工(gong)業互聯(lian)網技術(shu)的(de)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統

淺(qian)析(xi)基(ji)於工業互聯(lian)網技術(shu)的(de)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統

安(an)科瑞(rui)電氣(qi)股(gu)份有(you)限公(gong)司(si)  上海嘉定(ding)201801

摘要: 針(zhen)對(dui)制造業智能制(zhi)造(zao)升(sheng)級改造過(guo)程(cheng)中，設備電能監(jian)控(kong)管(guan)理的(de)需求(qiu)，提(ti)出壹種基(ji)於工業互聯(lian)網理(li)念(nian)的(de)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統的(de)架(jia)構(gou)體(ti)系(xi)，研究(jiu)系(xi)統的(de)網絡架(jia)構(gou)以及平(ping)臺(tai)架(jia)構(gou)，進(jin)行(xing)電能監(jian)測，系(xi)統功(gong)能、系(xi)統界(jie)面(mian)的(de)設計(ji)與(yu)開發。該系(xi)統采用智能電表(biao)監測設(she)備的(de)電能參(can)數(shu)，通過(guo)數(shu)據(ju)采集(ji)平(ping)臺(tai)把電表(biao)的(de) Modbus 協議轉換(huan)成(cheng)MOTT協議，並(bing)上傳到(dao)雲平(ping)臺(tai)。在某(mou)工(gong)廠(chang)實際(ji)場景下，進(jin)行(xing)系(xi)統的(de)安(an)裝(zhuang)部署及應(ying)用，實(shi)現設(she)備電能參(can)數(shu)的(de)實時(shi)采集(ji)、監(jian)控(kong)與(yu)統計(ji)分(fen)析(xi)，實(shi)現該(gai)工廠(chang)的(de)設備、產線(xian)、車間(jian)用電的(de)*確(que)計(ji)量，提(ti)高了(le)設(she)備用電統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)效(xiao)率，有(you)效(xiao)地支(zhi)撐(cheng)了工(gong)廠(chang)電能管(guan)理(li)、用電優(you)化(hua)，提(ti)高機(ji)器(qi)生產效(xiao)率。該(gai)系(xi)統具(ju)有(you)建(jian)設成本低、容(rong)易(yi)實(shi)現、運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)利(li)於復制(zhi)推(tui)廣的(de)優(you)點，可(ke)以基(ji)於工業互聯(lian)網平(ping)臺(tai)積累(lei)數(shu)據(ju)，進(jin)壹步挖(wa)掘分(fen)析(xi)，構(gou)建(jian)能耗(hao)優(you)化(hua)模型，實(shi)現工(gong)廠(chang)電能的(de)智能管(guan)理(li)。

關(guan)鍵詞: 電能監(jian)控(kong)；工(gong)業互聯(lian)網；電能管(guan)理(li)；能源(yuan)管(guan)理(li)；雲平(ping)臺(tai)；工業互聯(lian)網平(ping)臺(tai)

0引(yin)言

在(zai)我(wo)國(guo)的(de)能源(yuan)消(xiao)耗(hao)中，企業是能源(yuan)消(xiao)耗(hao)的(de)大戶，企業能源(yuan)消(xiao)耗(hao)量(liang)占(zhan)全國能源(yuan)消(xiao)耗(hao)總(zong)量(liang)的(de)70%左右(you)。電能消(xiao)耗(hao)，是企業生產的(de)主要成本，降(jiang)低用電成(cheng)本，是生產過(guo)程(cheng)的(de)主要關註(zhu)點之壹。建(jian)設壹個集(ji)中統壹的(de)工廠(chang)電能監(jian)控(kong)系(xi)統，已成(cheng)為(wei)近(jin)年(nian)研究(jiu)的(de)熱點。通過(guo)獲取機器詳細用電數(shu)據(ju)，電能監(jian)控(kong)系(xi)統可(ke)實(shi)現對(dui)生產設(she)備電能的(de)集中采集(ji)、監(jian)控(kong)、計(ji)算、分(fen)析(xi)及處理(li)，以直(zhi)觀的(de)數(shu)據(ju)和(he)圖(tu)表(biao)向(xiang)管(guan)理(li)人員(yuan)或者決(jue)策(ce)層展(zhan)示(shi)設(she)備能耗(hao)情況(kuang)，便(bian)於找出高耗(hao)能點和(he)不合(he)理的(de)耗(hao)能習(xi)慣(guan)，有(you)利(li)於電能消(xiao)耗(hao)的(de)*確(que)分(fen)析(xi)與(yu)優(you)化(hua)，有(you)效(xiao)節約能源(yuan)，從(cong)而在(zai)企業能源(yuan)平(ping)衡、調(tiao)度與(yu)優(you)化(hua)、設備運(yun)行(xing)與(yu)能源(yuan)管(guan)理(li)等(deng)方面發揮重要作(zuo)用。

