判斷查詢(xún)條件，當查詢(xún)條件滿(mǎn)足系統設定的范圍內，即可查詢(xún)，反之需要重新編輯。查詢(xún)管理如圖3所示。 圖3查詢(xún)處理邏輯流程 3系統設計 3.1數據采集與發(fā)送 目前數據需要數據庫直接導入或客戶(hù)端手動(dòng)輸入。需要直接測量工業(yè)設備消耗的資源，比如水、電、氣等消耗數值。需操作員登陸數據庫進(jìn)行錄入和修改，批量數據推薦數據庫直接導入，少量數據可選擇在平臺中直接錄入，同時(shí)可在平臺中修改部分存有誤差的數據。由于前期環(huán)境，在后續的開(kāi)發(fā)中，擬采用傳感器直接錄入到云端的數據存儲，其行為減少人為直接操控數據庫，從而降低人工成本。 3.2數據接收與存儲 云端服務(wù)接收來(lái)自操作員上傳的數據，并將數據整理存儲在云端，從而提升數據的安全性，然后將數據整理分類(lèi)，存儲在云端的數據庫當中。各條數據通過(guò)特定的公式將轉化成生產(chǎn)效率比、能耗比、產(chǎn)能等數據。還要對不同工廠(chǎng)、車(chē)間的數據進(jìn)行比較，例如各個(gè)車(chē)間的水、電、氣等能源的消耗進(jìn)行一個(gè)初步的排名。大量的能耗數據發(fā)送傳輸到云端服務(wù)，本平臺采用循環(huán)批量的入庫方式，避免單條數據在錄入時(shí)發(fā)生大量重復利用的情況，造成數據庫的使用效率低下，即單條記錄包含企業(yè)同一條件下錄入多個(gè)能源消耗量。該方法能有效減少數據庫的訪(fǎng)問(wèn)次數，單次數據庫存入的數據量，因而大幅提升數據庫使用效率，存儲量。 圖4企業(yè)能耗綜合占比 4系統實(shí)現 系統采用數據庫批量注入或客戶(hù)端手動(dòng)輸入，云端服務(wù)便使用當前熱門(mén)的Java編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現數據的高并發(fā)請求和數據接收，且后端使用SpringMVC編程框架實(shí)現前后端分離。且采用Android實(shí)現能耗數據的可視化，實(shí)現在手機上隨時(shí)隨地可以瀏覽查閱。企業(yè)能耗綜合占比：整合水、電、氣的特定月份占比與詳細數值，并且集合了三種能源的近六月消耗數值，如圖4所示。企業(yè)分廠(chǎng)用能數據：展示企業(yè)的不同分廠(chǎng)、車(chē)間、時(shí)間的 能耗數據和產(chǎn)能，如圖5所示。 圖5企業(yè)分廠(chǎng)用能數據 5Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺 （1）概述 Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。 該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。 （2）應用場(chǎng)所 本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。 （3）平臺結構 （4）平臺功能 電力集抄 電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。 變壓器監控 配電圖 能耗分析 能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用先進(jìn)的數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。 能耗概況 預付費管理 1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能； 2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置； 3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作； 4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作； 5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作； 6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。 預付費看板 充電樁管理 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。 智能照明 智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。 監控頁(yè)面 安全用電 安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。 智慧消防 通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。補充原先針對“九小場(chǎng)所"和�；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。 （5）系統硬件配置 6.結語(yǔ) 對于工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的數據，從制造過(guò)程中的副產(chǎn)品變成備受企業(yè)關(guān)注的戰略資源，所以本平臺對于企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數據收集分析并應用，使數據發(fā)揮它的價(jià)值。首先給出系統設計的細節，包括擬采用的數據采集與發(fā)送，數據接收和數據存儲；最后實(shí)現系統，充分利用工業(yè)生產(chǎn)應用，構建出一套包含數據采集、傳輸、存儲和數據顯示的完整系統。從目前初步測試表明，本平臺運行流暢、性能穩定，充分貼合實(shí)際應用。 |
