淺談工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

關(guān)鍵詞:工業(yè)；能耗監(jiān)測；管理系統(tǒng)

 

1 需求分析

“十二五”時(shí)期是實(shí)現(xiàn)我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資源消耗結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化，推進(jìn)生產(chǎn)方式、消費(fèi)方式轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快節(jié)約發(fā)展、低碳發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。積極響應(yīng)國家節(jié)能降耗號(hào)召，充分利用國家政策的杠桿作用，走新型工業(yè)化發(fā)展道路，有效推動(dòng)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)目標(biāo)的進(jìn)程。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快和消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)，能源需求呈剛性增長，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的資源環(huán)境瓶頸約束更加突出，節(jié)能減排工作難度不斷加大?！笆濉币?guī)劃建議中明確提出：到2015年，國內(nèi)萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0．869噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年的1.034噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降16％，“十二五”期間，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。雖然節(jié)能減排面臨巨大挑戰(zhàn)，但也面臨難得的歷史機(jī)遇。全民節(jié)能環(huán)保意識(shí)不斷提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整力度不斷加大，科技**能力不斷提升，節(jié)能減排激勵(lì)約束機(jī)制不斷完善，這些都為“十二五”期間推進(jìn)節(jié)能減排創(chuàng)造有利條件。

 

2 總體設(shè)計(jì)

為滿足“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”建設(shè)的總體要求，系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)、分布式部署、多層結(jié)構(gòu)的管控一體化信息平臺(tái)。在保證結(jié)構(gòu)清晰、靈活配置、易于擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能及核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃從邏輯架構(gòu)、功能架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?個(gè)角度進(jìn)對該系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

2.1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu) 

系統(tǒng)的建設(shè)明確與“城市能源與環(huán)境監(jiān)測管理中心”綜合管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)對接、整合集成，以及與已建異構(gòu)系統(tǒng)“城市工業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)”之間的數(shù)據(jù)整合，系統(tǒng)的總體邏輯架構(gòu)如下： 

(1)數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層主要實(shí)現(xiàn)對城市工業(yè)領(lǐng)域用能企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集獲取，包括實(shí)時(shí)采集和網(wǎng)上直報(bào)兩種數(shù)據(jù)獲取模式，為實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)企業(yè)能耗情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)管及綜合管理提供海量數(shù)據(jù)支撐。

(2)數(shù)據(jù)傳輸層 

基于IEEE1888(泛在綠色控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)應(yīng)用**的數(shù)據(jù)傳輸層主要實(shí)現(xiàn)對全市工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)通過 Internet網(wǎng)絡(luò)、GPRS／3G無線網(wǎng)絡(luò)等方式，以“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議”傳輸?shù)焦I(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 中心服務(wù)器。同時(shí)具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證企業(yè)采集能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性。 

(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層 

從能耗監(jiān)測管理平臺(tái)處理的數(shù)據(jù)考慮，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括從企業(yè)現(xiàn)場采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和工信委對工業(yè)企業(yè)進(jìn)行管理的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)源的形式出發(fā)，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫分別進(jìn)行存儲(chǔ)。通過 ETL數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載，將分散的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉庫中，為聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)支撐。

(4)支撐平臺(tái) 

支撐平臺(tái)是該應(yīng)用軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐，包括中件、基礎(chǔ)工具、基礎(chǔ)服務(wù)及基礎(chǔ)平臺(tái)： 

計(jì)算引擎工具：支撐平臺(tái)具備獨(dú)立計(jì)算引擎，負(fù)責(zé)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理 ，并將結(jié)果寫人實(shí)時(shí)或者關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 

模型分析工具：具備核心的模型分析功能，為用戶提供多種數(shù)學(xué)算法模型，實(shí)現(xiàn)包括基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)、預(yù)測分析、算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)挖掘等在內(nèi)的功能。 

報(bào)表開發(fā)工具：針對工業(yè)能耗監(jiān)測管理所需的數(shù)據(jù)報(bào)表管理應(yīng)用需求，提供完善的報(bào)表開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)報(bào)表的設(shè)計(jì)、管理以及應(yīng)用。

多維數(shù)據(jù)分析：具備多維數(shù)據(jù)分析功能，結(jié)合工業(yè)能耗監(jiān)測管理的業(yè)務(wù)需求，組建多維分析模型，對以多維形式組織起來的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析操作，幫助行業(yè)管理者進(jìn)行多維度、多指標(biāo)的數(shù)據(jù)挖掘和綜合分析，以便支撐決策。 

中心GIS平臺(tái)：本系統(tǒng)中的 GIS應(yīng)用是基于全市統(tǒng)一的GIS平臺(tái)，根據(jù)中心GIS平臺(tái)所提供的地理信息基礎(chǔ)服務(wù)，完成基礎(chǔ)GIS功能 (企業(yè)導(dǎo)航、能耗分布及能耗預(yù)警情況GIS展示 )。 