近(jin)年(nian)來工(gong)業互聯(lian)網發展日(ri)趨(qu)成熟(shu)，它(ta)融(rong)合(he)了先(xian)進制(zhi)造技術(shu)以及互聯(lian)網、雲計(ji)算、物(wu)聯網、大數(shu)據(ju)等(deng)信息技術(shu)，是壹種新(xin)型的(de)網絡化制(zhi)造(zao)服務(wu)模式(shi)，是工(gong)業互聯(lian)的(de)信息*樞，是制(zhi)造業與(yu)互聯(lian)網融(rong)合(he)的(de)新(xin)型基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)在智慧工(gong)廠(chang)建(jian)設或企業智能制(zhi)造(zao)升(sheng)級改造中，工業互聯(lian)網正(zheng)逐(zhu)步應(ying)用於設備管理(li)、生產過(guo)程(cheng)控(kong)制(zhi)、供應(ying)鏈(lian)管理(li)安(an)環管(guan)理!3-61等(deng)環節。本文(wen)將工(gong)業互聯(lian)網的(de)設計(ji)理念應(ying)用於設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統，研究(jiu)了(le)基於工業互聯(lian)網的(de)工廠(chang)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統的(de)架(jia)構(gou)體(ti)系(xi)，設計(ji)與(yu)開發了該(gai)系(xi)統，並(bing)在實(shi)際(ji)工廠(chang)中開展(zhan)應(ying)用，實(shi)現了(le)工廠(chang)設備電能的(de)實時(shi)采集(ji)監(jian)控(kong)及處理(li)與(yu)分(fen)析(xi)，有(you)效(xiao)地支(zhi)撐(cheng)了設(she)備電能優(you)化(hua)應(ying)用，優(you)化(hua)生產計(ji)劃(hua)，提(ti)高生產效(xiao)率、機(ji)器效(xiao)能，降(jiang)低用電成(cheng)本。

1 架(jia)構(gou)設(she)計(ji)

1.1 網絡架(jia)構(gou)

該(gai)系(xi)統的(de)網絡構(gou)架(jia)如圖(tu)1所(suo)示(shi)，由設備監控(kong)網、車(che)間(jian)局域網、企業級網絡組(zu)成(cheng)。設(she)備監控(kong)網主(zhu)要負(fu)責(ze)設(she)備層級聯網，是指現場(chang)總線(xian)、工(gong)業以太(tai)網、Loral/WiFi/5G等(deng)設(she)備層級局域網;車(che)間(jian)局域網壹般是以太(tai)網、光(guang)纖通信網或5G專網構(gou)建(jian)的(de)車間(jian)級的(de)監控(kong)網絡；企業生產網是為(wei)企業生產與(yu)辦(ban)公設(she)計(ji)的(de)以太(tai)網或光纖通信網。

在(zai)*點高耗(hao)能設(she)備上安(an)裝(zhuang)智能電表(biao)，在車(che)間(jian)或產線(xian)側部(bu)署數(shu)據(ju)采集(ji)終(zhong)端(duan)，采集(ji)電表(biao)中的(de)電能參(can)數(shu)並發送至(zhi)雲端(duan)，雲平(ping)臺(tai)接(jie)收(shou)設備電能數(shu)據(ju)後，進行(xing)處理(li)、存(cun)儲與(yu)展示(shi)分(fen)析(xi)。

1.2 基(ji)於工業互聯(lian)網的(de)系(xi)統平(ping)臺(tai)架(jia)構(gou)

基(ji)於工業互聯(lian)網架(jia)構(gou)設(she)計(ji)理念17-201設計(ji)的(de)電能監(jian)控(kong)系(xi)統平(ping)臺(tai)架(jia)構(gou)如圖(tu)2所(suo)示(shi)，分(fen)別(bie)由邊(bian)緣(yuan)層、基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)層(IaaS)、工(gong)業平(ping)臺(tai)層(PaaS)、工業應(ying)用層(ceng) (SaaS) 及工業安(an)全防護(hu)模(mo)塊(kuai)組(zu)成(cheng)。

邊(bian)緣(yuan)層面(mian)向(xiang)工(gong)廠(chang)設備、傳感(gan)器(qi)接(jie)入(ru)與(yu)數(shu)據(ju)采集(ji)而設(she)計(ji)，在能源(yuan)監(jian)控(kong)管(guan)理系(xi)統中，主要負(fu)責(ze)接(jie)入(ru)各(ge)類(lei)能源(yuan)消(xiao)耗(hao)相關傳感(gan)器(qi)和(he)儀表(biao)並采集(ji)數(shu)據(ju)。

IaaS層(ceng)是虛(xu)擬(ni)化(hua)的(de)計(ji)算、存(cun)儲、網絡基礎(chu)設(she)施(shi)資源(yuan)可(ke)以通過(guo) OpenStack、VMware 等軟件(jian)自(zi)行(xing)搭建(jian)，或者選用華(hua)為(wei)雲、阿(e)裏(li)雲等(deng)商業雲搭(da)建(jian)。

PaaS層主要包含中間件(jian)、通用PaaS平(ping)臺(tai)、工業建(jian)模和(he)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)、應(ying)用開發、工業微服務(wu)庫等(deng)模塊。其(qi)中中間件(jian)提(ti)供電表(biao)接(jie)入(ru)、數(shu)據(ju)接(jie)收(shou)、預處理(li)及存儲服務(wu)通用PaaS平(ping)臺(tai)模塊提(ti)供基礎(chu)資(zi)源(yuan)的(de)管理(li)與(yu)運(yun)維能力;工(gong)業建(jian)模和(he)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)模(mo)塊提(ti)供電能模(mo)型、設(she)備建(jian)模、工廠(chang)建(jian)模等的(de)建(jian)模與(yu)分(fen)析(xi)能力;應(ying)用開發與(yu)工業微服務(wu)庫模(mo)塊提(ti)供平(ping)臺(tai)工具支(zhi)撐(cheng)系(xi)統的(de)開發、運(yun)行(xing)與(yu)管理(li)。

