广东光达电气股份有限公司，广东 佛山 528303
摘 要：物联网作为英特网应用的拓展、延伸以及变革，代表了未来英特网的发展方向，将会对人类生产生活产生变革性的影响。为提高企业运营过程中的能效管理水平，引入电力物联网技术，实现对变配电、水、汽、环等运行状况的集中监控、故障告警，以达到智能化能效管理和配电管理的目标。
关键字：物联网；技术；监控；能效管理
0引 言
能源已成为人类社会不可或缺的基本要素。全球范围内, 随着能源日益紧张和环境恶化, 获得经济方便环保的能源变成一个关系人类生存与可持续发展的急迫问题,寻找提高能源利用效率的解决之道成为小到社会家庭,大到企业与政府等全社会的共同责任。各类水、电、气设备与分类能耗是工业设施、社会基础设施与各类建筑建设投资和日常运营成本的主要构成部分之一，合理布局能源设施配置和管控功能可以显著提高设施与能源利用效率并降低成本。
为提高企业运营过程中的能效管理水平，引入电力物联网技术，并接入能源服务平台，实现水、电、气、热的自动计量，以及对各用能部门的能耗指标的实时显示、统计、分析。实现对变配电、水、汽、环等运行状况的集中监控、故障告警，以达到智能化能效管理和配电管理的目标。
1系统概述
1.1系统架构
能源服务平台从功能能上可以划分为三层：数据呈现层，传输层和采集层。
①能源服务平台-数据呈现层
完成数据格式转化，应用加工、分析、处理、输出、图形化，系统维护、授权使用、权限分级控制等；并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决策人。
每个月定期按照既定格式形成输出报告，辅助企业进行专业的能效分析，能效管理和能效改善。
②能源服务平台-数据通讯层
现场终端传感设备使用RS485、以太网、wifi、zigbee、lora等通讯方式完成数据集成和加密，网络传输采用互联网，GPRS、2G、4G等传输方式，将区域内的数据前置采集系统连接至云服务器。未来5G网络普及时，采集系统主要依靠5G网络将数据传输至云服务器。采用无线传输的优势为减少现场布线，减少对现场生产设备的影响，缩短项目部署周期。
③能源服务平台-数据采集层
数据采集层负责水/电/汽/等参数的数据采集，边缘计算，加密传输。数据采集层核心设备为安监智能通讯设备，可以和多功能电能表、高压综保、变压器温控仪、智能水表、智能燃气表、智能冷热量计、智能温湿度传感器、智能烟感、智能门禁、智能水浸、云服务视频采集器等末端传感器配套使用。由于数据采集原理相同，只要获取终端传感器的通讯协议，安监智能通讯设备可以兼容传输任何形式的智能终端传感设备。
1.2应用终端
①中心WEB。中心WEB主要使用者为能源服务平台中心或者分中心，建议集团性质的客户也可以建立监控中心，中心WEB具有配置和管理功能，可以实现监控，调度和考核。
②客户WEB。有互联网的前提下，客户WEB在台式电脑，笔记本，平板电脑，互联网电视上均可应用，展示内容全面，图表丰富，是最主要的应用终端。客户WEB同时具有客户账号管理权限，可以根据需求，客户管理员自由配置客户使用人员，同时管理账号和密码。
③客户APP。客户APP同时支持Android和ios系统的移动终端，展示内容为实时核心数据、历史曲线及应用报告，和客户WEB相比，少了调用大量数据的实时分析功能，展示图表也做了简化处理，减轻移动网络流量负担。客户用能参数发生告警时，告警信息主要推送到设置了推送对象的APP上，通过APP可以及时关注用能异常。
④客户微信。客户微信端需要关注安监云公众号，然后在公众号用账号密码登陆，展示内容和客户APP相同，主要目的是为了在客户不需要下载APP的情况下也可以使用平台，减轻手机应用存储负担。客户微信端同时也具有告警信息推送功能。
