安(ān)科瑞(ruì) 陳(chén)聰

摘要(yào): 針對(duì)製造(zào)業(yè)智能製造(zào)升級改造過程中(zhōng)，設備電(diàn)能監控(kòng)管(guǎn)理的需求(qiú)，提出一種基(jī)於(yú)工業互聯網理念的設備電能(néng)監控係統(tǒng)的(dí)架構體係(xì)，研(yán)究係統(tǒng)的(dí)網絡(luò)架構(gòu)以及平(píng)台(tái)架構，進行(háng)電(diàn)能監測，係統功(gōng)能，係(xì)統界(jiè)麵的設(shè)計(jì)與開發。該係統(tǒng)采(cǎi)用(yòng)智(zhì)能電(diàn)表(biǎo)監測設(shè)備的電(diàn)能(néng)參數，通(tōng)過(guò)數(shù)據采集(jí)平台把電表的(dí) Modbus 協議轉換成MOTT協議，並(bìng)上傳(chuán)到(dào)雲平台(tái)。在某(mǒu)工廠實際場(cháng)景(jǐng)下(xià)，進(jìn)行係統的(dí)安(ān)裝部(bù)署及(jí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備電能(néng)參數的實時采集，監(jiān)控與統(tǒng)計分析(xī)，實(shí)現(xiàn)該(gāi)工廠的設備(bèi)，產(chǎn)綫，車間用電的*確(què)計量，提高了(liǎo)設(shè)備(bèi)用電(diàn)統(tǒng)計(jì)分析效率，有(yǒu)效地支(zhī)撐了工(gōng)廠(chǎng)電(diàn)能(néng)管理，用(yòng)電(diàn)優(yōu)化(huà)，提高機(jī)器(qì)生(shēng)產效率(shuài)。該(gāi)係統具有建設成(chéng)本低，容易(yì)實(shí)現，運(yùn)行(háng)可(kě)靠(kào)利於復製推廣的優(yōu)點，可(kě)以基於工業互聯網平台(tái)積累(léi)數據，進(jìn)一(yī)步(bù)挖掘分析(xī)，構(gòu)建能耗(hào)優(yōu)化模(mó)型，實現工廠(chǎng)電能的智(zhì)能管理(lǐ)。

關(guān)鍵詞: 電能監控；工(gōng)業(yè)互聯(lián)網；電能管理(lǐ)；能源管(guǎn)理；雲(yún)平(píng)台(tái)；工(gōng)業互(hù)聯網平(píng)台(tái)

0引(yǐn)言(yán)

在(zài)我國(guó)的能(néng)源(yuán)消耗(hào)中，企業(yè)是能源消(xiāo)耗(hào)的(dí)大(dà)戶，企業能(néng)源消耗量(liáng)占(zhān)全國能源消(xiāo)耗總(zǒng)量(liáng)的(dí)70%左(zuǒ)右。電能消耗，是企業(yè)生產的主(zhǔ)要成本(běn)，降低(dī)用電成(chéng)本，是(shì)生產過程的主(zhǔ)要(yào)關(guān)注點之(zhī)一。建設(shè)一個(gè)集中(zhōng)統(tǒng)一(yī)的工廠電能監(jiān)控(kòng)係(xì)統(tǒng)，已成(chéng)為近(jìn)年(nián)研(yán)究(jiū)的熱(rè)點。通(tōng)過獲取機器(qì)詳(xiáng)細用電數據，電能(néng)監(jiān)控係(xì)統可(kě)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備(bèi)電能(néng)的集(jí)中(zhōng)采集，監控，計(jì)算(suàn)，分(fēn)析及處(chǔ)理，以直(zhí)觀的(dí)數據和圖(tú)表(biǎo)向管(guǎn)理(lǐ)人員(yuán)或者決策層展(zhǎn)示(shì)設(shè)備能耗情況，便於找出高耗能點(diǎn)和(hé)不(bù)合(hé)理的耗(hào)能(néng)習慣(guàn)，有(yǒu)利於電能(néng)消耗的*確分(fēn)析與優(yōu)化，有(yǒu)效節約(yuē)能源(yuán)，從(cóng)而(ér)在企業能源(yuán)平衡，調度與優化，設備(bèi)運行與(yǔ)能源(yuán)管理(lǐ)等(děng)方(fāng)麵(miàn)發揮重要(yào)作(zuò)用。