SaaS層(ceng)為(wei)微服務(wu)化部(bu)署的(de)設備電能監(jian)測、產線(xian)電能監(jian)控(kong)、能耗(hao)預(yu)警(jing)、電能統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)、電能對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)、能耗(hao)優(you)化(hua)分(fen)析(xi)等(deng)應(ying)用，支(zhi)撐(cheng)工廠(chang)電能全要素、多維(wei)度的(de)監控(kong)實(shi)現數(shu)據(ju)驅(qu)動的(de)分(fen)析(xi)改善，助力電能管(guan)理(li)優(you)化(hua)。

2 電能監(jian)測

2.1 電能監(jian)測點

工廠(chang)中用電消(xiao)耗(hao)關(guan)註(zhu)點主要為(wei)高能耗(hao)的(de)設備、產線(xian)車間(jian)，通用輔(fu)助(zhu)設備、設施(shi)及工廠(chang)等。首(shou)先需對(dui)工廠(chang)全域進行(xing)電能監(jian)測點的(de)統計(ji)。某(mou)工(gong)廠(chang)電能監(jian)測點統計(ji)示(shi)例(li)如表(biao)1所(suo)示(shi)。

2.2 智能電表(biao)選擇(ze)

工廠(chang)設備常用380 V三(san)相電，考(kao)慮(lv)設(she)備電能監(jian)測需(xu)要高精(jing)度、高質(zhi)量(liang)、安(an)全可(ke)靠(kao)和(he)經(jing)濟實惠，且(qie)外(wai)形緊湊具備通信接(jie)口，易(yi)於安(an)裝(zhuang)的(de)需求(qiu)，本文(wen)選擇(ze)安(an)科瑞(rui)三(san)相電能表(biao)ACR230ELH/ACR330ELH進行(xing)設備的(de)電能監(jian)測它(ta)是針(zhen)對(dui)電力系(xi)統、工(gong)礦企業、公共(gong)設施(shi)等的(de)電能監(jian)控(kong)需(xu)求而設(she)計(ji)的(de)，符合(he) Class 0.5S/Class 1精(jing)度標準，具(ju)有(you)三(san)相交流有(you)功(gong)功率、無功功率和(he)視在功(gong)率測量(liang)與(yu)顯示(shi)具(ju)有(you) RS485 通信接(jie)口(Modbus RTU協議)，可(ke)用於供電質(zhi)量(liang)的(de)綜合(he)監控(kong)診斷(duan)以及電能管(guan)理(li)。

2.3 電能數(shu)據(ju)采集(ji)

首(shou)先，通過(guo)串口(kou)服務(wu)器USR-N580-H7 連(lian)接(jie)智能電表(biao)，實現RS485-以太(tai)網接(jie)口轉換(huan)，將(jiang)電表(biao)接(jie)入(ru)設(she)備監控(kong)網中。然(ran)後，采用工(gong)業網關(guan)、SCADA或數(shu)據(ju)采集(ji)軟(ruan)件(jian)實(shi)現電表(biao)參數(shu)的(de)采集(ji)。由於電表(biao)的(de)通信協議為(wei) ModbusRTU，其(qi)協議棧(zhan)簡(jian)單(dan)，考(kao)慮(lv)低成(cheng)本、自(zi)主可(ke)控(kong)因素，本文(wen)利用自(zi)行(xing)開發數(shu)據(ju)采集(ji)平(ping)臺(tai)，進行(xing)設備的(de)電能采集(ji)。

3 系(xi)統設(she)計(ji)

3.1 系(xi)統功(gong)能設(she)計(ji)

電能監(jian)控(kong)系(xi)統的(de)功能框(kuang)圖(tu)如圖(tu)3所(suo)示(shi)。系(xi)統主(zhu)要實現數(shu)據(ju)采集(ji)與(yu)處理(li)、系(xi)統建(jian)模、數(shu)據(ju)展(zhan)示(shi)與(yu)分(fen)析(xi)、能耗(hao)預(yu)警(jing)、權限控(kong)制(zhi)等功能.

(1) 數(shu)據(ju)采集(ji)與(yu)處理(li)。在(zai)各(ge)用電計(ji)量節點及重要耗(hao)電設(she)備的(de)配電櫃荃癌(ai)傲(ao)憊斑(ban)艾挨卑啊(a)奔(ben)耙豹(bao)愛(ai)豹(bao)拆斃滁(chu)胺(an)班(ban)苞襖奔(ben)榜苞堡報內安(an)裝(zhuang)智能電表(biao)，進行(xing)電能參(can)數(shu)的(de)監測，利(li)用邊(bian)緣(yuan)側的(de)數(shu)據(ju)采集(ji)平(ping)臺(tai)把電能參(can)數(shu)發送到(dao)雲端(duan)，雲端(duan)中間件(jian)接(jie)收(shou)電能參(can)數(shu)數(shu)據(ju)，進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)的(de)解析(xi)、處理(li)與(yu)存儲。

(2)系(xi)統建(jian)模。系(xi)統建(jian)模包括工(gong)廠(chang)建(jian)模和(he)設(she)備建(jian)模工廠(chang)建(jian)模是指根(gen)據(ju)實(shi)施(shi)規劃(hua)，進(jin)行(xing)工廠(chang)的(de)實體(ti)建(jian)模，配置(zhi)好工序、車間(jian)、工(gong)廠(chang)、基地、集(ji)團(tuan)等(deng)關(guan)系(xi)，並按照(zhao)管(guan)理(li)要求構(gou)建(jian)用電成(cheng)本中心(xin);設(she)備建(jian)模是指創建(jian)設備類型設(she)備屬(shu)性、設備配置(zhi)，並實(shi)例化現場(chang)設備，包括:智能儀表(biao)、車間(jian)配(pei)電櫃、網絡設備等。

