0.引言

煤炭在我国能源体系中占有主导地位。煤炭企业作为能源产业的重要组成部分，在产生能源的同时也在消耗大量能源。建立能源消耗管理系统，利用完善的数据采集网络获取生产过程的重要参数和相关能源数据，处理、分析和结合生产过程能源评估，实时提供在线能源系统平衡信息和调整决策方案。企业内各单位不同能源系统相互关联，确保能源系统平衡调整的科学性、及时性和合理性，实现从简单设备监控向过程和系统综合监控的转变。继续向控制一体化方向发展，合理利用预测模型和平衡模型，优化节能调度和能源平衡，为煤炭企业节能降耗提供决策依据，促进煤矿企业能效水平的全面提高；贯彻国家绿色低碳发展理念，适应能耗总量和强度“双重控制"目标的要求。

1、能耗管理系统设计

能耗管理系统通过收集煤矿地面和地下变电站供电电路的电能数据，直观显示各生产环节的能耗，充分挖掘和应用能耗基础数据，实现全矿、各用电单位、各工序等不同类别、有效的能耗统计分析，为煤矿行业提供能耗管理、分析等专业服务，通过能源监控、统计分析、管理和考核等功能应用，完善能源管理体系，提高能源管理水平，促进企业节能降耗，降低成本，提高效率，从而达到提高能耗管理效率和科学管理的目的。系统设计采用B/S架构，部署方便，维护方便，支持多种通信协议，方便从计量终端获取相关能源数据，提供与其他系统对接的标准接口，方便与系统对接，实现数据共享。系统设计采用三层结构、数据采集传输层、数据处理层和数据分析显示层，如图1所示。

数据采集和传输层用于采集电气设备的电力数据，对重要能源设备采集设备的实时负荷、电压等信息。支持从地下和地面电力监控系统获取电力数据，从电表等电能计量终端采集电力数据；通过中间数据库和中间数据库采集电力 Restful API DL///T 645、通过Modbus或MQTT协议获取数据。除收集电能数据外，系统还支持收集水、蒸汽、气、油等能耗数据。数据处理层对收集到的数据进行处理，主要包括电力数据的合理性检查、异常数据的清洗过滤等；数据积累计算、峰谷时段电力数据累计统计、工作组时段累计统计等。；收集到的数据按相应的程序和团队分类保存。数据分析显示层用于展示煤矿整体能耗，为煤矿企业节能降耗提供辅助决策依据。系统支持使用各种饼图、棒图、曲线图等显示功率数据，可分析不同工序、团队功率的同比、环比和类比数据。使用能流图显示不同类型的能耗，并将各种能耗统一转化为标准煤能耗进行显示。

2、数据的采集

2.1 仪表的采集

系统支持通过 DL 634 5104、DLT-645、modbus等协议直接采集表数据，连接现场表能耗数据的采集方法，将计量电路的表“手拉手"连接到所选网关，通过网关连接网络交换机实现数据采集和通信。

需要注意的是，为了提高通信质量的稳定性，计量表连接的线路一般不超过 400 m，连接少于20 连接时，对每根线的两端进行标记，便于后期维护和故障排查。

2.2 信息系统对接

对接现有的管理信息系统(如对接 ERP、MIS），生产监控系统(如SISS)(如SIS)、MES），(如DCSS)(如DCSS)、PLC），通过数据接口(如OPC)、数据库的形式或其他标准数据接口，根据相关的通信协议格式，整合各系统的数据，并将数据连接到企业能源管理系统中。