近年來工(gōng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發展(zhǎn)日(rì)趨成熟(shú)，它融(róng)合了製造技(jì)術以及互聯網，雲(yún)計(jì)算，物聯網(wǎng)，大數(shù)據等信息技(jì)術，是一(yī)種(zhǒng)新(xīn)型(xíng)的網絡(luò)化(huà)製造服(fú)務(wù)模式，是(shì)工業互聯的信(xìn)息(xī)*樞(shū)，是(shì)製造(zào)業與(yǔ)互聯網融合的新(xīn)型(xíng)基(jī)礎(chǔ)設(shè)施(shī)在(zài)智慧(huì)工廠(chǎng)建(jiàn)設(shè)或企(qǐ)業智(zhì)能製(zhì)造(zào)升(shēng)級改(gǎi)造中，工業互聯網正(zhèng)逐步(bù)應(yīng)用於(yú)設(shè)備(bèi)管理(lǐ)，生(shēng)產(chǎn)過程控(kòng)製，供(gōng)應(yīng)鏈管(guǎn)理(lǐ)安環(huán)管理(lǐ)!3-61等(děng)環(huán)節(jié)。本文將(jiāng)工業(yè)互(hù)聯(lián)網的設計(jì)理念(niàn)應用(yòng)於(yú)設備(bèi)電(diàn)能監(jiān)控(kòng)係統，研究(jiū)了(liǎo)基於(yú)工業互聯(lián)網(wǎng)的工廠(chǎng)設備電能(néng)監控係統(tǒng)的架(jià)構體係，設計與開發(fā)了(liǎo)該係統(tǒng)，並(bìng)在(zài)實(shí)際工(gōng)廠(chǎng)中開展(zhǎn)應(yīng)用，實現了(liǎo)工(gōng)廠(chǎng)設備電(diàn)能的實時(shí)采集(jí)監控及(jí)處理(lǐ)與分(fēn)析(xī)，有效地支(zhī)撐(chēng)了設(shè)備電能優化應用，優(yōu)化生(shēng)產計(jì)劃(huá)，提(tí)高生(shēng)產效率，機(jī)器(qì)效能，降低(dī)用電成本(běn)。

1 架構設計(jì)

1.1 網絡架構

該係統的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架(jià)如(rú)圖(tú)1所(suǒ)示(shì)，由設備監控網，車間(jiān)局域(yù)網(wǎng)，企業級網絡組(zǔ)成(chéng)。設備監(jiān)控網主要(yào)負(fù)責設(shè)備層級聯網(wǎng)，是指(zhǐ)現場(cháng)總綫(xiàn)，工(gōng)業以太網，Loral/WiFi/5G等設(shè)備層(céng)級局域網(wǎng);車(chē)間局(jú)域網一般(bān)是以(yǐ)太(tài)網，光纖通信網或(huò)5G專網(wǎng)構(gòu)建的車(chē)間級的(dí)監(jiān)控網絡(luò)；企業(yè)生產網(wǎng)是(shì)為企業(yè)生(shēng)產與辦(bàn)公設計的以太網或光纖通信網(wǎng)。

在(zài)*點(diǎn)高耗(hào)能設(shè)備(bèi)上安(ān)裝(zhuāng)智(zhì)能(néng)電(diàn)表，在車間或產綫(xiàn)側部署數據采(cǎi)集終端，采集電表(biǎo)中的(dí)電能參數並發(fā)送(sòng)至雲端，雲(yún)平(píng)台(tái)接收設備(bèi)電能數(shù)據後，進行(háng)處(chǔ)理(lǐ)，存儲(chǔ)與(yǔ)展示分析。

1.2 基於工業互聯網的(dí)係(xì)統平台(tái)架(jià)構

基(jī)於(yú)工業互(hù)聯網(wǎng)架(jià)構(gòu)設計(jì)理念17-201設計(jì)的電(diàn)能監控(kòng)係統平(píng)台(tái)架(jià)構如圖2所示(shì)，分(fēn)別由(yóu)邊緣層，基礎設(shè)施(shī)層(IaaS)，工業平台層(PaaS)，工(gōng)業應(yīng)用層(céng) (SaaS) 及工業(yè)安全防護模塊組(zǔ)成。

邊緣(yuán)層麵向工(gōng)廠(chǎng)設(shè)備(bèi)，傳感器接(jiē)入與數(shù)據采集(jí)而(ér)設(shè)計(jì)，在能源(yuán)監(jiān)控管理係(xì)統中(zhōng)，主要負(fù)責(zé)接入各(gè)類(lèi)能源(yuán)消(xiāo)耗相(xiāng)關(guān)傳感(gǎn)器和(hé)儀表(biǎo)並采集數(shù)據(jù)。

IaaS層是虛擬(nǐ)化的計算，存儲，網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施(shī)資(zī)源(yuán)可以(yǐ)通(tōng)過 OpenStack，VMware 等軟件自(zì)行(háng)搭(dā)建，或(huò)者(zhě)選(xuǎn)用華(huá)為雲(yún)，阿裏雲(yún)等(děng)商(shāng)業雲搭(dā)建。

PaaS層主(zhǔ)要包(bāo)含中間件，通用PaaS平台，工(gōng)業建(jiàn)模(mó)和(hé)數據分析，應用(yòng)開(kāi)發，工(gōng)業(yè)微服(fú)務庫等模(mó)塊(kuài)。其(qí)中中間件提供電表(biǎo)接入(rù)，數據接收，預(yù)處理(lǐ)及存儲服務通用PaaS平(píng)台模塊(kuài)提(tí)供基礎(chǔ)資源的管理與運維能(néng)力(lì);工業建(jiàn)模和數據分析(xī)模塊(kuài)提(tí)供電能模型(xíng)，設備(bèi)建模，工廠(chǎng)建模(mó)等(děng)的(dí)建(jiàn)模與(yǔ)分(fēn)析能力;應用開(kāi)發與工(gōng)業(yè)微服務庫模塊(kuài)提供(gōng)平(píng)台(tái)工具(jù)支撐係(xì)統的開(kāi)發(fā)，運(yùn)行(háng)與管理。