(3) 數(shu)據(ju)展(zhan)示(shi)與(yu)分(fen)析(xi)。能源(yuan)圖(tu)表(biao)以所(suo)建(jian)模型為(wei)原型將(jiang)相關點設備數(shu)據(ju)及實時電能參(can)數(shu)在模型上(shang)打點，顯示(shi)實(shi)時采集(ji)數(shu)據(ju)值(zhi)和(he)電能流(liu)向(xiang)，並(bing)以顏(yan)色(se)差異(yi)提(ti)供初步(bu)狀態提(ti)示(shi)，能按產線(xian)、按區域(yu)、按設(she)備類型、按時(shi)段(duan)展(zhan)示(shi)與(yu)分(fen)析(xi)，查(zha)詢設(she)備的(de)實時(shi)電能參(can)數(shu)與(yu)狀態、歷史(shi)數(shu)據(ju)數(shu)據(ju)曲(qu)線(xian)，生成(cheng)分(fen)析(xi)報(bao)表(biao)等。

(4)能耗(hao)預(yu)警(jing)。設置(zhi)系(xi)統中的(de)報警(jing)類型以及報警之後對(dui)應(ying)的(de)應(ying)對(dui)措施(shi)。當設(she)備發生能耗(hao)異(yi)常報(bao)警(jing)，以短(duan)信微信、郵件(jian)、頁(ye)面消(xiao)息等(deng)方式通知(zhi)到對(dui)應(ying)的(de)責任(ren)人。

(5) 權限控(kong)制(zhi)。主要是部(bu)門、角(jiao)色(se)、用戶(hu)、菜(cai)單(dan)的(de)系(xi)統賬號(hao)及賬號(hao)的(de)權限管(guan)理。

3.2 系(xi)統界(jie)面(mian)設計(ji)

(1)設備電能監(jian)控(kong)界(jie)面(mian)

系(xi)統通過(guo)監控(kong)界(jie)面(mian)進行(xing)數(shu)據(ju)展(zhan)示(shi)與(yu)分(fen)析(xi)，設(she)備電能監(jian)控(kong)界(jie)面(mian)如圖(tu)4所(suo)示(shi)，主(zhu)要實現設(she)備、產線(xian)、車間(jian)的(de)電能參(can)數(shu)的(de)實時(shi)監控(kong)與(yu)展示(shi)。

(2)設(she)備電能統(tong)計(ji)及趨(qu)勢(shi)分(fen)析(xi)界(jie)面(mian)

以壹臺(tai) (套(tao))機(ji)器(qi)的(de)能耗(hao)作(zuo)為(wei)分(fen)析(xi)對(dui)象，依據(ju)機(ji)器(qi)的(de)性能及技術(shu)參(can)數(shu)，結合(he)生產運(yun)行(xing)數(shu)據(ju)，對(dui)機器的(de)電能數(shu)據(ju)建(jian)模計(ji)算分(fen)析(xi)，以可(ke)視化的(de)圖(tu)表(biao)，展示(shi)機(ji)器的(de)性能及生產運(yun)行(xing)是否(fou)經(jing)濟、高效(xiao)，生成(cheng)計(ji)劃(hua)、維(wei)護(hu)、維(wei)修建(jian)議，讓(rang)機(ji)器(qi)保持(chi)高效(xiao)運(yun)行(xing)。設備電能統(tong)計(ji)及趨(qu)勢(shi)分(fen)析(xi)界(jie)面(mian)如圖(tu)5所(suo)示(shi)。

(3)廠(chang)區/車(che)間(jian)/產線(xian)能耗(hao)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)界(jie)面(mian)

系(xi)統能實(shi)現以時(shi)間為(wei)維(wei)度，查(zha)詢與(yu)展示(shi)生產和(he)非(fei)生產時(shi)段的(de)設備、產線(xian)、車間(jian)的(de)耗(hao)能情況(kuang)以及趨(qu)勢(shi)，能夠(gou)進(jin)行(xing)電能數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)、統(tong)計(ji)，可(ke)以展(zhan)開廠(chang)區、車(che)間(jian)、產線(xian)能耗(hao)同比(bi)、環比(bi)、量(liang)化對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)。廠(chang)區、車(che)間(jian)、產線(xian)能耗(hao)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)界(jie)面(mian)如圖(tu)6所(suo)示(shi)。

通過(guo)統計(ji)分(fen)析(xi)，整(zheng)體(ti)把握工廠(chang)能耗(hao)情況(kuang)，並(bing)與(yu)上壹周、月(yue)或年(nian)的(de)數(shu)據(ju)做橫(heng)向(xiang)對(dui)比(bi)，可(ke)結(jie)合(he)產量(liang)，將能耗(hao)預(yu)分(fen)配到(dao)壹個單(dan)位(wei)的(de)產品(pin)耗(hao)能上(shang)。在(zai)此基礎(chu)上(shang)細分(fen)，可(ke)下(xia)分(fen)到產線(xian)、班(ban)組(zu)、工(gong)位(wei)等。以此可(ke)分(fen)析(xi)出企業整(zheng)體(ti)耗(hao)能情況(kuang)，*點耗(hao)能區域(yu)，做總(zong)體(ti)量化自(zi)身趨(qu)勢(shi)分(fen)析(xi)。根(gen)據(ju)不同的(de)方式(shi)和(he)算法(fa)進行(xing)分(fen)析(xi)處理(li)，挖(wa)掘出其(qi)中的(de)某(mou)種(zhong)規(gui)律並(bing)給出節能優(you)化(hua)建(jian)議，提(ti)供給管(guan)理(li)人員(yuan)作(zuo)為(wei)參(can)考(kao)決(jue)策(ce)實現工(gong)廠(chang)電能的(de)優(you)化(hua)管理。

