清华同方能耗管理方案.doc

节能管理解决方案

1. 概述

身处发展中国家阵营的中国，能源短缺，能耗过大已经切切实实影响到企业的发展乃至每 个人的生活。国家“十一五”计划特别强调要建立节约型社会，政府希望单位 GDP 能耗（又叫 “万元 GDP（gross domestic product）能耗”）在“十一五”期间降低 20%。如果再按照高耗能、 粗放式的方式扩大生产，全世界的能源也难以维系高速运行的中国经济快车。为此，发展改革 委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》提出，要加快节能减排技术的研发和推广， 加大淘汰电力、钢铁、建材、煤炭等行业落后产能的力度。而推进信息技术在这些行业中的应用， 是实现节能减排的技术手段。
2. 需求分析

2.1 行业现状

2008 年是完成“十一五”节能减排约束性目标的关键一年。为大力支持推动节能减排工
作，财政部安排了 270 亿专项资金，大力推动节能减排工作。此外，加上中央建设投资中安
排的 148 亿元，2008 年中央财政共计安排 418 亿元用于支持推进节能减排工作。今年财政部 将进一步加大工作力度，立足于“四个注重”推进节能减排。“注重机制”是其中之一，即坚 持和完善财政专项资金“以奖代补”新机制，对重大节能技术和产品推广应用、城市污水处 理设施配套管网建设等关系节能减排成效的关键领域和关键环节，采取财政专项奖励资金与 节能减排量挂钩办法，多节能减排，多奖励；达不到节能减排目标，要进行处罚。
而当前国内能源统计和管理在为决策时提供依据的统计数据存在着很大问题：
. 没有统一的能源统计方法
〉 基础统计信息不尽准确与全面
〉 统计算法不够完全合理与完善
〉 用能单位能源数据汇总体系不完善
〉 缺乏必要的工具和系统平台
. 缺乏能源数据的分析工具背景

〉 数据汇总工作复杂、庞大，而且极易出错
〉 而基于海量数据的分析更是困难
〉 没有积累起可用于分析和查询的能源数据库 其结果最终导致：能源数据缺乏完整性、可靠性、一致性和灵活性，使得采集来的能源
数据不能有效的服务于生产。

2.2 用户需求

用户希望能够把各单位从事生产劳动过程中涉及到的各种资源通过科学的方法来实行有 效的、合理的组织、控制和调整，使它们在生产经营中协调有序地充分发挥作用，既能连续、 均衡地生产，又能最大限度地降低各种能源的浪费、资金的占用，提高企业整体素质，达到 节约能源、提高经济效益目的。为领导提供辅助决策功能，从而合理组织、协调生产，提高 生产效率。节能管理系统应完成以下的建设目标：
• 系统组成精简，力求使系统设备的投资尽量合理。
• 实现设备的“大集成”。
• 能耗数据的自动采集、汇总、分析，如：水、电、燃气、蒸汽等。
• 能耗数据的动态分布查看。
• 能耗数据分析与节能改造。
• 能耗大户、工厂及办公楼宇、场馆等的能耗监控和分析。
• 报警和自动控制。

3. 解决方案

3.1 方案设计

北京同方软件股份有限公司推出的节能管理方案，本着统筹规划、符合辖区的实际需要、 切实提高能源及设备管理水平的原则，以能源监测数据的快速响应、业务数据的统一协调、 信息资源充分共享、高效的分析处理为首要目标，实现提高能源使用效率的最终目标。
系统将采用先进的在线监测技术、计算机信息技术、数字视频技术、图像识别、压缩技 术、网络图像控制技术、网络传输技术等，建成以节能监控为核心的管理体系。它能够在保

证系统高可靠性的前提下，高速集成各数据采集点的测量数据，并为数据使用者提供统一的 数据交互平台，强大的实时计算系统能够在第一时间将测量数据转换为统计指标；先进的报 警系统能够对测点的异常变化提供预报及报警服务；精美的流程画面可以直观的反映现场设 备工作状况；功能丰富的曲线分析工具可以按时序对测量数据进行动态和静态分析；样式丰 富的报表能够满足不同职能的工作需要；与地理信息系统、视频监控系统、信息管理系统的 无缝集成为用户提供了统一的系统交互平台；基于 Web 的人机交互模式能够使地理位置分散 的授权用户随时展开实时团队协作，方便快捷的集中管理远程部署功能大大缩减了项目实施 时间及日常维护成本。网络拓扑结构如图 1 所示。

图 1 网络拓扑结构图
数据通讯网关 ezGate 可以通过有线网络（LAN）或者无线网络（GPRS、CDMA 等）的 方式采集下层数据，经过加工整理后上传到节能管理服务器中。