SaaS層為微服務化部署的(dí)設備(bèi)電能(néng)監(jiān)測(cè)，產綫(xiàn)電能(néng)監控(kòng)，能(néng)耗預警，電(diàn)能統計(jì)分析，電(diàn)能(néng)對比分析，能耗(hào)優(yōu)化(huà)分(fēn)析等應用，支(zhī)撐(chēng)工(gōng)廠(chǎng)電能全要(yào)素(sù)，多維度的監控實(shí)現數據驅動(dòng)的(dí)分析改(gǎi)善(shàn)，助力(lì)電能管(guǎn)理優化。

2 電能(néng)監測(cè)

2.1 電能監測(cè)點

工(gōng)廠中用(yòng)電消(xiāo)耗(hào)關(guān)注點(diǎn)主要為高(gāo)能(néng)耗的(dí)設備(bèi)，產綫車間，通用輔(fǔ)助(zhù)設備，設(shè)施(shī)及(jí)工(gōng)廠等(děng)。首(shǒu)先需(xū)對(duì)工廠(chǎng)全(quán)域(yù)進行(háng)電(diàn)能監(jiān)測(cè)點的(dí)統計。某工(gōng)廠(chǎng)電(diàn)能監(jiān)測點統計(jì)示例如(rú)表1所(suǒ)示。

2.2 智(zhì)能電(diàn)表(biǎo)選擇(zé)

工廠設備常用380 V三相電，考慮設備(bèi)電(diàn)能監測需(xū)要高精(jīng)度，高(gāo)質(zhì)量(liáng)，安(ān)全(quán)可靠和經濟實惠(huì)，且外形緊(jǐn)湊具備(bèi)通(tōng)信接口(kǒu)，易(yì)於安(ān)裝(zhuāng)的需求(qiú)，本文選擇(zé)安科瑞三相電(diàn)能表ACR230ELH/ACR330ELH進行設(shè)備的電(diàn)能監測它是(shì)針對電(diàn)力(lì)係(xì)統，工(gōng)礦(kuàng)企(qǐ)業(yè)，公共(gòng)設施(shī)等(děng)的電(diàn)能監(jiān)控需求而設計(jì)的(dí)，符合(hé) Class 0.5S/Class 1精(jīng)度標(biāo)準，具(jù)有三(sān)相交(jiāo)流有(yǒu)功功(gōng)率(shuài)，無(wú)功功率(shuài)和(hé)視(shì)在(zài)功率(shuài)測量(liáng)與(yǔ)顯示(shì)具有 RS485 通(tōng)信接口(kǒu)(Modbus RTU協議)，可(kě)用(yòng)於供(gōng)電質量的綜合監控診斷以及(jí)電能管理(lǐ)。

2.3 電(diàn)能數(shù)據采集(jí)

首先，通(tōng)過(guò)串口服(fú)務(wù)器USR-N580-H7 連接(jiē)智能電表(biǎo)，實(shí)現RS485-以太(tài)網接(jiē)口轉換(huàn)，將電(diàn)表接入設備(bèi)監控網(wǎng)中。然後(hòu)，采用工業(yè)網(wǎng)關，SCADA或(huò)數據采集(jí)軟件實現電表參數(shù)的采集(jí)。由於(yú)電(diàn)表(biǎo)的(dí)通信協議(yì)為 ModbusRTU，其協議棧簡單，考慮低成本，自(zì)主可控因素(sù)，本文利(lì)用自(zì)行開發數據(jù)采集平(píng)台，進(jìn)行設備(bèi)的電能采集。

3 係統設計(jì)

3.1 係統功能設(shè)計

電能監(jiān)控係統的功能(néng)框(kuàng)圖如(rú)圖3所示。係(xì)統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數據采集(jí)與(yǔ)處理，係(xì)統(tǒng)建(jiàn)模，數(shù)據(jù)展示(shì)與(yǔ)分(fēn)析(xī)，能(néng)耗預(yù)警(jǐng)，權(quán)限控(kòng)製等功能.

(1) 數據采(cǎi)集與處(chǔ)理(lǐ)。在(zài)各(gè)用(yòng)電(diàn)計(jì)量(liáng)節(jié)點及(jí)重(zhòng)要耗電(diàn)設(shè)備(bèi)的配(pèi)電櫃(guì)荃癌(ái)傲憊斑艾挨(āi)卑啊奔耙豹愛(ài)豹拆斃(bì)滁胺班苞(bāo)襖奔(bēn)榜苞堡報內安(ān)裝智能電表，進行(háng)電能參(cān)數的監測(cè)，利用邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)采集平(píng)台把電能(néng)參數發送(sòng)到(dào)雲端，雲(yún)端中間件(jiàn)接收電能參數數據(jù)，進(jìn)行(háng)數(shù)據的解析，處理與(yǔ)存(cún)儲(chǔ)。

(2)係統(tǒng)建(jiàn)模。係(xì)統建模包括(kuò)工廠建(jiàn)模和設備建模工(gōng)廠建模是(shì)指根(gēn)據實施(shī)規(guī)劃，進(jìn)行工(gōng)廠的實體建(jiàn)模，配置好(hǎo)工序，車間(jiān)，工廠，基地，集(jí)團(tuán)等(děng)關係，並(bìng)按(àn)照管(guǎn)理要求(qiú)構建用電成(chéng)本中心(xīn);設(shè)備(bèi)建(jiàn)模是指(zhǐ)創建設(shè)備類(lèi)型(xíng)設備屬性(xìng)，設(shè)備(bèi)配(pèi)置，並實(shí)例(lì)化現(xiàn)場(cháng)設(shè)備，包括:智能儀表，車(chē)間(jiān)配電櫃(guì)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(bèi)等(děng)。