4系(xi)統實(shi)施(shi)

4.1智能電表(biao)安(an)裝(zhuang)部署

在某(mou)工(gong)廠(chang)現場(chang)實際(ji)設備的(de)控(kong)制(zhi)櫃中安(an)裝(zhuang)電流(liu)互感(gan)器(qi)與(yu)智能電表(biao)。通過(guo)安(an)裝(zhuang)電流(liu)互感(gan)器(qi)感應(ying)回路(lu)中電流(liu)的(de)大小(xiao)，智能電表(biao)與(yu)電流(liu)互感(gan)器(qi)連(lian)接(jie)，進行(xing)回路(lu)電流(liu)、電壓(ya)、功率(lv)、電耗(hao)等(deng)電能參(can)數(shu)的(de)監測，來(lai)獲取車(che)間、產線(xian)、機器(qi)的(de)電能參(can)數(shu)。

4.2系(xi)統配(pei)置(zhi)

智能電表(biao)配置(zhi)參數(shu):協議ModbusRTU，波(bo)特(te)率(lv)9600停止(zhi)位1位(wei)，偶檢(jian)驗;串口(kou)服務(wu)器USR-N580-H7的(de)配置(zhi)參數(shu)是通信方式(shi)設置(zhi)為(wei)雙(shuang)向(xiang)透(tou)明(ming)傳輸，其(qi)他參數(shu)設置(zhi)與(yu)智能電表(biao)相同:參(can)數(shu)配置(zhi)完成(cheng)後，需要給智能電表(biao)串口(kou)服務(wu)器重(zhong)新(xin)上(shang)電，實(shi)現重(zhong)啟(qi)。

4.3系(xi)統具(ju)體(ti)應(ying)用

某(mou)工(gong)廠(chang)中實際(ji)場景下部(bu)署的(de)設備電能數(shu)據(ju)采集(ji)平(ping)臺(tai)如圖(tu)7所(suo)示(shi)。系(xi)統實(shi)現了(le) 75臺(tai)智能電表(biao)的(de)電能參(can)數(shu)監測與(yu)采集(ji)，並(bing)以MOTT協議把采集(ji)到(dao)的(de)電能參(can)數(shu)上傳雲端(duan)。

電能監(jian)控(kong)系(xi)統實(shi)際(ji)應(ying)用中的(de) WEB 界(jie)面(mian)(部分(fen)截圖(tu)) 如圖(tu)8所(suo)示(shi)。實(shi)現設(she)備電能參(can)數(shu)的(de)實時(shi)采集(ji)、監(jian)控(kong)與(yu)統計(ji)分(fen)析(xi)，實(shi)現該(gai)工廠(chang)的(de)設備、產線(xian)、車間(jian)用電的(de)*確(que)計(ji)量。

在該工廠(chang)的(de)實際(ji)應(ying)用中，通過(guo)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統實(shi)現了(le)設備電能數(shu)據(ju)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)效(xiao)率提(ti)高 300%，有(you)效(xiao)地支(zhi)撐(cheng)了工(gong)廠(chang)電能管(guan)理(li)、用電優(you)化(hua)。結合(he)設備生產運(yun)行(xing)數(shu)據(ju)系(xi)統以可(ke)視化的(de)圖(tu)表(biao)展示(shi)機(ji)器的(de)性能及生產運(yun)行(xing)是否(fou)經(jing)濟、高效(xiao)，為(wei)生產計(ji)劃(hua)、設(she)備維護(hu)、維修提(ti)供建(jian)議，提(ti)高機(ji)器(qi)生產效(xiao)率。

5 安(an)科瑞(rui)Acrel-3000WEB電能管(guan)理(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)

5.1概述(shu)

  用戶(hu)端消耗(hao)著(zhe)整(zheng)個電網80%的(de)電能，用戶(hu)端智能化(hua)用電管(guan)理(li)對(dui)用戶(hu)可(ke)靠(kao)、安(an)全、節約用電有(you)十(shi)分(fen)重要的(de)意(yi)義。構(gou)建(jian)智能用電服務(wu)體(ti)系(xi)，推(tui)廣用戶(hu)端智能儀表(biao)、智能用電管(guan)理(li)終(zhong)端(duan)等(deng)設(she)備用電管(guan)理(li)解決(jue)方(fang)案(an)，實現電網與(yu)用戶(hu)的(de)雙(shuang)向(xiang)良(liang)性(xing)互動。用戶(hu)端急需(xu)解(jie)決(jue)的(de)研究(jiu)內(nei)容(rong)主要包括：先(xian)進(jin)的(de)表(biao)計(ji)，智能樓宇(yu)、智能電器(qi)、增(zeng)值(zhi)服務(wu)、客(ke)戶用電管(guan)理(li)系(xi)統、需(xu)求側(ce)管理(li)等課(ke)題(ti)。

   安(an)科瑞(rui)Acrel-3000WEB電能管(guan)理(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)通過(guo)對(dui)用戶(hu)端用電情況(kuang)進(jin)行(xing)細分(fen)和(he)統(tong)計(ji)，以直(zhi)觀的(de)數(shu)據(ju)和(he)圖(tu)表(biao)向(xiang)管(guan)理(li)人員(yuan)或決(jue)策(ce)層展(zhan)示(shi)各(ge)分(fen)項用電的(de)使用消(xiao)耗(hao)情況(kuang)，便(bian)於找出高耗(hao)能點或不合(he)理的(de)耗(hao)能習(xi)慣(guan)，有(you)效(xiao)節約電能，為(wei)用戶(hu)進壹步節能改造或設備升級提(ti)供準確(que)的(de)數(shu)據(ju)支(zhi)撐(cheng)。

