王宇

上海嘉定

摘要：围绕单位能源能耗在线监测系统的建设，介绍了系统建设的背景和主要内容，分析了工业企业实现在线的总体技术路线和方法建议。能耗数据的采集和实时监控，并提出

一般技术要求。

关键词：工业企业；在线监测能耗；系统建设；通用技术

0 前言

随着节能工作向系统化、精细化、信息化方向发展，在节能领域利用物联网、大数据等信息技术手段深挖深挖成为必然趋势节能潜力。为此，“十二五”以来，国家开始建设覆盖全国1万余家重点用能单位的能耗在线监测系统。通过该系统，可以全面、准确、及时掌握全国、分区域、分行业的能源消费总量及其构成，提高节能宏观调控的针对性和有效性。 . 建设能源消费在线监测系统，是推动能源生产和消费革命，深化创新节能工作的必然选择。新兴产业，推动经济结构转型升级。

1 能耗在线监测系统建设背景

“十一五”期间，国家建立重点用能单位能源利用状况报告制度，对重点用能单位能源利用状况实行年度管理。2011年，国家发改委、教育部、财政部等12部门联合印发《万家企业节能低碳行动实施方案》，提出建立能源在线监测系统10,000家企业的使用。2012年《国务院关于印发“十二五”节能减排规划的通知》进一步提出开展重点用能单位能耗在线监测系统建设试点工作。2014年下半年开始，国家组织开展能源消费在线监测试点，在北京、河南、陕西等地选择电力、钢铁、石油石化三大行业的部分重点用能单位进行能源消费在线监测。开展试点工作。2015年后，国家对能耗在线监测系统的建设提出了新的要求。工作方案等文件再次对能源消耗在线监测系统建设提出了明确要求。2017年，国家发改委、原质检总局，检验检疫联合印发《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》，明确要求在试点基础上推进能耗在线监测系统建设. 最后阶段，基本建成连接各省（区、市）重点用能单位、相关部门和行业数据共享的能耗监测体系，协调政府部门能源发展和生态文明建设，加强能源消费总量和强度“双控”。为重点用能单位提质提供支持和服务，

2 能耗在线监测系统建设内容

能耗在线监测系统主要包括三部分：一是省级平台建设。省级平台是监测系统的区域公共服务平台。部署在各省（区、市）电子政务外网和互联网上，支持市级平台数据接入。省级平台由省级节能部门、质监部门建设企业能耗监测管理企业能耗监测管理，优先使用政务云等计算资源，符合国家政务信息整合共享工作要求系统。二是对接国家平台。各省级平台应按照统一的技术标准将监测数据上传至国家级平台。国家平台部署在国家电子政务外网和互联网上，由国家发展改革委建设。为重点用能单位“双控”和节能管理提供支持。三是建设重点用能单位接入终端系统。重点用能单位接入终端系统部署在重点用能单位内部，由重点用能单位负责建设。主要功能是通过计量仪表、工控系统等对机组能耗数据进行采集汇总，并将数据上传到省级平台，

3 能耗在线监测系统总体技术路线

3.1总体技术路线

能耗在线监测系统采用“国家平台+省级平台+重点用能单位端系统”的架构和技术路线（见图1)，为各部委、各级节能部门提供信息、质监部门、重点耗能单位等）。用能单位和其他用户提供不同层次的服务。重点用能单位应当按照《用能单位能源计量器具配置管理通则》()的规定配备计量器具。

图1 能耗在线监测系统技术路线

国家平台部署在国家电子政务外网和互联网上，由国家发展改革委建设。为重点用能单位“双控”和节能管理提供支持。国家平台满足国家信息安全等级保护三级要求，可为相关部门提供数据接口，实现信息共享。

省级平台是监测系统的区域公共服务平台。部署在各省（区、市）电子政务外网和互联网上，支持市级平台数据接入。省级平台由省级节能部门和质监部门建设，优先使用政务云等计算资源。主要是接收区域内重点用能单位上传的数据，整合其他行业供能单位和节能主管部门的系统，按照统一的技术标准与国家平台进行数据对接。交通运输等相关部门和重点用能单位提供支持服务。

重点用能单位终端系统一般由在线能耗监测终端设备、计量仪表、工业控制系统、生产监控管理系统、管理信息系统、通信网络及相应的管理软件等组成，并进行部署重点用能单位。重点用能单位负责建设，主要为用能单位提供能源管理服务。

重点用能单位终端系统将采集到的数据通过互联网或专线上传至省级平台，由省级平台通过电子政务外网上传至国家平台。

3.2技术方法建议

3.2.1改进能源计量仪器设备

企业依法配备能源计量器具，并定期进行检查或校准，能源计量器具应当符合数据采集接口的要求。计量器具进出用能单元（一级）和主次用能单元（二级）进出设备及在线率达到100%；企业应当根据关键用能设备或工艺的能耗情况和仪表安装的可行性，改进主要用能设备（三级）计量器具。计量器具配备率和准确度水平符合《用能单位能源计量器具配备管理通则》（）的要求。

