能源管理--解决方案.docx

企业电能消耗监测分析系统大数据1基础简介部分企业电能消耗监测与分析系统融合计算机、网络、通信和嵌入式系统等技术，实现对企业能耗的精细化管理。系统的运行能支撑企业科学规划电能消耗，合理应用节能措施，协调配置电能消耗设备，精细化安排产能。实现提高电能消耗效用，降低生产成本，增强企业市场竞争力的目标。1.1背景描述长期以来，企业缺乏对电能消耗必要的监测和分析，使电能消耗得不到科学、合理的控制。国家发改委在制定的十二五规划中对企业电能消耗指标再次提出了明确的目标。因此，科学的、合理的电能消耗控制，精细化的电能消耗分析，提高电能消耗效用等问题已经成为各大型用电企业急待解决的问题。对此，我们专门为大型用电企业量身打造了此电能消耗监测分析系统。电能消耗监测与分析系统是集软件、硬件、网络于一体，面向高能耗用电企业的一款产品。该产品基于工业智能仪表，通过软件工程技术、网络工程技术以及数据挖掘技术等，实现对企业电能消耗的精细化管理。1.2主要功能企业电能消耗监测与分析系统由采集子系统、传输子系统以及分析子系统组成。采集子系统实现对现场用电设备电能消耗和质量实时监测；传输子系统采用多Agent技术实现采集数据的传输、存储等；分析子系统实现对数据的多维分析，形成分析报告，为决策提供依据。系统配置灵活、组网方便，操作、维护和扩容简单。本系统主要功能内容如下：1、精细化的电能消耗和质量监测，提供产能调配决策依据通过对电压、电流、功率等电能计量和频率偏差、谐波等电能质量参数的高精度实时监测，准确提供设备利用率，发现电能消耗浪费及需功率补偿区域，为产能调配决策提供依据。2、智能化的能耗特征和数据分析，发现电能消耗成本瓶颈通过对单个采集点，及其所属区域整体用电情况进行分析，与对应用电设备的基本参数进行对比，同时根据采集点的环比、同比、固定时间内能耗分析，以及在区域内占比分析。进行精细化评估电能消耗投入产出效果，发现产生能耗成本瓶颈的缘由，为提高能效水平提供决策依据。3、合理化的能耗效率和产能评估，指导技术管理节能实施通过对监测能耗数据的综合分析，实现对用电设备能耗效率以及单位产能进行预测和评估，从而指导技术和节能措施的制定和实施，提高经营效益。4、在线用电区域和设备故障监测，降低生产以及维护成本通过对用电区域和设备用电质量的在线监测，及时发现故障并报警，做到事前维护，避免设备受损，从而降低生产维护成本，减少损失。企业电能消耗监测与分析系统建成后，在同一业务机制的管理下，将面向学术研究机构提供科研管理、基础数据和数据分析等服务；面向政府机关提供决策咨询服务；面向企业提供咨询、评估和趋势分析服务。1.3适合领域1、厂矿、加工制造等高能耗企业；2、国企、建筑物能耗监测；3、设备机房、数据中心机房能耗监测；4、野外能耗监测。1.4功能简介企业电能消耗监测与分析系统由系统数据库、管理子系统、即时检测子系统、决策分析子系统、数据传输子系统、数据采集子系统组成。体系结构见图1。数据采集子系统数据传输子系统电能消耗数据数据库系统管理子系统即时监测子系统决策分析子系统数据采集模块数据采集模块数据采集模块485、WiFi、GPRS网络Agent ServerAgent ClientConsole数据通讯网络图1 企业电能消耗监测与分析系统体系结构示意图下面，就图1描述的各部分做说明。1、管理子系统管理子系统提供系统环境设置、设备管理、区域管理、参数设置等功能，是系统运行基础数据的管理和维护平台，是系统管理员日常管理、优化配置以及应急处理的工具。2、即时监测子系统该子系统包括电能消耗数据的监测，提供以时间为横轴的即时数据展示。即时监测是针对区域的，监测的数据包括：电能消耗、功率因数、电流、电压、无功功率等。