5.2應(ying)用場(chang)所(suo)

   （1）辦(ban)公建(jian)築(zhu)（商務(wu)辦(ban)公、大型公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)等(deng)）；

   （2）商業建(jian)築(zhu)（商場(chang)、金(jin)融(rong)機構(gou)建(jian)築(zhu)等(deng)）；

   （3）旅(lv)遊(you)建(jian)築(zhu)（賓館飯店、娛樂場(chang)所(suo)等(deng)）；

   （4）科教(jiao)文(wen)衛(wei)建(jian)築(zhu)（文(wen)化、教(jiao)育、科研、醫療衛(wei)生、體(ti)育建(jian)築(zhu)等(deng)）；

   （5）通信建(jian)築(zhu)（郵電、通信、廣播、電視、數(shu)據(ju)中心(xin)等(deng)）；

   （6）交(jiao)通運(yun)輸建(jian)築(zhu)（機(ji)場(chang)、車(che)站、碼頭(tou)建(jian)築(zhu)等(deng)）。

5.3系(xi)統結(jie)構(gou)

5.4系(xi)統功(gong)能

1）實(shi)時(shi)監(jian)測

系(xi)統人機(ji)界(jie)面(mian)友(you)好，以配(pei)電壹次圖(tu)的(de)形式(shi)直(zhi)觀顯示(shi)配(pei)電線(xian)路(lu)的(de)運(yun)行(xing)狀態，實時監(jian)測各(ge)回路(lu)電壓(ya)、電流(liu)、功(gong)率、功率因數(shu)、電能等(deng)電參(can)數(shu)信息，動態監視各(ge)配(pei)電回路(lu)斷路(lu)器、隔(ge)離(li)開關(guan)、地刀(dao)等(deng)合(he)、分(fen)狀態，以及有(you)關(guan)故障(zhang)、告警等(deng)信號(hao)。

2）電能統(tong)計(ji)報表(biao)

系(xi)統以豐(feng)富的(de)報表(biao)支(zhi)撐(cheng)計(ji)量體(ti)系(xi)的(de)完整(zheng)性。系(xi)統具(ju)備定時(shi)抄(chao)表(biao)匯總(zong)統(tong)計(ji)功能，用戶(hu)可(ke)以自(zi)由查(zha)詢自(zi)系(xi)統正(zheng)常運(yun)行(xing)以來(lai)任(ren)意(yi)時間(jian)段(duan)內(nei)各(ge)配(pei)電節點的(de)用電情況(kuang)，即(ji)該(gai)節點進線用電量(liang)與(yu)各(ge)分(fen)支(zhi)回路(lu)消耗(hao)電量(liang)的(de)統計(ji)分(fen)析(xi)報(bao)表(biao)。該功(gong)能使(shi)得用電可(ke)視透明(ming)，並在(zai)用電誤差偏大時可(ke)分(fen)析(xi)追(zhui)溯，維護計(ji)量體(ti)系(xi)的(de)正確(que)性(xing)。

3）詳細電參(can)量(liang)查(zha)詢

在(zai)配(pei)電壹次圖(tu)中，當鼠(shu)標移(yi)動到每個回路(lu)附(fu)近(jin)時，鼠標指針(zhen)變為(wei)手(shou)形(xing)，鼠(shu)標單擊可(ke)查(zha)看該(gai)回路(lu)詳細電參(can)量(liang)，包括三(san)相電流(liu)、三(san)相電壓(ya)、三(san)相總有(you)功(gong)功率、總無功功率、總功率(lv)因數(shu)、正向(xiang)有(you)功(gong)電能，並(bing)可(ke)以查(zha)看24小(xiao)時(shi)相電流(liu)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線及24小(xiao)時(shi)電壓(ya)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線。

4）運(yun)行(xing)報表(biao)

系(xi)統具(ju)有(you)實(shi)時電力參(can)數(shu)和(he)歷史(shi)電力參(can)數(shu)的(de)存儲和(he)管(guan)理(li)功(gong)能，所(suo)有(you)實(shi)時采集(ji)的(de)數(shu)據(ju)、順(shun)序事(shi)件(jian)記(ji)錄等(deng)均可(ke)保(bao)存(cun)到(dao)數(shu)據(ju)庫(ku)，在(zai)查(zha)詢界(jie)面(mian)中能夠(gou)自(zi)定義需要查(zha)詢的(de)參數(shu)、時間或選擇(ze)查(zha)詢更(geng)新(xin)的(de)記錄(lu)數(shu)據(ju)等(deng)，並(bing)通過(guo)報表(biao)方式(shi)顯示(shi)出來(lai)。用戶(hu)可(ke)以根(gen)據(ju)需(xu)要定制運(yun)行(xing)日報(bao)、月報，支(zhi)持(chi)導出Excel格(ge)式文(wen)件(jian)，還(hai)可(ke)以根(gen)據(ju)用戶(hu)要求導出PDF格(ge)式文(wen)件(jian)。