系统能够对现场实时数据和历史数据的加工分析，这样当各级管理者（包括政府管理部 门、集团负责人、企业负责人）需要进行能源消耗分析、能源使用效率分析时，就可以通过 网络根据各自不同的权限登陆到系统中。

3.2 功能介绍

3.2.1 系统架构图

同方软件在数据采集与集成方面有很长时间的积累；同时，同方软件根据企业的特点和 自身在本行业的工程经验，根据用户的实际需求，定制研发了节能管理套件。
本套件是以 J2EE 框架为基础的适应“管、控、营”特点的应用集成平台系统，系统构 架图如图 2 所示。

图 2 系统构架图

3.2.2 系统功能组成

3.2.2.1 能耗数据采集

系统通过数据采集模块从智能仪表、智能模块、工业数据库、板卡、变频器、人工录入设 备等多种软件、设备、协议获取数据，其提供的 SDK 开发包可以通过简洁的二次开发快速实 现对非标标准数据源的数据采集。

3.2.2.2 能耗数据采集组态模拟画面

不仅能够以精美的流程画面直观的展示现场设备的工作状况（如模拟值的变化、开关量的 状态变换、设备间的联动关系、报警状态的特别提示等），而且具有存储空间小、缩放不失真、 网络传输快等多方面优势。
系统采用市面流行、功能强大的 Adobe Illustrator 矢量图形编辑软件作为组态工具的绘图 引擎，配合系统提供的种类丰富、画工精致的行业组态元件图库，设计者仅需采用拖拽方式摆 放图库中的元件便可快速完成流程画面组态工作。通过流程画面，工作人员可以实现在管理网 络对设备的耗电量、水用量、燃气用量等数据进行实时监测，这对于解决现行的能耗数据监测 劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题具有深远的社会效益和经济效益。

图 3 系统模拟图

3.2.2.3 能耗数据实时计算

系统的实时计算模块采用分布式的系统结构，能够以时间触发或变量触发两种方式实现对 生产数据进行复杂逻辑的实时分析。内置的函数包不仅可以实现常规的时间加权计算，而且可

以为企业管理部门提供基于数学分析模型的报警服务。

图 4 自动计算

3.2.2.4 能耗分析

系统能耗统计部分包括调研各设备系统的基本信息等。通过收集整理各类能耗数据，了解 和初步掌握用能设备构成情况及用能设备使用情况，分析并获取不同种类的用能（分布状况和 全年变化状况。由于能耗数据点较多，必须采用一种高效而又全面的查询和组织方式进行系统 的管理和实时能耗的比较。
系统集成了先进的商业智能分析工具，可根据预设数学模型实现对各项能耗数据进行统 计，并以单棒图、双棒图、三棒图、多线图、X-Y 图等多种形式展示统计结果，并可以将结果 输出为 HTML、PDF、Excel 格式。

图 5 能耗分析

3.2.2.5 能耗数据报表

本方案提供了灵活的报表功能，用户无需编写代码，只需简单配置即可实现样式丰富、满 足能耗分析需求的报表。方案提供可视化查询和报表配置界面，可以批量生成文件；针对复杂 的报表，系统提供可引用的报表模板。由于报表通过对长期的生产过程数据进行分析统计，使 报表的每列数据可以是能耗参数的某一项指标，也可以是某几项指标的运算表达式，并可以在 报表内进行自动计算、汇总等操作，将结果输出为 HTML、PDF、Excel 等格式。

图 6 报表功能

3.2.2.6 预警与报警服务

本方案不仅能够根据预设报警限值对变量的异常变化进行预警及报警，而且可以根据配置 以流程画面、GSM/GPRS 短信、e-Mail 等多种渠道进行报警提示，并根据联动规则执行如视 频联动等预案辅助处理。用户可以通过图形用户界面对报警事件进行备注、确认、报警统计等 操作。通过报警统计功能，用户可以查看任意时间段内指定变量超过报警限值的累计时长、次 数，并形成统计报表。

3.2.2.7 实时趋势及历史曲线

本方案提供的实时趋势曲线工具可以查看指定测点的实时变化情况及与当前时间相邻时 间段的数据变化趋势，从而实现对被测对象的动态分析。曲线画面可以同时显示多个变量的曲 线实现变量间的对比，并支持动态添加、删除曲线，查看各个变量的报警限值，并对报警区域 进行高亮显示。