(3) 數據展示(shì)與分析(xī)。能源圖(tú)表以所(suǒ)建(jiàn)模型為原型將(jiāng)相關點設備(bèi)數據及實(shí)時(shí)電能(néng)參(cān)數在模型(xíng)上(shàng)打點(diǎn)，顯(xiǎn)示實(shí)時采集數據值和電能流向(xiàng)，並(bìng)以顏(yán)色差異提(tí)供(gōng)初步(bù)狀(zhuàng)態提(tí)示(shì)，能按產綫，按(àn)區域，按(àn)設備類型，按(àn)時段(duàn)展示(shì)與分(fēn)析(xī)，查詢設備的(dí)實時電能(néng)參數(shù)與狀態，歷史(shǐ)數(shù)據數(shù)據曲綫，生(shēng)成分(fēn)析(xī)報表等(děng)。

(4)能耗(hào)預(yù)警(jǐng)。設(shè)置(zhì)係統中(zhōng)的報(bào)警類型(xíng)以及(jí)報警(jǐng)之(zhī)後對應的應(yīng)對(duì)措施。當設(shè)備發(fā)生能耗異(yì)常報警(jǐng)，以短(duǎn)信微信，郵件(jiàn)，頁(yè)麵消息等方(fāng)式(shì)通(tōng)知到對(duì)應(yīng)的(dí)責任人。

(5) 權限(xiàn)控(kòng)製。主(zhǔ)要是(shì)部門，角色，用(yòng)戶，菜(cài)單(dān)的係(xì)統(tǒng)賬號(hào)及賬(zhàng)號的權(quán)限(xiàn)管理。

3.2 係統界(jiè)麵設(shè)計

(1)設備(bèi)電(diàn)能監(jiān)控界麵(miàn)

係統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控(kòng)界(jiè)麵(miàn)進(jìn)行(háng)數(shù)據(jù)展示與分(fēn)析，設備電能監控(kòng)界麵如圖(tú)4所示，主(zhǔ)要實現設備(bèi)，產綫，車間的電能參數(shù)的(dí)實時監控(kòng)與(yǔ)展示。

(2)設備電能統(tǒng)計(jì)及趨勢分析界麵

以一(yī)台 (套)機(jī)器的能耗(hào)作為分(fēn)析對象，依據(jù)機(jī)器(qì)的性(xìng)能及(jí)技術參數，結合(hé)生產運行數(shù)據，對(duì)機器的(dí)電能數據建模計(jì)算分析，以可視化(huà)的圖表，展示機(jī)器(qì)的性(xìng)能及生(shēng)產運行是否(fǒu)經(jīng)濟，高效，生(shēng)成(chéng)計劃(huá)，維護(hù)，維修(xiū)建議(yì)，讓(ràng)機器(qì)保持(chí)高效運行(háng)。設(shè)備電(diàn)能統計及趨(qū)勢分(fēn)析(xī)界(jiè)麵如圖(tú)5所示(shì)。

(3)廠區/車(chē)間/產(chǎn)綫(xiàn)能(néng)耗對(duì)比分析界(jiè)麵

係統能實(shí)現以時間(jiān)為維度(dù)，查詢與(yǔ)展示(shì)生(shēng)產和(hé)非生產時段(duàn)的設備(bèi)，產綫，車間的耗(hào)能情況以(yǐ)及趨勢，能夠進(jìn)行電(diàn)能(néng)數據分析，統計，可(kě)以(yǐ)展(zhǎn)開廠區，車間(jiān)，產綫能耗(hào)同比，環比，量化對比分(fēn)析(xī)。廠(chǎng)區，車(chē)間，產綫(xiàn)能(néng)耗對(duì)比分(fēn)析界麵如圖(tú)6所示。

通過(guò)統(tǒng)計分(fēn)析(xī)，整(zhěng)體(tǐ)把握(wò)工廠(chǎng)能耗情況，並(bìng)與上(shàng)一周，月或年的數據做橫向(xiàng)對比(bǐ)，可結合(hé)產(chǎn)量，將(jiāng)能耗(hào)預(yù)分配(pèi)到一個單(dān)位(wèi)的產(chǎn)品耗能上。在此基礎(chǔ)上細分(fēn)，可下(xià)分到(dào)產(chǎn)綫(xiàn)，班組，工位(wèi)等。以(yǐ)此可分析(xī)出企業(yè)整體耗(hào)能情況，*點(diǎn)耗能區域，做(zuò)總(zǒng)體量化自身(shēn)趨勢分析。根據不同(tóng)的方式(shì)和算(suàn)法進行分析處理，挖(wā)掘出(chū)其中的(dí)某種規律(lǜ)並(bìng)給(gěi)出節(jié)能優化建議(yì)，提供給管理人員作(zuò)為參(cān)考決策(cè)實現工(gōng)廠電能的(dí)優化管理。

4係(xì)統實施(shī)