5）變壓(ya)器運(yun)行(xing)監視

系(xi)統對(dui)配電系(xi)統總(zong)進線(xian)、主變壓(ya)器、重(zhong)要負(fu)荷(he)出線(xian)的(de)運(yun)行(xing)狀態進行(xing)在線(xian)實時監視，用曲(qu)線顯示(shi)電流(liu)、變壓(ya)器運(yun)行(xing)溫(wen)度、有(you)功(gong)需量、有(you)功(gong)功率、視在功(gong)率、變壓(ya)器負(fu)荷(he)率(lv)等運(yun)行(xing)趨(qu)勢(shi)，分(fen)析(xi)變壓(ya)器負(fu)荷(he)率(lv)及損耗(hao)，方(fang)便(bian)運(yun)行(xing)維護(hu)人員(yuan)及時掌(zhang)握運(yun)行(xing)水平(ping)和(he)用電需(xu)求(qiu)，確(que)保(bao)供電安(an)全可(ke)靠(kao)。

6）實(shi)時(shi)報警

系(xi)統具(ju)有(you)實(shi)時報警功(gong)能，系(xi)統能夠(gou)對(dui)配電回路(lu)斷路(lu)器、隔(ge)離(li)開關(guan)、接(jie)地刀(dao)分(fen)、合(he)動作(zuo)等(deng)遙信變位(wei)，保護動作(zuo)、事(shi)故跳閘(zha)，以及電壓(ya)、電流(liu)、功(gong)率、功率因數(shu)越限等(deng)事(shi)件(jian)進(jin)行(xing)實時(shi)監測，並(bing)根(gen)據(ju)事(shi)件(jian)等(deng)級發出告(gao)警(jing)。系(xi)統報(bao)警時(shi)自(zi)動彈出實(shi)時(shi)報警(jing)窗口(kou)，並(bing)發出聲(sheng)音或語音提(ti)醒(xing)。

7）歷史(shi)事(shi)件(jian)查(zha)詢

系(xi)統能夠(gou)對(dui)遙信變位(wei)，保護動作(zuo)、事(shi)故跳閘(zha)，以及電壓(ya)、電流(liu)、功(gong)率、功率因數(shu)越限等(deng)事(shi)件(jian)記(ji)錄進(jin)行(xing)存儲和(he)管(guan)理(li)，方(fang)便(bian)用戶(hu)對(dui)系(xi)統事(shi)件(jian)和(he)報(bao)警(jing)進(jin)行(xing)歷史(shi)追(zhui)溯(su)，查(zha)詢統(tong)計(ji)、事(shi)故分(fen)析(xi)。

8）電能質(zhi)量(liang)監測

系(xi)統可(ke)以對(dui)整(zheng)個配(pei)電系(xi)統範(fan)圍(wei)內的(de)電能質(zhi)量(liang)進行(xing)持(chi)續(xu)性(xing)的(de)監測，運(yun)行(xing)維護(hu)人員(yuan)可(ke)以通過(guo)諧波分(fen)析(xi)棒圖(tu)、報表(biao)掌(zhang)握進線、變壓(ya)器、重(zhong)要回路(lu)的(de)電壓(ya)、電流(liu)諧(xie)波畸(ji)變率(lv)、諧波含量(liang)、電壓(ya)不平(ping)衡度等，及時采取(qu)相應(ying)的(de)措施(shi)，降(jiang)低諧(xie)波損(sun)耗(hao)，減(jian)少因諧波造成的(de)異(yi)常和(he)事(shi)故(該(gai)功(gong)能需(xu)要選配(pei)帶諧(xie)波監(jian)測功(gong)能的(de)電力儀表(biao)，不需(xu)要可(ke)刪除(chu)。

9）遙控(kong)操(cao)作(zuo)

系(xi)統支(zhi)持(chi)對(dui)斷路(lu)器、隔(ge)離(li)開關(guan)、接(jie)地刀(dao)等(deng)進(jin)行(xing)分(fen)、合(he)遙控(kong)操(cao)作(zuo)。系(xi)統具(ju)有(you)嚴格(ge)的(de)密(mi)碼(ma)保(bao)護(hu)和(he)操(cao)作(zuo)權限管(guan)理功(gong)能，對(dui)於每次遙控(kong)操(cao)作(zuo)，系(xi)統自(zi)動生成(cheng)操(cao)作(zuo)記(ji)錄，記(ji)錄內(nei)容(rong)包含操(cao)作(zuo)人、操(cao)作(zuo)時(shi)間、操(cao)作(zuo)類(lei)型等(deng)。實(shi)現該(gai)功能需(xu)要斷路(lu)器本身具有(you)電操(cao)機構(gou)及保護保測控(kong)裝(zhuang)置(zhi)具備遙控(kong)功(gong)能等(deng)硬(ying)件(jian)設(she)備的(de)支(zhi)持(chi)。

10）用戶(hu)權限管(guan)理

系(xi)統為(wei)保(bao)障(zhang)系(xi)統安(an)全穩定運(yun)行(xing)，設置(zhi)了用戶(hu)權限管(guan)理功(gong)能。通過(guo)用戶(hu)權限管(guan)理能夠(gou)防止(zhi)未(wei)經(jing)授權的(de)操(cao)作(zuo)（如配電回路(lu)名稱(cheng)修改等）。可(ke)以定(ding)義不同級別(bie)用戶(hu)的(de)登(deng)錄(lu)名(ming)、密(mi)碼(ma)及操(cao)作(zuo)權限，為(wei)系(xi)統運(yun)行(xing)、維護(hu)、管理提(ti)供可(ke)靠(kao)的(de)安(an)全保障(zhang)。

11）通訊(xun)狀態圖(tu)

