淺談能耗監測管理系統在產業園區的應用

安科瑞 陳聰

摘要：隨著電信公司企業級智能化辦公系統的不斷迭代優化及財務輔助系統與各個業務系統之間的壁壘不斷打破、融合，能耗監測管理系統在企業生產運行管理中，為實現企業能耗數據歸集，"節能減排、降本增效”提供了系統支撐及可行性保障；同時，校正了前置環節中合同簽訂流程的業務規范性，提高了全省統一標準，降低了后期管理難度。通過引入合同能源管理，能為綠色通信提供切實可行的技術支持。本文從能耗監測管理系統實例出發， 以系統在新建CX園區的日常運行、應用為例，展現目前系統的智能化開發程度及后續可提升空間，分析了能耗監測管理系統在企業運行及為城市建筑群提供科學管理的可行性。

關鍵詞：通信園區；能耗監測管理系統；能耗管理；應用

近年來，隨著高速發展的城市建設以及城市擴張，建筑能耗問題已成為一個無法回避的重要研究課題。準確掌握建筑群能耗信息，共享數據資源，有利 于企業更科學地落實建筑群節能減排目標，分析、預測后期費用走勢，制定及調整統一可執行的企業能耗管理辦法，為企業管理提供更行之有效的管理模式和優化措施。作為國有大型企業的電信公司，以營造綠色通信為己任，在踐行社會責任的同時，發揮自身專業特長，通過安裝大量能耗監測計量設備，在全省建立起能耗監測管理系統平臺。具體可再細分為省級能耗管理平臺和動力環境監控平臺，主要實現能耗的有效采集、實時監測和預警報告的功能。為完成“節能減排”的工作目標，提供準確化管理及電子支撐技術，開拓了企業園區能耗監測和節能的新領域。本文通過實例展示，進一步介紹了能耗監測管理系統對企業綠色發展的正面影響。

1 能耗監測管理系統概述

能源監測管理系統涵蓋了全省能耗監測管理和動力環境監控維護管理兩大功能，主要基于各本地網現有固網和C網動力環境監控維護系統，通過接口獲取其能耗數據。同時，通過動力環境監控維護系統接口及其他傳輸方式，對獲取的原始能耗計量數據進行多維度實時監控和綜合分析評估。

2 能耗監測系統的功能及數據采集

2.1 能耗監測系統的功能設計

能源監測系統為“一層結構”設計，直接收集機樓、接入點、辦公樓、營業廳等能耗原始計量數據， 通過多維度的梳理統計，生成各類管理口徑的統計報表、評估報告。

動環管理系統為基于本地網動環系統的“多級結構”頂層，結合資環管理系統信息，提供評估、開合、預警分析等功能。

目前，統計維度由上而下設置為：市-區縣-站點-建筑-機房；

表1 常用能耗類別維度設置

通過多維度數據排列分析后，能耗監測系統可提供：（1）各維度數據查詢；（2）能耗報警；（3）智能電表管理；（4）資源管理，含設備預警功能；（5）用電管理；（6）節能管理，含節能項目管理；（7）能耗臺賬；（8）能效指標。

動力環境監控與管理系統可提供：（1）實時數據及報警；（2）歷史數據及報警；（3）歷史數據采集及儲存；（4）遠程網絡監控功能；（5）接口配置及短信功能。

2.2 能耗監測系統的數據采集模型（圖1）

圖1 能耗監測系統的數據采集模型

3 實例分析

3.1 數據收集與統計

XC園是ZJ電信公司2020年底新建成投入使用的產業園區，目前一期完工建筑面積120萬平方米，已有5幢建成使用樓宇，1幢會議室。園區能耗管理依托能耗監測管理系統，取數同時可完成一鍵傳送MSS財輔系統報賬。根據能耗監測管理系統收集的2021年前三季度能耗統計數據，按提取類別維度，展示如下（油類主要由個別部門使用車輛產生，未納入本次統計）：