4.1智(zhì)能電表安裝部(bù)署

在某工(gōng)廠現場(cháng)實際設(shè)備的控製櫃(guì)中安(ān)裝(zhuāng)電流互(hù)感器(qì)與智(zhì)能電表。通過安(ān)裝電流(liú)互(hù)感(gǎn)器感應回路中(zhōng)電流(liú)的(dí)大(dà)小，智(zhì)能(néng)電表(biǎo)與(yǔ)電流(liú)互感(gǎn)器(qì)連接(jiē)，進行(háng)回路電流，電壓，功(gōng)率(shuài)，電耗等(děng)電能(néng)參(cān)數的監測(cè)，來獲取車間，產(chǎn)綫(xiàn)，機器的電(diàn)能參數。

4.2係(xì)統(tǒng)配(pèi)置(zhì)

智能電(diàn)表(biǎo)配(pèi)置(zhì)參(cān)數:協(xié)議ModbusRTU，波特(tè)率(shuài)9600停止位1位，偶檢(jiǎn)驗(yàn);串(chuàn)口服務(wù)器USR-N580-H7的配(pèi)置參(cān)數(shù)是通(tōng)信方(fāng)式設置(zhì)為雙向(xiàng)透(tòu)明傳輸(shū)，其他(tā)參數設(shè)置與智(zhì)能電(diàn)表相同:參(cān)數配(pèi)置完成(chéng)後，需要(yào)給智能電表串口(kǒu)服(fú)務器(qì)重新上電，實現重(zhòng)啟。

4.3係(xì)統(tǒng)具體應用

某工(gōng)廠中(zhōng)實際場景(jǐng)下(xià)部署(shǔ)的設備電(diàn)能數據采(cǎi)集平(píng)台如圖7所(suǒ)示(shì)。係(xì)統實現了(liǎo) 75台(tái)智能電(diàn)表的(dí)電能參(cān)數(shù)監(jiān)測與(yǔ)采集(jí)，並(bìng)以(yǐ)MOTT協議(yì)把采集到(dào)的電(diàn)能參數(shù)上傳(chuán)雲端。

電能監控(kòng)係統實際應用(yòng)中(zhōng)的 WEB 界(jiè)麵(miàn)(部分(fēn)截圖) 如圖8所示(shì)。實現設(shè)備(bèi)電(diàn)能(néng)參數的(dí)實(shí)時采(cǎi)集，監控(kòng)與統計分析，實現該工(gōng)廠(chǎng)的設備(bèi)，產綫，車間用(yòng)電的*確計(jì)量(liáng)。

在該(gāi)工廠(chǎng)的實(shí)際應用(yòng)中，通過(guò)設備(bèi)電(diàn)能(néng)監控(kòng)係(xì)統實(shí)現了(liǎo)設(shè)備電(diàn)能數據(jù)統(tǒng)計分析效率(shuài)提高 300%，有(yǒu)效地(dì)支(zhī)撐了工廠電(diàn)能(néng)管理，用(yòng)電(diàn)優(yōu)化。結(jié)合設備生產運(yùn)行數據(jù)係(xì)統以(yǐ)可視化(huà)的圖表展示機器的性(xìng)能及生產(chǎn)運行是(shì)否經濟(jì)，高(gāo)效，為生產計劃(huá)，設備維護，維修提(tí)供(gōng)建(jiàn)議，提(tí)高(gāo)機器(qì)生(shēng)產效(xiào)率。

5 安科瑞(ruì)Acrel-3000WEB電(diàn)能(néng)管理解決方案(àn)

5.1概述(shù)

  用(yòng)戶端消耗著(zhuó)整(zhěng)個(gè)電網80%的電能(néng)，用戶端智(zhì)能化(huà)用電管理對用(yòng)戶可(kě)靠，安(ān)全(quán)，節(jié)約用電(diàn)有(yǒu)十(shí)分(fēn)重要的(dí)意(yì)義。構(gòu)建智能用電(diàn)服(fú)務體係，推(tuī)廣(guǎng)用(yòng)戶端智能(néng)儀表，智能用電管(guǎn)理終端等設(shè)備用電(diàn)管(guǎn)理解決方(fāng)案(àn)，實(shí)現電(diàn)網(wǎng)與用(yòng)戶(hù)的(dí)雙(shuāng)向良(liáng)性互(hù)動(dòng)。用(yòng)戶端急需解(jiě)決的研(yán)究(jiū)內(nèi)容(róng)主要包括(kuò)：的表計，智(zhì)能(néng)樓宇，智(zhì)能(néng)電(diàn)器，增(zēng)值服務，客(kè)戶用(yòng)電(diàn)管理(lǐ)係統，需求側管理等(děng)課題(tí)。

   安(ān)科(kē)瑞Acrel-3000WEB電能管理解(jiě)決(jué)方案(àn)通過(guò)對(duì)用戶端用電情(qíng)況進行(háng)細(xì)分(fēn)和(hé)統(tǒng)計(jì)，以直觀的(dí)數據(jù)和圖(tú)表向管理(lǐ)人(rén)員(yuán)或決策(cè)層(céng)展示(shì)各分項用電的(dí)使用(yòng)消(xiāo)耗(hào)情況，便於找出高(gāo)耗(hào)能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有(yǒu)效節約電能，為(wéi)用(yòng)戶(hù)進(jìn)一步節能改(gǎi)造或設(shè)備(bèi)升(shēng)級提供準(zhǔn)確的(dí)數據支(zhī)撐。