系(xi)統支(zhi)持(chi)實時(shi)監視接(jie)入(ru)系(xi)統的(de)各(ge)設(she)備的(de)通訊(xun)狀態，能夠(gou)完(wan)整(zheng)的(de)顯示(shi)整(zheng)個系(xi)統網絡結構(gou)；可(ke)在(zai)線(xian)診斷(duan)設(she)備通訊(xun)狀態，發生網絡異(yi)常時(shi)能自(zi)動在界(jie)面(mian)上顯示(shi)故(gu)障(zhang)設備或元件(jian)及其(qi)故障(zhang)部位。從(cong)而方(fang)便(bian)運(yun)行(xing)維護(hu)人員(yuan)實(shi)時(shi)掌(zhang)握現場(chang)各(ge)設(she)備的(de)通訊(xun)狀態，及時維護出現異(yi)常的(de)設備，保證系(xi)統的(de)穩定運(yun)行(xing)。

12）視頻監(jian)控(kong)

視頻監(jian)控(kong)展(zhan)示(shi)了(le)當前(qian)實(shi)時畫面（視頻直(zhi)播），選中某(mou)壹個變配(pei)電站(zhan)，即(ji)可(ke)查(zha)看該(gai)變配(pei)電站(zhan)內(nei)視頻信息。

13）用戶(hu)報告

用戶(hu)報告頁(ye)面(mian)主要用於對(dui)選定(ding)的(de)變配(pei)電站(zhan)自(zi)動匯總壹個月(yue)的(de)運(yun)行(xing)數(shu)據(ju)，對(dui)變壓(ya)器負(fu)荷(he)、配(pei)電回路(lu)用電量(liang)、功(gong)率因數(shu)、報警事(shi)件(jian)等(deng)進行(xing)統計(ji)分(fen)析(xi)。

14）APP支(zhi)持(chi)

電力運(yun)維手(shou)機(ji)支(zhi)持(chi)“監控(kong)系(xi)統"、“設(she)備檔(dang)案"、“待(dai)辦(ban)事(shi)項"、“巡(xun)檢(jian)記錄(lu)"和(he)“缺(que)陷(xian)記錄(lu)"五大模塊，支(zhi)持(chi)壹次圖(tu)、需量(liang)、用電量(liang)、視頻、曲(qu)線、溫(wen)濕(shi)度、同比(bi)、環比(bi)、電能質(zhi)量(liang)、各(ge)種(zhong)事(shi)件(jian)報(bao)警查(zha)詢，設(she)備檔(dang)案查(zha)詢、待(dai)辦(ban)事(shi)件(jian)處理(li)、巡(xun)檢記(ji)錄查(zha)詢等(deng)。

5.5系(xi)統硬(ying)件(jian)配(pei)置(zhi)清(qing)單

6 結束(shu)語

本文(wen)研究(jiu)了(le)壹種基(ji)於工業互聯(lian)網平(ping)臺(tai)架(jia)構(gou)體(ti)系(xi)的(de)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統，進(jin)行(xing)了系(xi)統功(gong)能、架(jia)構(gou)、電能監(jian)測以及用戶(hu)交互界(jie)面(mian)的(de)設計(ji)與(yu)開發，並在(zai)實際(ji)工廠(chang)中落(luo)地應(ying)用，實(shi)現了(le)工廠(chang)設備電能的(de)實時(shi)采集(ji)、電能監(jian)控(kong)、設(she)備用電統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)，以及廠(chang)區、車(che)間(jian)、產線(xian)的(de)多維(wei)度能耗(hao)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)，有(you)效(xiao)地支(zhi)撐(cheng)了設(she)備電能優(you)化(hua)應(ying)用，優(you)化(hua)生產計(ji)劃(hua)，提(ti)高生產效(xiao)率、機(ji)器效(xiao)能，降(jiang)低用電成(cheng)本。該(gai)系(xi)統具(ju)有(you)建(jian)設成本低、容(rong)易(yi)實(shi)現、運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)、利(li)於復制(zhi)推(tui)廠(chang)的(de)優(you)點。利用工(gong)業互聯(lian)網平(ping)臺(tai)，可(ke)以積累(lei)數(shu)據(ju)，進(jin)壹步挖(wa)掘分(fen)析(xi)，構(gou)建(jian)能耗(hao)優(you)化(hua)模型，實(shi)現工(gong)廠(chang)電能的(de)智能管(guan)理(li)。未(wei)來系(xi)統進(jin)壹步擴(kuo)展(zhan)，可(ke)建(jian)成工廠(chang)的(de)水、電、汽(qi)、熱等全要素能源(yuan)智慧管(guan)理(li)系(xi)統。

參(can)考(kao)文(wen)獻：

[1]浦(pu)漢(han)軍(jun)，王宇(yu)華(hua)，江開放(fang)，等(deng).基於工業互聯(lian)網的(de)設備電能監(jian)控(kong)系(xi)統[J] .機(ji)電工(gong)程(cheng)技術(shu)，2023,52(10): 166-169

[2]張(zhang)利(li)平(ping),王航,張瑾(jin),等(deng).能源(yuan)管(guan)理(li)系(xi)統在(zai)離散(san)型制(zhi)造(zao)業園(yuan)區項(xiang)目(mu)中的(de)設計(ji)與(yu)應(ying)用[J].工(gong)業儀表(biao)與(yu)自(zi)動化裝置(zhi),2019(6):70-73

[3]祁兵,翟天壹,李彬(bin),等(deng).基於工業互聯(lian)網雲平(ping)臺(tai)的(de)智能用電互動模式研究(jiu)[J].電測與(yu)儀表(biao),2019,56(19):46-52

[4]安(an)科瑞(rui)企業微電網設(she)計(ji)與(yu)應(ying)用手(shou)冊(ce) 2023.07版(ban)