3、决策分析子系统决策分析子系统基于电能消耗数据数据库进行分析，提供时间序列、特征分布以及数据关联分析功能，分析的结果以分析报告的形式提供。4、数据传输子系统以Agent为接口，数据传输子系统与数据采集子系统衔接。数据传输子系统通过独立于网络技术的传输网络将数据传输到电能消耗数据数据库系统。5、电能消耗数据数据库系统电能消耗数据系统储存企业电能消耗数据。该数据库除提供可靠的数据存储功能外，还需要提供数据处理、数据同步的功能。该数据库系统是系统的关键因素。6、数据采集子系统该子系统比较复杂，它包括数据采集模块的部署、数据采集模块的组网、数据采集Agent以及数据的初步处理，是系统的基础部分。将监测范围定义为监测区域，以监测区域为最小监测颗粒部署数据采集模块。通过部署数据采集模块采集电能消耗数据，并通过485总线组网，最后通过WIFI网络远程传输到Agent中，Agent分为Server、Client和Console，Agent通过计算机局域网连接。数据通过数据传输子系统传输到数据库系统。1.5系统演示为客户演示我公司企业电能消耗监测分析系统。2大数据技术2.1数据采集方法在大数据方向数据采集目前主要有传感器采集数据，第三方系统数据同步，以及WEB2.0获取数据。1)传感器采集：主要使用的Agent采集技术数据采集终端，通过Agent技术进行传感器的数据读取，根据数据对应项目进行数据的实时存储。同时Agent采集具有设备无关，一对多的特性，强大的组网能力，以及数据防丢失等功能。2)第三方数据同步：平台为第三方数据提供数据接口数据抽取引擎。根据第三方数据格式制定数据接口。3)WEB2.0获取：平台内部主题数据库的基本知识数据采用网络爬虫的方式进行网络数据抓去。2.2大数据存储在大数据存储方面，平台采用的事物数据库和主题数据库进行数据存储。1)事务数据库：采用阵列或单机的方式存储，主要储存基本数据信息，进行日常事务处理与监测，主要操作为增删改查，实现日常数据的操作管理。2)主题数据库：采用hadoop的方式进行数据存储，主题数据库存放大量的不相关数据，进行大数据分析处理等操作，主要为大数据分析提供基础数据，其数据特点具有稳定性。实现数据分析的主要操作。2.3系统主要算法分析部分主要针对电能消耗、待机电能消耗、有功功率、无功功率以及单位产能电能消耗五个参数进行分析；1、数据统计分析数据统计分析是一种常规的数据分析功能，主要针对一些既定指标进行统计，如时间区间的总量、均值、同比增长/衰减、环比增长/衰减等参数。这部分的统计参数将根据实际情况进行数据分析。2、时间序列分析主要解决分析对象的时间走势问题，用于在目前的基础上，对未来分析对象发展的趋势进行预测；同时，也对分析对象的时间异常情况做预警。该分析结合平均算法分析、RAMA回归分析，通过拟合，可提提供较好的走势预测；预测下一时间段的总体耗电量。达到提前预估的效果。3、特征分布分析特征分布分析针对系统监测范围进行，对系统管理的全部监测区域进行分析，通过图表对电能消耗、待机电能消耗、有功功率、无功功率、功率因数、单位产能能耗以及电能消耗弹性进行分析。通过特征分布分析直观发现问题，对确定解决问题的瓶颈，确定节能措施实施区域以及定量评估节能措施功效十分有意义；4、弹性分析弹性分析主要用来发现确定时间区间内，电能消耗相关数据起伏变化较大的监测区域。一般认为，电能消耗相关数据起伏较大意味着运行情况出现了根本变化，通过弹性分析，可发现应重点关注的监测区域，这些重点监测区域将是节能减排措施发挥功效的区域，就具体问题后，可从技术节能和管理节能两方面入手，确定节能减排措施。待措施实施后，还可通过该分析定量评估措施的效果。除此之外，该分析还可以发行运行异常的区域，对保证正常运行，异常预警具有一定的意义。