5.2應(yīng)用場所

   （1）辦(bàn)公建(jiàn)築（商(shāng)務辦(bàn)公(gōng)，大(dà)型(xíng)公(gōng)共建築(zhù)等）；

   （2）商業(yè)建築(zhù)（商場，金融機(jī)構建(jiàn)築等）；

   （3）旅遊建築(zhù)（賓館飯(fàn)店(diàn)，娛樂場所(suǒ)等）；

   （4）科教文衛建(jiàn)築(zhù)（文(wén)化，教(jiào)育(yù)，科(kē)研，醫療衛生(shēng)，體育(yù)建築等）；

   （5）通信(xìn)建築(zhù)（郵(yóu)電，通信(xìn)，廣播，電(diàn)視，數據中(zhōng)心(xīn)等）；

   （6）交通運輸建築(zhù)（機(jī)場(cháng)，車站，碼頭(tóu)建築等）。

5.3係(xì)統結(jié)構(gòu)

5.4係(xì)統功(gōng)能(néng)

1）實時(shí)監(jiān)測

係統(tǒng)人機界(jiè)麵友(yǒu)好，以配電一次圖(tú)的(dí)形式直(zhí)觀顯示(shì)配(pèi)電(diàn)綫(xiàn)路(lù)的運行(háng)狀(zhuàng)態，實(shí)時監(jiān)測各回(huí)路電(diàn)壓，電流，功率，功率(shuài)因(yīn)數，電(diàn)能等電(diàn)參數(shù)信(xìn)息(xī)，動態監視各(gè)配電(diàn)回路斷路器(qì)，隔(gé)離開關(guān)，地(dì)刀等(děng)合，分(fēn)狀(zhuàng)態(tài)，以及有(yǒu)關(guān)故(gù)障(zhàng)，告(gào)警等(děng)信號(hào)。

2）電能(néng)統計報表

係統以豐富(fù)的報(bào)表支(zhī)撐計量體係(xì)的完整性(xìng)。係統(tǒng)具備(bèi)定時抄(chāo)表(biǎo)匯總(zǒng)統(tǒng)計功(gōng)能，用(yòng)戶(hù)可(kě)以自(zì)由(yóu)查(chá)詢(xún)自(zì)係統正常運行(háng)以來任意時(shí)間(jiān)段(duàn)內各(gè)配電節點(diǎn)的(dí)用電情(qíng)況(kuàng)，即該(gāi)節點進(jìn)綫(xiàn)用(yòng)電量與(yǔ)各分(fēn)支回(huí)路(lù)消耗(hào)電(diàn)量的統(tǒng)計(jì)分(fēn)析報表(biǎo)。該(gāi)功能使(shǐ)得(dé)用(yòng)電可視(shì)透(tòu)明(míng)，並(bìng)在用(yòng)電(diàn)誤差偏(piān)大時可分(fēn)析追溯(sù)，維護(hù)計(jì)量體(tǐ)係(xì)的正(zhèng)確(què)性。

3）詳(xiáng)細電(diàn)參(cān)量查詢(xún)

在(zài)配電一次圖中(zhōng)，當鼠標移動到(dào)每個回路附近時(shí)，鼠標指針(zhēn)變為手(shǒu)形，鼠標單擊(jī)可查看該(gāi)回(huí)路(lù)詳細(xì)電參量(liáng)，包括三(sān)相電流，三相(xiāng)電壓，三相總有(yǒu)功(gōng)功率，總(zǒng)無功功(gōng)率(shuài)，總(zǒng)功率因數(shù)，正(zhèng)向有(yǒu)功電(diàn)能(néng)，並可以查(chá)看(kàn)24小(xiǎo)時相(xiāng)電流(liú)趨勢曲綫及24小(xiǎo)時電壓趨(qū)勢曲綫(xiàn)。

4）運行報表

係(xì)統(tǒng)具(jù)有實時(shí)電(diàn)力參數和歷(lì)史(shǐ)電(diàn)力參數(shù)的存(cún)儲(chǔ)和管理(lǐ)功能，所有實時(shí)采(cǎi)集的數據，順序(xù)事(shì)件記(jì)錄等均可保存(cún)到(dào)數據(jù)庫，在查詢界(jiè)麵(miàn)中能(néng)夠(gòu)自定(dìng)義需要(yào)查詢(xún)的(dí)參數(shù)，相(xiāng)應時間(jiān)或選擇查詢更(gēng)新(xīn)的(dí)記錄(lù)數據等，並通過(guò)報表方式顯示(shì)出來。用(yòng)戶(hù)可以根據需要定(dìng)製(zhì)運(yùn)行日(rì)報，月(yuè)報，支(zhī)持(chí)導(dǎo)出(chū)Excel格(gé)式文(wén)件，還(huán)可以根據用戶要求(qiú)導出PDF格(gé)式(shì)文件(jiàn)。

5）變壓器(qì)運行監(jiān)視(shì)