2.3 接口的对接

与其他系统连接相关数据的标准接口，以便与相关系统连接数据。中间库对接的工作包括：

（1）写入源数据。源数据系统将每个企业的能源消费数据写入中间库制定的表结构，并获得成功状态。

(2)通知数据写成功。源数据系统接口。根据预定协议，WebService客户端已成功通知中间库服务端源数据。

(3)通知取数据。中间库“得知"某一源数据已成功保存后，作为Web Service客户端向目标数据系统发送取数据通知。

(4)取数据。目标数据库系统收到取数据通知后，及时到中间库制定表结构取数据，如图2所示。

3、能耗管理系统可以实现的目标

3.1 提高煤矿企业能耗管理水平

通过建立能耗管理信息系统，可以实时监控能耗情况，实时分析掌握各生产环节、各用电单位和重要能耗设备的能耗情况，准确合理地分析和评价整体能源利用情况和水平。

3.2 完善企业能耗预警考核机制

管理者可以通过能耗系统的电力指标预警，尽快掌握各工序、用电单位的能耗超标情况，能够

及时检查超标工序和用电单位，发现和纠正生产中的能耗问题。

3.3 优化煤矿企业用电方式

通过统计各生产工艺峰谷时段的用电量，计算峰谷比，引导企业合理调整设备工作时间，减少设备峰谷时段的开启时间，增加谷谷谷时段的运行时间。

3.4 矿山的应用价值

贯彻能源专业化、精细化、扁平化管理理念，建立能源管理模式和机制，不断提高能源效率，提高能源管理水平，促进节能降耗。实时监控能耗，及时发现问题，减少能耗损失；有效掌握能耗总量、能耗成本和能耗效率指标数据；有效分析能源利用特点，为优化能源利用管理提供决策数据。

4、安科瑞企业能源控制系统

4.1概述

安科瑞企业能源控制系统采用自动化、信息技术和集中管理模式，通过数据分析、挖掘和趋势分析，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率，挖掘节能潜力，为企业提供基础数据和支持。

4.2应用场所

钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼、汽车制造、机电设备、电气产品、工具制造等离散制造业。

4.3系统结构

现场通过工厂局域网和平台进行通信，平台建在客户自己配置的服务器上。施工完成后，客户可以通过有权限的账户登录网页和移动应用程序，查看任何可以与局域网连接的地方的运行情况。

系统可分为三层：即现场设备层、网络通信层和平台管理层。

现场设备层：主要连接水、电、气参数采集测量的各种仪器，也是配电、耗水、耗气系统建设所必需的基本要素。这些设备肩负着采集数据的重任，可用于通信网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块和合格供应商的水表、气表、冷热量表。

网络通信层：包括现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动收集现场设备层设备的数据，进行约定转换和数据存储，并通过网络将数据上传到建立的数据库服务器。智能网关可以在网络故障时将数据存储在本地，并在网络恢复时继续从中断位置上传数据，以确保服务器端数据不丢失。

平台管理：包括应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以一起配置。

该平台采用分层分布式结构设计，具体拓扑结构如下：

5.系统功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

5.1平台登入

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

5.2大屏展示

用户登录成功之后进入大屏展示页面，展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况，点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。

5.3首页

首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。

5.4数据监控

对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

能源实时监控：对于水、电、气等能源消耗进行实时监测，确保用能环节的持续稳定运行，显示配电图、能流图、能源平衡网络图、能源计量网络图等功能。

能流图：需要在能流图上对水、电、气的消耗情况进行实时展示；当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，同时支持APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗报警提示等；

配电图：将配电房真实情况画入配电图，实时展示接入的门禁、水浸、电水气等仪表的实时参数、门禁水浸状态及能耗数据。

实时统计：实时统计工厂、车间、工序、设备的当年、季度、月、周、日、班次等能耗值；

数据展示：通过实时曲线和历史曲线展示不同区域、不同设备的不同的能耗参数；

检测：对能源报警信息进行集中显示，可以对报警阈值信息进行相关处理操作，可以对报警参数进行在线设置，当能源参数越限报警，可提供报警重要性等级分类，具备APP推送、手机短信、邮件、钉钉、语音播报、系统弹窗等报警提示；

5.5视频监控

接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。

5.6变压器监控

展示各电压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。

5.7仪表实时监控

展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。

5.8能源中控

将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中，能从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

5.9用表统计

从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

5.10chengben分析

统计各个监测节点（工厂、车间）的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用，其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。