(5)應(yīng)用層 

實(shí)現(xiàn)對全市監(jiān)測范同內(nèi)用能企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、報(bào)表上報(bào)、在線監(jiān)測、匯總分析；為市領(lǐng)導(dǎo) 、節(jié)能管理部門提供預(yù)測預(yù)警、對標(biāo)分析等決策服務(wù)：通過專家智能系統(tǒng)為工業(yè)企業(yè)能耗進(jìn)行合理 、科學(xué)的咨詢和指導(dǎo)。 

(6)展示層 

本系統(tǒng)的建設(shè)采用配置工具、WebGis、組態(tài)監(jiān)控等方式，實(shí)現(xiàn)對城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的可視化展示。 

配置工具：建設(shè)功能配置工具，完成對系統(tǒng)的主要功能配置和數(shù)據(jù)配置。

WebGis：提供WebGis展示功能，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)監(jiān)測范圍內(nèi)實(shí)時(shí)采集企業(yè)的基礎(chǔ)信息、能耗分布、能耗預(yù)警等現(xiàn)場情況和地理信息的有機(jī)結(jié)合，以便于政府領(lǐng)導(dǎo)與行業(yè)管理部門對城市工業(yè)能耗情況的全局化掌控和可視化管理。 

組態(tài)監(jiān)控：對企業(yè)工段和關(guān)鍵位置提供組態(tài)監(jiān)控，完成對企業(yè)現(xiàn)場的組態(tài)模擬，并通過配置來完成工業(yè)現(xiàn)場能耗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在組態(tài)圖中的顯示。  

2.2  系統(tǒng)功能架構(gòu)

“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的功能設(shè)計(jì)立足于城市級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、節(jié)能管理部門、各行業(yè)領(lǐng)域工業(yè)企業(yè)監(jiān)測工業(yè)領(lǐng)域能源運(yùn)行情況，服務(wù)于能源管理發(fā)展規(guī)劃等多層次需求，其總體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)如下 ： 

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和企業(yè)填報(bào)數(shù)據(jù)，共同構(gòu)成“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)涵蓋城市監(jiān)測范圍內(nèi)規(guī)模以上用能企業(yè)的水、電、油、煤、氣、汽等常規(guī)能源品種。 

數(shù)據(jù)處理：基于平臺(tái)計(jì)算引擎和各種數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的深加工。支持平臺(tái)上層應(yīng)用及展示。 

應(yīng)用功能：從政府用戶和企業(yè)用戶兩個(gè)視角分別建設(shè)“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”。政府端系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能建設(shè)包括：填報(bào)數(shù)據(jù)接收審核、匯總分析、決策支持、實(shí)時(shí)監(jiān)測分析、專家智能、GIS等子系統(tǒng)。 

企業(yè)端系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能建設(shè)包括：數(shù)據(jù)填報(bào)、綜合分析、生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測分析、企業(yè)決策支持等子系統(tǒng) 。 

基礎(chǔ)功能：包括數(shù)據(jù)管理中心、平臺(tái)配置管理、平臺(tái)采集監(jiān)測 、數(shù)據(jù)接口規(guī)范、基礎(chǔ)支撐服務(wù)等功能 。 

門戶網(wǎng)站：門戶網(wǎng)站是城市節(jié)能管理部門進(jìn)行權(quán)限設(shè)置和信息發(fā)布的網(wǎng)站。 

上報(bào)接口：實(shí)現(xiàn)與上級(jí)省系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 。 

2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建采用模塊化設(shè)計(jì)法，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的功能區(qū)域 ，用于部署不同的應(yīng)用，使得平臺(tái)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備高靈活性、可伸縮性和高可用性。 

結(jié)合城市信息中心、工信委等節(jié)能主管部門的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況，系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)據(jù)中心上層網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和外部節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)3部分構(gòu)成 。 

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)通過采用嚴(yán)密的網(wǎng)絡(luò)**策略、配備網(wǎng)絡(luò)**設(shè)備，從網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、核心數(shù)據(jù)等多個(gè)層面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)**保護(hù)，保證數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)的**隔離及系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的**性。系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)如下： 

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)：依托城市政務(wù)外網(wǎng)，進(jìn)行“城市工業(yè)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)中心上層網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)，承擔(dān)著系統(tǒng)**穩(wěn)定運(yùn)行、提供對外訪問服務(wù)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，是各層網(wǎng)絡(luò)間訪問的“樞紐”通道。為確保系統(tǒng)的**性，將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為中立區(qū)和**區(qū)兩部分。

企業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)建設(shè)：工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)上傳以互聯(lián)網(wǎng)傳輸為主要通信鏈路，不具備有線傳輸?shù)那闆r下，可通過無線 GPRS／3G或其他專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 。 

外部節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)：對于系統(tǒng)外部的訪問節(jié)點(diǎn)，如公眾用戶訪問、企業(yè)用戶訪問及數(shù)據(jù)填報(bào)，均通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。 

 

3 安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)介紹

安科瑞工業(yè)能耗系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)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(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)狻⒄羝皦嚎s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、重大能耗設(shè)備的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預(yù)測、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)