表2 CX園日常大類分項能耗監測月度報表（元）

3.2 按類別能耗統計分析

電力是公司的主要能耗。在生產用電方面，通信基站、通信機房等耗電占整體用電量的0.67，樓宇占0.12。本例中CX園已完成第一期樓宇、基礎設施交付，因園區基站樓建設規劃在第二期，目前園區的電力消耗主要集中在辦公空調及照明，占使用總量的0.79。園區電力在一季度的使用量主要與冬季低溫空調使用與新入駐部門零星裝修成正相關；二季度電力隨春夏季節轉換，以及嚴格落實公司制定的辦公樓空調清洗及啟用制度，能耗從5月進入日均高溫超28攝氏度起呈上升趨勢，通過控溫及辦公室集中辦公，二季度電力能耗使用整體較為平穩；三季度因進入夏季高溫，辦公樓空調進入高頻使用，能耗與氣溫及園區入駐人員成正相關。預計四季度電力能耗在11月辦公空調啟用后，達夏季高峰耗用的0.65。

水資源能耗在園區中的使用主要集中在園區員工耗用，食堂耗用、園區綠化耗用。結合實地分析，一季度用水量較低，主要為冬春季節，園區用水為入駐人員個人、食堂，以及大樓啟用前的外立面清潔耗用，因當季平均氣溫較低，綠化用水頻率低，總使用量不高；2-3季度水資源能耗與平均氣溫爬升呈正相關提升，主要原因為園區內新建綠化項目多，隨入夏，需多于平均用水量澆灌室內室外綠植，園區人工池塘養護也需物業后勤人員在易干旱時期手動補灌；小部分輔因為4月起新部門人員的入駐，增加了個人耗用。整體水資源耗用在9月入秋后，隨氣溫下降，用量進入拐點向下。預計四季度水資源耗用與二季度基本持平。

天然氣能耗整體消耗比較平穩。因其使用集中在食堂區域，功能性定時定點提供工作日三餐及加班餐，節假日僅提供園區內執勤物業人員及加班員工餐飲，三季度能耗與園區入駐人數呈正相關，隨園區人員的波動，燃氣費趨勢由前期的增長到后期逐漸平穩。因四季度無新部門入駐計劃，預計該季度能耗費與上一季度基本持平。

表3 CX園日常大類分項能耗監測月度分析表

4 基于能耗監測管理系統的管理分析

上述示例顯示了 XC園能源監測管理平臺在實時監控中歸集的能耗數據，能多維度展現能耗分布及發掘內在關聯。通過定量分析，支持企業做管理分析與決策提升，根據現有可控因素，科學預測后期能源消耗，為企業生產發展提供實用指南。

4.1 構建能耗監測管理系統的環境因素

全社會營造節能低碳氛圍濃重，經濟社會發展正向著綠色轉型。為實現碳中和目標，貫徹新發展理念，響應每年的全國節能宣傳及低碳日活動主題， 除了企業自身開展節能降碳宣傳教育活動，倡導綠色低碳生產生活方式，在實際行動中也要注入系統智能化，讓節能貫穿于企業發展。能耗監測管理系統就是在這種背景下應運而生，各專業線能耗由各自對口業務部門牽頭跟蹤，依據梳理分析的數據，調整制定新

政策，研究節能新方式、方法。

4.2 支撐能耗監測管理系統的技術可行性

能耗監測管理系統因其特定的技術支持系統，配備了專業技術人員，不間斷進行系統推進建設及全省系統運維支撐，通過不斷完善能耗系統的監測指標和監測數據的智能化分析水平，為業務相關部門進行節能管理和決策提供可靠依據；迭代系統功能上線前，必完成財務線加業務線的聯合系統測試，消除系統上線后可能遇到的問題，保證系統的穩定性和安全性。

4.3 引入合同能源管理機制

經能耗分析測評，高耗能如大型機房等，戰略性引入節能服務公司，通過合同形式約定節能目標，以

節能效益支付服務方提供方。在能耗監測管理系統的監控下，已簽訂合同皆正常履約，并降低能耗使用0.1以上。引入第三方的優點之一：企業內部系統實時監控能耗數據，保證結果數據真實有效；在存在重大偏差的情況下，業務部門可與簽約的第三方回溯查找問題，很大的提高節能管理效率.降低了作業成本。優點之二：第三方公司豐富的管理經驗及為電信公司定制的節能技術路徑，在運行過程中不斷優化調整，拓寬了適用場景，為電信自主管理的能耗提供新思路、新方法。