⑤电工APP。订购了能源服务平台智慧运维模块服务的客户，运维角色中会有线下电工，电工APP主要时给运维电工使用。电工APP可以看到任务关联客户的运行数据，历史数据和设备数据，运维记录，同时接受任务后会有操作步骤，作业指导书和运维记录入口，为线下运维提供运维工具和记录归档管理。电工APP具有实时定位功能，接受任务的电工可以在线查询行动轨迹，客户可以对服务的到位时间有预期，提高服务过程中的客户等待感受。
1.3组网方案
平台结构上可以划分为三层：采集层，网络层和应用层。根据数据量的不同，少量数据采用RS485总线组网，然后通过更为稳定的GPRS网络上传数据；大量数据的流媒体数据采用专用线缆连接，然后通过带宽更大的4G或者宽带网络上传数据。
采集层包含各种智能传感器，主要有电表，气表，流量计，门禁，烟感，水浸，温湿度，视频，照明控制等，目的是把各种模拟信号转换成数字量，然后经过网络上云。
网络层包含路由器，通讯管理机，和各种服务器。根据不同的数据量，采用合适的网络加密上云，服务器包含应用服务器，数据服务器，消息队列服务器，大数据分析服务器，协议解析服务器，数据预测服务器。
应用层包含数据和人交互各种终端，主要有WEB，APP，微信公众号，短信推送等。应用层资料录入，系统配置部分主要在WEB端完成。根据定制业务的不同，应用层自动可以生成四份报告。如果需方有数据调用需求，应用层具有相应的数据接口。
1.4核心组件
为了完成对现场用能数据的采集，能源服务平台常用的核心组件有：卡口式互感器、三相智能电力仪表、安监智能通讯设备。
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2监测方案
根据无线组网的可靠性情况，每个监测现场可以设置为几个小型监测网络，网络内部采用485总线或者Lora无线组网。子网具有数据采集、运算功能，对故障、数据越限优先上报处理功能。配电室以电气参数监测、状态监测、环境监测、及控制终端为基础，将配电室智能终端设备接入，通过对现场用电信息，动环信息、状态信息、视频流的采集，实现远程站端的实时现场监控。
①高压柜。通过10KV开关柜中的微机综合保护测控装置、智能多功能电力仪表与安监智能通讯设备连接，采集电参数数据，传输到能源服务平台。实现对开关柜的位置信号、预警信号、故障信号的在线监测，通过终端测控装置的精密计量，实现对开关柜的电压、电流、功率、电能、需量、电能质量等的精密测量。
②变压器。变压器的监测主要针对变压器温控系统和动环信息。通过变压器温控器采集变压器三相铁芯的温度，及启停变压器的风机，有油位传感的可以检测油位，对于调容调压配电变压器，可以实现调容调压的操作和检测；变压器温控器通过Modbus通讯协议将温度信号传至安监智能通讯设备，然后加密处理之后上传到能源服务平台。
③低压柜。变压器出线柜及母联柜为主要用电设备，需要对其进行重点监测。低压出线柜、电容补偿柜与其下面的表箱之间建立逻辑关系，对其进行监测便于日后快速分析故障原因，细分能耗流图。利用新加或已有的智能型电力仪表或智能型电动机保护器，分别对变压器出线柜、母联柜和低压出线柜进行监测，实时采集该回路三相电流、三相电压、功率、功率因数、有功电能、无功电能、电能质量等电力参数以及电机运行状态、电机故障信号等。
④动力柜。动力柜为末端配电设备，多数情况下直接控制到设备，所以针对动力柜的监测主要目的是三级能耗监测和末端负载保护。采用智能电力仪表对动力箱进行数据采集，同一个厂房内可以实现多个智能电力仪表组网，数据集中到同一台安监智能通讯设备，统一打包数据，加密处理，然后上送到能源服务平台。
⑤无线测温。无线测温主要采用RFID技术，由传感器采用射频信号把测温数据发送到主机，主机和安监智能通讯设备采用485总线的方式连接，然后上送平台。无线测温主要测试对象为母排、母排搭接处、电缆、电缆头搭接处或者开关触头，由无线测温传感器实时动态监测温度变化情况。