係(xì)統對配電係統(tǒng)總進綫(xiàn)，主變壓(yā)器(qì)，重(zhòng)要負(fù)荷(hé)出(chū)綫的(dí)運(yùn)行(háng)狀態(tài)進行在綫(xiàn)實(shí)時監(jiān)視，用曲(qū)綫(xiàn)顯示(shì)電流(liú)，變(biàn)壓器(qì)運(yùn)行(háng)溫度，有功需量，有功(gōng)功率(shuài)，視在功率，變壓(yā)器負(fù)荷(hé)率(shuài)等運行趨(qū)勢，分析變壓器(qì)負荷率(shuài)及損(sǔn)耗，方便運行(háng)維護人(rén)員(yuán)及時掌握運行水平和用(yòng)電需(xū)求(qiú)，確保供電安(ān)全(quán)可(kě)靠(kào)。

6）實時(shí)報警(jǐng)

係統(tǒng)具有(yǒu)實時報(bào)警功(gōng)能(néng)，係(xì)統能(néng)夠對(duì)配電(diàn)回路斷路器，隔(gé)離(lí)開關，接(jiē)地(dì)刀分，合動作等遙(yáo)信變(biàn)位，保護動作，事(shì)故跳(tiào)閘(zhá)，以(yǐ)及電壓(yā)，電(diàn)流，功(gōng)率，功(gōng)率(shuài)因數越(yuè)限等(děng)事件(jiàn)進行實(shí)時監(jiān)測，並根(gēn)據(jù)事(shì)件等級發出告警。係統(tǒng)報警時自(zì)動彈出(chū)實(shí)時報(bào)警(jǐng)窗口(kǒu)，並(bìng)發(fā)出(chū)聲(shēng)音(yīn)或語(yǔ)音(yīn)提(tí)醒(xǐng)。

7）歷史(shǐ)事件查詢(xún)

係統(tǒng)能夠對(duì)遙信變(biàn)位，保護動作，事故跳(tiào)閘，以及(jí)電壓(yā)，電(diàn)流(liú)，功率(shuài)，功率(shuài)因數越(yuè)限等事件記錄進(jìn)行存(cún)儲(chǔ)和管理(lǐ)，方便用(yòng)戶對係(xì)統事(shì)件和報警(jǐng)進(jìn)行(háng)歷史(shǐ)追(zhuī)溯，查(chá)詢統計，事(shì)故分析。

8）電(diàn)能質(zhì)量(liáng)監測

係(xì)統(tǒng)可以(yǐ)對(duì)整(zhěng)個(gè)配電(diàn)係統(tǒng)範(fàn)圍內(nèi)的電能質量(liáng)進行持續(xù)性的(dí)監(jiān)測(cè)，運(yùn)行(háng)維(wéi)護(hù)人員(yuán)可以通過諧(xié)波(bō)分析(xī)棒(bàng)圖，報表(biǎo)掌握進(jìn)綫，變(biàn)壓(yā)器，重(zhòng)要(yào)回路(lù)的電壓(yā)，電(diàn)流諧波畸(jī)變率(shuài)，諧波含量，電壓(yā)不(bù)平衡度(dù)等，及(jí)時采取(qǔ)相(xiāng)應的(dí)措施，降低(dī)諧波損(sǔn)耗(hào)，減(jiǎn)少因諧(xié)波(bō)造成(chéng)的(dí)異(yì)常(cháng)和事(shì)故(gù)(該功(gōng)能(néng)需(xū)要選(xuǎn)配(pèi)帶諧(xié)波(bō)監(jiān)測功能(néng)的(dí)電力儀表，不需要可(kě)刪(shān)除。

9）遙(yáo)控操(cāo)作(zuò)

係統(tǒng)支(zhī)持對(duì)斷(duàn)路器，隔離(lí)開關(guān)，接地(dì)刀等進行分，合(hé)遙控(kòng)操作(zuò)。係統具有嚴(yán)格的(dí)密(mì)碼保(bǎo)護和操(cāo)作(zuò)權限管理功能(néng)，對於每次遙控操(cāo)作，係(xì)統(tǒng)自(zì)動生(shēng)成(chéng)操(cāo)作記錄，記(jì)錄內(nèi)容包(bāo)含操作人(rén)，操作(zuò)時間，操作(zuò)類型(xíng)等。實現該(gāi)功能需(xū)要斷路(lù)器(qì)本身(shēn)具(jù)有電操機(jī)構(gòu)及保(bǎo)護保測控裝置(zhì)具備遙控功(gōng)能(néng)等(děng)硬件(jiàn)設備的(dí)支持。

10）用(yòng)戶權限(xiàn)管(guǎn)理(lǐ)

係(xì)統(tǒng)為保障(zhàng)係統(tǒng)安全穩定運(yùn)行，設置了(liǎo)用(yòng)戶權限管理功能。通(tōng)過用戶(hù)權(quán)限(xiàn)管理能夠防止未經授權(quán)的操(cāo)作（如配電回路(lù)名(míng)稱修(xiū)改等(děng)）。可以定義(yì)不同(tóng)級別(bié)用戶的(dí)登錄名(míng)，密(mì)碼(mǎ)及操作(zuò)權(quán)限，為係統運行，維護，管(guǎn)理(lǐ)提(tí)供可靠(kào)的安全保(bǎo)障(zhàng)。