4.4 節能減排措施推廣

依托集團大數據平臺、能耗監測管理系統，將四大類別能耗，繼續劃小管理，提升能耗管控能力。

堅持公司的綠色低碳辦公政策，在進行樓宇智能化改造，節能電器替換的同時，嚴控空調開關時間、 上下限室溫規定，配合樓道長的檢查，把有效降低運營能耗落實到物與人。

結合能耗監測管理系統監控數據和基站、機房部署，加快2G、3G設備退網減頻工作，為5G規模化， 設備安裝使用提供空間場地。

5 安科瑞工業能源管理系統介紹

安科瑞企業能源管控系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

6 應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業、木材、工業園區、醫院、學校、酒店、寫字樓以及汽車制造、機電設備、電器產品、工器具制造等離散制造業。

7 系統結構

現場通過廠區局域網和平臺通訊，平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。

系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

8 系統功能

平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。

8.1平臺登錄

在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

8.2大屏展示

用戶登錄成功之后進入大屏展示頁面，展示企業及各區域的能耗折標、產值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產值等相關信息。

8.3首頁

首頁展示峰谷平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業級統計數據。

8.4數據監控

對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，并為企業削峰填谷、調整負載等技改措施提供數據支撐。

• 能源實時監控：對于水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。

  • 能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗報警提示等；

  • 配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。

  • 實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

  • 數據展示：通過實時曲線和歷史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；

• 檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、系統彈窗等報警提示；

8.5視頻監控

接入攝像頭，實時掌控企業內實際情況。

8.6變壓器監控

展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

8.7儀表實時監控

展示各個水電氣儀表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。

8.8能源中控

將所有有關能源的能源參數集中在一個看板中，能從多個維度對比分析，實現各個產業線的對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

8.9用能統計

從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

8.成本分析

統計各個監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、谷電量、谷電費以及平均電量和平均電費。

8.11產品單耗統計

與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。同時將產品單耗與行業/國家/國際指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

8.12績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、規定時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。

8.13運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

8.14自定義能耗報表

用戶可通過自定義報表頭與列，靈活生產各種報表，查看企業各個節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，并同比、環比報表，支持導出報表。

8.15同比、環比

提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。

同比

環比

8.16分析報告

以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

8.17能耗設備用能

監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決設備故障停運導致無法正常生產。

8.18線損分析

根據節點、能源分類，查詢各個節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行干預。

8.19碳排放管理

按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，并進行同環比分析。對單位產值碳排放量進行計算，并結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。

8.20電能質量監測

實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低于供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。

8.21運維管理

系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

8.22報警管理

針對于電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與閉環處理。

8.23能耗抄表

可自定義時間段抄儀表的抄表值以及差值，可自定義抄表的分類分項。

8.24能耗分析自定義時間抄表

可自定義時間段內各個拓撲節點的能耗值，可自定義抄表能耗值的的分類分項。

8.25容需量報表

提供容需量報表，實時展示容量需量價格的變化情況，幫助企業實現容改需，降低基本電費。

8.26復費率報表

對尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析，為企業分時用電，優化成本效益提供數據支持。

8.27文檔管理

對國標、能源管理制度、能源指標體系等文件進行歸檔，可快速查詢相關文檔。對儀表臺賬進行系統管理，支持文件的上傳和下載。

8.28 3D可視化大屏

對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與監測點位的自定義綁定。

8.29 3D子系統

對各動力子系統進行虛擬仿真，展示子系統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。

8.30工業組態

可通過圖形化的編輯方式自定義組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳自定義素材及綁定監測數據。

8.31自定義駕駛艙

可通過圖形化的操作方式自定義駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。

8.32基礎數據管理

對系統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。

8.33手機APP

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、產線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。

8.34知識產權證書

9 系統硬件配置

10 結論

本文從能耗監控管理系統的實例出發，通過數據整合分析展示，提供了能耗管理展現的新思路。在此

基礎上，不斷完善功能的能耗監控管理系統為助力企業綠色發展，節能減排提供了可橫向、縱向衡量的新型工具。鑒于園區的良好運轉使用，系統成熟后，可致力于推廣至物業、廠區、樓宇等管理企業，以有效

降低能耗管理的成本，提高行政作業效率，達到降本增效的企業目標。

參考文獻

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