3.2.2 部署和完善能源数据采集网络

开展电能计量仪表现场数据采集系统（包括新建、改造和现有仪表）的自适应接入改造，完善现场数据采集网络和工业骨干网，在满足技术要求的条件下满足安全隔离要求，实现能源计量数据、能源系统运行和质量数据、关键生产数据集中统一采集到能耗在线监测终端设备。

3.2.3能耗在线监测系统软硬件系统开发

企业能源管理中心信息系统分为三层：数据采集层、数据应用层和人机交互层。数据采集​​层由企业交互终端和数据采集机（如有需要）组成。企业交互终端内置智能仪表控制器和标准协议，可实现与世界知名品牌控制器和智能仪表的组态组态通信接口，并内置实时数据库，用于关键数据的临时存储；内置 OPC 接口，便于与第三方控制系统或信息系统通信。如果企业有特殊需求，还可以加装数据采集机。采集机需预先设置与生产现场的智能仪表、PLC、DCS等现场测控设备的通讯协议，方便相关数据的采集；数据应用层由多个服务器组成，用于存储数据、存储和运行模型库（数据与数据的内在关系）、存储定制的人机交互界面等；人机交互层，由各种形式的人机交互设备组成，可以是大屏显示器、PC或移动终端等，这些设备应便于生产管理人员使用各种功能能源管理中心信息系统。

3.2.4部署集中能源监控平台

构建基于实时数据库的监控系统和监控图配置系统。实时监控各级（集团、分公司、车间、重要耗能设备）各种能源介质（煤、电、蒸汽、水、燃气、氮气等）的生产、储存、消耗全过程)，并掌握其历史和实时趋势。实时记录能源系统事件，实时掌握能源消耗和消耗情况，对各种产能、供能和用能过程和设备进行实时监控、异常报警和分析管理。关键耗能设备（变压器、锅炉、加热炉、涡轮机、风机、空压机、水泵等）能效实时计算与监控，实时监控和优化设备能源利用率，匹配设备运行和生产负荷支出。通过综合监控系统，构建集团、分公司、车间、重要耗能设备四级能源监控体系。

3.2.5完善的管理系统

企业根据生产过程和能源系统的特点，制定了实用的能源消耗在线监测系统，充分发挥能源消耗在线监测系统的作用。企业需要将能源管理提升到与产品质量管理和产量管理同等水平，针对不同产品、不同关键耗能设备或工艺制定能耗预警指标体系；制定节能优化生产操作指南。基于能源管理信息系统分析工具，制定持续改进节能工作计划，实施在线能效绩效考核管理，实施节能奖惩制度。

4 安科瑞重点能耗单位能耗在线监测系统

4.1 建设意义

《重点用能单位节能管理办法》规定，重点用能单位包括年综合能源消耗量在万吨标准煤（含万吨）以上的用能单位和年综合能耗定额。省、自治区、直辖市有关部门。消耗5000吨标准煤（含5000吨）以上、1万吨标准煤以下的能源消耗单位。目前，全国重点用能单位约1.7万家，能耗占全国能源消费总量的60%。它们是节能工作的重点对象。

要求纳入“十万”行动的重点用能单位落实节能主体责任，加强节能管理，按照《重点能源用能在线监测系统》推进建设工作单位《规划》（发改环字[2017]1711号）等要求，建设接入终端系统，按时接入省重点能耗单位能耗在线监测平台，开展重点能耗在线监测不符合要求的单位。系统建设中未配备和使用能源计量器具的，依法依规责令限期改正；

4.2-终端系统结构

根据《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》要求，重点用能单位接入终端系统部署在重点用能单位内部，用能单位负责建设。

主要功能：通过计量仪表、工控系统等采集汇总机组能耗数据，并将数据上传至省级平台，或直接上传至国家级平台；以及其他确保内部系统安全和数据安全的安全措施；必须具备远程升级维护、一端多传、接收国家和省级平台推送信息、用能单位能源管理等功能。

安科瑞可为企业接入终端系统提供完整的解决方案：

4.2.1 个设备

企业接入终端系统需要从生产过程控制系统中采集能耗相关数据。考虑到企业生产网络和办公网络（）互不通信的实际情况，企业接入终端系统将采用2+1架构。物理隔离设备——能耗在线监测终端设备，实现生产网络与办公网络的物理连接，保证从生产网络（内网）获取的能耗数据单向传输，隔离加密在数据传输过程中。，文件以摆渡的形式安全传输到办公网络（外网），再通过外网主机端的CA数字认证证书进行身份认证识别后上传到省（市）级平台。结构如图所示：

4.2.2端设备硬件参数

(1)单板低功耗处理器；

(2)单块主板内存大小4G；

(3)硬盘：64G SSD；

（4)独立双主机“2+1”架构非IP物理隔离；

（5)带VGA接口，可外接显示器，方便现场维护操作；

（6)双冗余开关电源，互为备份，支持热插拔，保证终端设备的可靠性，并具有断电声光报警功能；

(7)8个RS485串口；

（8)4 千兆以太网；

(9)4个USB口，可用于CA证书口；

4.2.三端设备软件功能

（1)支持通过（GB/）、DL/T645、CJ/T188等协议采集现场仪表所需的实时能耗数据，汇总生成能耗报表数据;