11）通訊狀(zhuàng)態圖

係(xì)統支持(chí)實(shí)時(shí)監(jiān)視接入係(xì)統(tǒng)的(dí)各設備的(dí)通訊狀(zhuàng)態，能夠(gòu)完整的顯示(shì)整個(gè)係統網(wǎng)絡(luò)結構；可在綫(xiàn)診(zhěn)斷(duàn)設(shè)備通訊(xùn)狀態，發生網(wǎng)絡異(yì)常時能自(zì)動在界(jiè)麵上顯示故障設備或元件及(jí)其(qí)故(gù)障(zhàng)部位。從而方便運行維護人員(yuán)實時(shí)掌(zhǎng)握現場(cháng)各設(shè)備(bèi)的(dí)通訊狀(zhuàng)態，及時維護(hù)出現異常(cháng)的設備，保證係(xì)統(tǒng)的穩(wěn)定(dìng)運(yùn)行。

12）視頻監控(kòng)

視頻監(jiān)控(kòng)展示了當(dāng)前實時畫麵（視(shì)頻直(zhí)播），選中某(mǒu)一個變(biàn)配(pèi)電站(zhàn)，即可查看該變(biàn)配電(diàn)站內(nèi)視(shì)頻信(xìn)息。

13）用戶(hù)報(bào)告

用戶報告(gào)頁麵(miàn)主要用(yòng)於(yú)對選定(dìng)的變配電站自(zì)動匯總(zǒng)一個月(yuè)的運行數據，對變壓器負(fù)荷，配(pèi)電(diàn)回路(lù)用電(diàn)量，功率(shuài)因數，報警(jǐng)事(shì)件等進(jìn)行統計分(fēn)析(xī)。

14）APP支持(chí)

電力運(yùn)維手機支持(chí)“監控(kòng)係統”，“設備(bèi)檔案”，“待辦(bàn)事項(xiàng)”，“巡(xún)檢記錄”和“缺(quē)陷記(jì)錄”五大模塊(kuài)，支持一次圖(tú)，需(xū)量(liáng)，用電量，視頻，曲(qū)綫(xiàn)，溫(wēn)濕度，同(tóng)比，環(huán)比，電(diàn)能質(zhì)量，各種事件報(bào)警查(chá)詢(xún)，設備(bèi)檔案(àn)查(chá)詢，待(dài)辦事(shì)件(jiàn)處(chǔ)理，巡檢記錄(lù)查詢等(děng)。

5.5係(xì)統(tǒng)硬件配(pèi)置(zhì)清(qīng)單

6 結束語

本(běn)文(wén)研(yán)究(jiū)了一種基(jī)於工(gōng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平台架構體係(xì)的設(shè)備電能監控(kòng)係(xì)統(tǒng)，進行(háng)了係(xì)統功(gōng)能(néng)，架構(gòu)，電(diàn)能監測(cè)以及用戶(hù)交(jiāo)互(hù)界麵的(dí)設計(jì)與開(kāi)發，並在(zài)實際(jì)工廠中落(là)地應用，實(shí)現了(liǎo)工廠設(shè)備電能的實時采集(jí)，電能監控(kòng)，設備用電(diàn)統計(jì)分析(xī)，以及廠(chǎng)區，車間(jiān)，產(chǎn)綫的(dí)多維度能耗對(duì)比分(fēn)析，有效地支撐(chēng)了設(shè)備(bèi)電(diàn)能(néng)優化(huà)應用(yòng)，優化生產計(jì)劃，提高生產(chǎn)效率(shuài)，機器(qì)效(xiào)能(néng)，降低(dī)用電(diàn)成(chéng)本。該係(xì)統具(jù)有建設成(chéng)本低，容易實(shí)現(xiàn)，運行(háng)可靠(kào)，利於復製推(tuī)廠(chǎng)的(dí)優點(diǎn)。利(lì)用(yòng)工業互(hù)聯網(wǎng)平台，可(kě)以(yǐ)積(jī)累數據，進(jìn)一(yī)步挖(wā)掘分(fēn)析(xī)，構建(jiàn)能耗(hào)優化(huà)模型(xíng)，實(shí)現(xiàn)工(gōng)廠電能(néng)的智能(néng)管(guǎn)理(lǐ)。未來(lái)係統進一步(bù)擴(kuò)展，可建成(chéng)工(gōng)廠(chǎng)的水，電，汽(qì)，熱(rè)等全要素(sù)能源(yuán)智慧(huì)管(guǎn)理係統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]浦(pǔ)漢(hàn)軍(jūn)，王宇(yǔ)華，江開放(fàng)，等(děng).基(jī)於工(gōng)業(yè)互聯網的設備(bèi)電能(néng)監(jiān)控係(xì)統[J] .機電(diàn)工(gōng)程(chéng)技術(shù)，2023,52(10): 166-169

[2]張利平,王(wáng)航,張(zhāng)瑾,等.能(néng)源(yuán)管理係(xì)統(tǒng)在(zài)離(lí)散型製造業園(yuán)區(qū)項目中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工業儀表(biǎo)與自(zì)動(dòng)化(huà)裝(zhuāng)置(zhì),2019(6):70-73

[3]祁兵(bīng),翟(dí)天一(yī),李彬,等.基(jī)於工業互聯網(wǎng)雲平(píng)台的智(zhì)能(néng)用(yòng)電互(hù)動(dòng)模式研究[J].電(diàn)測與(yǔ)儀表,2019,56(19):46-52

[4]安(ān)科(kē)瑞(ruì)企業(yè)微(wēi)電網設(shè)計(jì)與應用手冊 2023.07版