5.11产品单耗统计

与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

5.12绩效分析

对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年的时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力，评定能源消耗是否合理。

5.13运行监测

系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

5.14自定义能耗报表

用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。

5.15同比、环比

提供能耗成本的图形对比分析，包括分时段（日、月、年）的同比、环比分析，分类、分时段、分项（地点、机构、设备）统计图形对比分析（柱状图、饼图、堆积图等）。

5.16分析报告

以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析，让用户更加了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。

5.17能耗设备用能

监控耗能设备运行、停机及异常状态，及时解决设备故障停运导致无法正常生产。

5.18线损分析

根据节点、能源分类，查询各个节点线路上的能源损耗数据，及时发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题，提醒用户及时进行干预。

5.19碳排放管理

按照区域对碳排放总量的变化趋势进行统计，并进行同环比分析。对单位产值碳排放量进行计算，并结合减排指标实现超标预警，提升区域减排水平，促进碳达峰目标实现。

5.20电能质量监测

实时监测谐波含量、三相不平衡度、功率因数等，确保功率因数不低于供电局考核指标，避免被罚款和设备出现故障。

5.21运维管理

系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理，方便运行管理人员的制定巡检计划、派工，巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺，进行故障报修、跟进维修进度，满足日常巡检、设备维修保养需要。

5.22报警管理

针对于电气正常开展、限电和能耗双控，实现电参量异常报警、电气火灾隐患报警、能耗超标报警、限电报警等，帮助企业提前预警，避免发生火灾事故和被罚款导致用能成本过高。支持分级分类报警，可对报警进行派发与闭环处理。

5.23能耗抄表

可自定义时间段抄仪表的抄表值以及差值，可自定义抄表的分类分项。

5.24能耗分析自定义时间抄表

可自定义时间段内各个拓扑节点的能耗值，可自定义抄表能耗值的的分类分项。

5.25容许量报表

提供容需量报表，实时展示容量需量价格的变化情况，帮助企业实现容改需，降低基本电费。

5.26复费率报表

对尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析，为企业分时用电，优化成本效益提供数据支持。

5.27文档管理

对国标、能源管理制度、能源指标体系等文件进行归档，可快速查询相关文档。对仪表台账进行系统管理，支持文件的上传和下载。

5.28 3D可视化大屏

对场景进行虚拟仿真，展示各区域运行及能源消耗情况，可实现分层预览、转场展示、风格切换、智能巡检等效果，支持模型与监测点位的自定义绑定。

5.29 3D子系统

对各动力子系统进行虚拟仿真，展示子系统的动力管线、设备的实时状态及能源消耗情况，可实现动态的能源流向效果。

5.30 工业组态

可通过图形化的编辑方式自定义组态图，展示设备运行状态及能源消耗情况，可上传自定义素材及绑定监测数据。

5.31 自定义驾驶舱

可通过图形化的操作方式自定义驾驶舱，以折线图、饼图、表格等图形展示采集数据及各类统计数据，数据源包括API、数据库查询、MQTT、Excel等方式。

5.32 基础数据管理

对系统的项目、探测器、设备型号、电参量、节点、能源、公示、及相关参数进行配置、修改、删除等管理、进行用户添加和授权管理、合同管理。

5.33 手机APP

APP支持Android、iOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、产线比对、效率分析、同环比分析、能耗折标、事件记录、运行监视、异常报警、配电图、工艺流程图、能流图。

6.知识产权证书

7.系统硬件配置

8.结束语

系统能实时反映煤矿生产的能耗情况，监视分析生产过程中的高耗能设备和环节，实现了能耗的精细化管理，为节能降耗提供了坚实的数据基础，为企业实现低碳减排提供了有力的技术支持。提高企业能效精细化管理水平，优化用能结构，促进节能降耗，实时监视能源消耗，及时发现问题，减少用能损失；有效掌握能耗总量、能耗成本及能耗效率指标数据；有效分析用能特点，为优化用能管理提供决策数据；推进企业实现绿色、低碳、节能的发展目标。