(2)支持从能源网关、DTU、SCADA通过(GB/)、能源消耗协议等实时上传能源消耗数据，汇总生成能源消耗数据上报；

（3)支持通过OPC协议采集自动化信息系统所需的实时能耗数据，汇总生成能耗数据上报；

(4)支持手动数据上报：对于不具备在线采集条件的数据，提供手动数据上传；

(5)具备基础数据处理和本地存储功能，本地历史数据可存储6个月以上；

（6)根据项目情况，可录入企业基本信息、企业生产层次结构、计量器具档案信息、终端设备信息、数据采集项信息等各种基础信息；

（7)按照《NHJC-04-2018关键能耗单元能耗在线监测系统技术规范——终端设备接口协议规范》的要求，将数据上传至国家或省级平台；

(8)支持断线缓存，保证数据连续性；

(9)终端设备平台方便用户使用和配置；

(10)支持手动补录和远程升级；

(11)能源数据采集；

(12)数据上传日志。

4.3ANet系列能源网关

ANet系列能源网关可集中采集分散在企业内的能源计量仪表并上传至终端设备，可满足水、电、气、油、冷、各种形式的能耗计量及分项数据采集热等需求，配合易用的数据配置软件工具，可快速配置所需采集数据及上传数据中心等参数信息。

4.3.1能源网关硬件参数

4.3.2软件功能

（1)支持多种仪器协议：支持DL/T645、GB/-200()、CJ/T188-2004等；

(2)实时数据转发；

（3)分计量Xml数据报文定时上传；

(4)数据AES加密；

(5)断点续传；

(6)数据存储；

(7)远程配置和维护；

4.3.3相关报告和证书

（1)GB/.2-2018《电磁兼容测试与测量技术的静电放电抗扰度测试》4级。

（2)GB/.6-2017《电磁兼容测试与测量技术射频电磁场辐射抗扰度实验》3级。

（3)GB/.4-2018《电磁兼容测试与测量技术的电快速瞬态脉冲抗扰度测试》4级。

（4)GB/.5-2019《电磁兼容测试与测量技术浪涌（冲击）抗扰度测试》4级。

（5)-2016《信息技术设备无线电干扰限值及测量方法》合格。

4.4设备选型

5 工业企业能耗在线监测系统建设通用技术要求

在重点用能单位部署能耗在线监测终端系统。能耗在线监测终端系统应采取网守、防火墙、隔离等安全措施，确保系统内部安全和数据安全；它必须具有远程升级和维护，一端多传输，并接收来自国家和省级平台和用能单位的信息。能源管理所需的功能。

终端系统的核心是能耗在线监测终端设备，是重点用能单位的信息节点。重点用能单位的管理信息系统、生产执行系统、仪器仪表中的能耗相关数据通过有线或无线网络传输到在线能耗监测终端设备。能耗在线监测终端设备对采集到的数据进行统计汇总。经过验证、筛选、分拣、打包后，HT-TPS用于通道保护并传输到上层系统应用平台。能耗在线监测终端设备在接入互联网前，应使用防火墙隔离可能来自互联网的网络攻击，并且可以选择硬件或软件防火墙。如果耗能单元当前没有配置硬件防火墙，则需要配置硬件防火墙。

能耗监控终端设备是用能单位生产控制网络与办公网络、互联网连接的关键节点设备，保证数据传输的安全隔离，即数据接入终端与终端之间的物理隔离。能耗监测终端设备的数据传输终端。逻辑隔离，数据接入端网络和数据传输端网络之间的数据交换只能通过配置的数据，其他数据完全过滤不能通过。

能耗监测终端设备需要采用“2+1”架构设计，由双主机和专用隔离组件组成，即由内网主机、外网主机、外网主机三部分组成。安全隔离数据交换单元。用于连接生产控制网络数据输出系统主机（如生产过程控制系统、配电自动化系统、企业生产自动化系统等）网络和企业办公网络，实现数据传输、安全隔离、信息流转两个网络之间的访问。控制、内容过滤和信息交换。能耗监测终端设备中的内外主机通过安全隔离数据交换单元（由专用隔离组件组成）连接，安全隔离数据交换单元是两个网络之间的可信物理通道。内部通道裁剪TCP/IP等功能性网络协议栈，使用专有协议实现协议隔离。对于单位能耗数据的采集和远程传输，是一个安全性要求高、实时性要求相对较低的应用。

【参考】

[1] 北京节能环保中心。北京市重点用能单位能耗在线监测试点建设工作经验[J]. 中国能源，2018 (4): 7-9.

[2] 杨少鹏，王璐，史希杰．工业企业能耗在线监测通用技术研究[J]. 应用能源技术，2021(08):38-41.

[3] 安科瑞重点能耗单位能耗在线监测系统。2020. 版本 10