⑥动态环境。用能现场的动环监测主要包括：温湿度，烟雾，门禁，视频，水浸和视频等。实时监测用能现场的烟雾，当烟雾传感器监测异常时，输出报警接点给监测平台，同时现场声光报警；安装智能温湿度传感器实时监测用能现场的温湿度，把温湿度监测数据传至监测平台，对温湿度进行预警，防止事故发生；在用能现场最低位置放置水浸传感器，监测是否有漏水或浸水情况出现；在用能现场设置门禁系统，防止非授权进入；在用能现场安装视频监控装置，实现异常入侵监测和远程巡视。
3业务应用
能源服务平台是基于SAAS架构设计的一套以高效率Spring+mybatis架构搭建的能效管理平台。自动收集现场用电、用能及冷热源数据，为用户展现多层次的数据分析及能源优化策略。系统平台的投入使用，为企业用户的智能化、自动化、少人化管理提供有力的支撑，同时为企业的节能决策提供全面的数据依据。
3.1用能首页
用能首页的用电概况页面展示用户的用电安装容量和实时负载率，昨日和本月的用电量情况和电费情况，昨日和今日的负荷率曲线及本月每天的用电量情况。所有关注的信息是全局性的信息，说明一个企业用能的整体状态。用能首页的设备在线页面主要用来展示监测设备的类型和设备在线离线情况，及对应的GIS地理信息，页面下方显示所有监测设备的SOE事件信息，方便对监测设备进行管理和监控。
2.2智慧用电
智慧用电页面主要展示用户的用电系统结构和用电实时数据（每分钟刷新一次），右侧上方展示用户的整体用电情况和实时参数告警情况，中部展示主要监测点的能耗同比状态，下方可设置抄表的范围和抄表的周期。
3.3智慧购电
智慧购电模块主要针对客户电费单上的三个核心参数尽心展示：电量，需量和功率因数。左侧主要展示测点的基本电费状态，功率因数累计结果，右边主要展示用电量情况及用电量计划完成情况，实时需量曲线和最大需量及发生时间。这个页面重在帮助客户管理、改善购电，节省费用。最大负荷比例旁边的趋势图标可以调出最大负荷曲线，最大负荷曲线和需量曲线对比分析可以帮助客户改进需量管理，进行需量控制和压需处理，最大化需量计费收益。
3.4电能质量
电能质量页面关注电能质量实时参数（谐波，功率因数，三相不平衡，电压波动）和电能质量治理装置运行状态，展示每个测点的实时监测状态。
3.5智慧运维
智慧运维主要针对用能设备和运维过程进行管理。设备管理主要包含设备台账、设备属性及设备关联的维保，抢修等记录，为了方便识别设备，每台设备都会分配一个专用的二维码。设备管理的平台化的意义在于脱离开纸质文件的限制，脱离开使用场合的限制，运营人员可以随时查看设备的属性及全生命周期的维保状态，全面评估设备使用状况，辅助决策设备是否需要更迭。
3.6监测报告
针对需方业务需求，平台自动生成4份报告《用电能效报告》、《电能质量报告》、《购电情况报告》、《智慧运维报告》，订购了相关服务之后可以从平台相应模块导出记录文档。
4结语
电力物联网技术的引入，用能企业用户也清晰地认识到能效管理的重要性，提高企业运营过程中的能效管理水平，实现水、电、气、热的自动计量，以及对各用能部门的能耗指标的实时显示、统计、分析，实现对变配电、水、汽、环等运行状况的集中监控、故障告警，以达到智能化能效管理和配电管理的目标。
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论文作者:文接南
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：数据论文; 客户论文; 智能论文; 设备论文; 能源论文; 实时论文; 现场论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;