图 7 实时趋势图
系统提供的历史数据曲线可以查看指定测点在指定时间段内的数据变化情况，从而实现对 被测对象历史数据的静态分析。曲线画面可以同时显示多个变量的曲线实现变量间的对比，并 支持动态添加、删除曲线，查看各个变量的报警限值，统计每个变量在指定时间段内的最大值、 最小值及其对应的取值时间，曲线画面可以任意缩放实现曲线的精确分析。

图 8 历史曲线图

3.2.2.8 地理信息系统集成

本方案能够与地理信息系统（GIS）无缝集成实现设备的分布监控，从空间、时间上了解 重点能耗设备的现状与发展趋势，直观表现节能状况和变化规律。

图 9 地理信息系统

3.2.2.9 视频监控系统集成

本方案可以实现多种监控方式（单个摄像头的监控，对数字监控可支持画中画监控、四画 面监控、三九画面监控、十六画面监控等）实时监控图像，并可以进行云台控制，如控制摄像 头的左右上下转动以及焦距的拉伸等操作并且具有实时的画面截取和视频的录像、回放功能。

图 10 视频监控系统集成

3.2.2.10 管理信息系统集成

本方案可以实现与企业办公自动化系统无缝集成，将生产过程监控与企业信息管理整合为 统一整体，实现企业的“管、控、营”一体化。

3.2.2.11 基于 Web 的系统交互

本方案采用基于 Web 的人机交互模式，不仅能够减少工作站计算机的日常维护成本，并 且能够使地理位置分散的授权用户随时展开网络协同办公，实现部门间的实时团队协作。

3.2.2.12 集中管理远程部署

用户可以在网络上的任何一台授权工作站，使用本方案的管理平台对系统的各功能组件进行远 程部署和配置，并可实时获悉每个应用模块的运行状况，从而大大缩减了项目实施时间及日常 维护成本。

3.2.3 特点及优势

• 基于 ezONE 易众业务基础平台开发、运行，由此继承了 ezONE 的所有功能，如：可以集 成各种企业业务系统（如 ERP、CRM、CMS）、办公应用系统、决策支持系统、电子邮件系统等；

定制个性化的页面风格、布局；对用户、资源的统筹管理等等。
• 强大、快速、灵活的报表组态工具：通过很短的时间即可定制生成企业需要的报表。
• 互动 HMI：基于网络分布式协作的灵活矢量图互动组态功能，丰富的可扩充图库支持，
所见即所得的开发环境, 依托 Illustrator 的矢量图编辑功能可以使组态图形的绘制变得轻 松且易于培训。
• 跨平台：支持 Windows，Linux，UNIX 等操作系统，支持 SQL Server, Oracle 等多种
数据库。
• 安全性：提供身份认证、权限控制、信息保密、确保数据完整性等一整套安全保障体 系，保证了个性化使用的安全性。
• 支持标准化接口：支持 OPC、DDE、ODBC 等标准化通讯接口，并且提供接口二次开发工 具，可以方便地开发驱动，与其它非标准系统接口建立通讯连接。
• 支持 4A：多层架构，支持个性化界面（包括无线、WML、网页），基于规则引擎的报警
（短信、e-Mail、声音）和视频联动，真正实现 4A（Anytime, Anywhere, Any device, Any network），使得管理者和工程维护人员无论身在何处，都可以实时地通过 Internet 或 Intranet 使用标准的浏览器在线监控能耗情况，处理现场的异常状况或进行工程维护，使维护工作变得 及时、高效，并降低了工程维护成本。
• 实用性：在系统功能设计上，能够满足企业的当前需求，同时兼顾企业的长远发展。
系统设计完成后，能够让企业以较低的维护投入而获得较大的效益回报。
• 先进性：在满足当前系统功能需要的前提下，本着高定位、高起点的指导思想，采用
先进的成熟软件产品、软件设计方法、软件实现技术，包括系统应用平台、数据库技术、开发 管理工具等。
• 可维护性：系统具有完备的网络控制、诊断、测试功能和在线故障恢复能力，维护方
便，维护成本低。

4. 适用领域

该方案适用于所有高能耗企业，可将高能耗企业逐步改造成全新的节约型企业。

5. 典型案例

• 秦皇岛水厂数据采集和监控系统

• 哈尔滨市水情自动测报系统
• 沈阳热电厂实时信息监控系统
• 上海虹桥交通枢纽信息系统
• 奥运场馆空气质量监控系统
• 伊朗德黑兰地铁信息集成系统
• 南京奥体中心信息集成系统
• 浙江省城市消防自动报警远程监控管理系统
• 福州“平安城市”视频监控系统
• 内蒙古乌海市煤炭局煤矿安全生产远程监察信息系统

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