5、功率上限分析功率上限分析是为解决企业特有的“大马拉小车”的功率匹配问题而进行的。为确保生产连续运行，煤炭生产企业往往采用“大马拉小车”的方式选择主要生产设备。事实上，如此选择设备，尽管满足了连续生产的需要，但由于功率过大，对设备启动过程、待机功率能耗以及初始投资都是一个较大的压力，如何选择合适的设备功率规模是一个两难的问题。通过功率上限分析，确定各监测区域合适的“大马拉小车”功率上限，既可以满足连续生产条件下的最小功率作为功率上限，以此来指导设备的购置和部署，降低由于“大马拉小车”所带来的负作用。6、假设分析假设分析是对企业对用电设备的一种提前判断，预估的一种方式，达到设备在即将损坏的情况下做出分析预警，避免设备已经停机后才发觉问题的严重性，实现提早预警，提早解决潜在问题的目的。该部分根据设备所采集电计量参数进行数据的整体分析，同时根据阶段性的数据进行假设分析，然后通过抽样研究的统计推理，对此假设应该被拒绝还是接受作出推断。7、数据关联分析数据关联分析针对电能消耗和产能关系以及电能消耗和设备部署之间的关系进行分析，通过分析发现它们的内在关系，利用这样的关系科学调度生产、部署设备，提高能效水平、降低能耗成本，达到节能减排、提高生产经营效益的目的；8、分析中的主要算法1、均值：反映数据集中趋势的一项指标2、方差：度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的偏离程度3、极差：其最大值与最小值之间的差距4、标准差：反映一个数据集的离散程度5、差异系数：一组数据的标准差与其均值的百分比，是测算数据离散程度的相对指标，是一种相对差异量数6、同比/环比：同比就是往年同期相比，环比就是和周围的临近的相比；7、T检验：用t分布理论来推论差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著。8、卡方检验：就是统计样本的实际观测值与理论推断值之间的偏离程度，实际观测值与理论推断值之间的偏离程度就决定卡方值的大小，卡方值越大，越不符合；卡方值越小，偏差越小，越趋于符合，若两个值完全相等时，卡方值就为0，表明理论值完全符合。9、ARMA回归: 研究时间序列的重要方法，由自回归模型（简称AR模型）与滑动平均模型（简称MA模型）为基础“混合”构成。根据以往数据推断出下一阶段的发展形式。3系统的主要技术特点系统采用的技术路线科学，采用的主要技术成熟。其中的Agent技术、设备驱动技术、TCP/IP协议、预置文本技术以及分析方法均为成熟技术，采用的数据采集模块为通用设备，主要技术如下：1、技术先进性采用B/S结构与C/S结构混合模式、涉及分布式技术、数据挖掘技术等，应用.NET三层体系架构；2、监测点数量无限制基于分布式技术，以工作站方式进行数据采集，可以部署任意数量的监测点，监测点对环境无要求。3、安全性高、稳定性强系统中涉及的信息均遵循本公司的特定安全协议，机密性高的信息全部采用加密技术进行加密，数据存储部分采用双机存储，确保提供数据服务的稳定性。4、设备无关性采用公司自主研发的Agent进行数据的传输，该Agent可与不同厂商的设备进行通讯，为数据传输服务提供统一接口。5、 数据分析专业性分析子系统不仅使用了常用的Web技术，而且还采用了C/S结构的专业分析软件，操作友好。分析方法采用前沿的分析算法以及数据挖掘技术，切实帮助企业发现问题、解决问题。4系统部署企业电能消耗检测分析系统采用服务器部署的形式部署应用。具体环境要求如下。1、计算环境此计算环境为基本条件，可在此基础上，依据业务量进行精细化估算确定计算环境。（1）服务器 操作系统：Windows 2008 R2 数据库: Microsoft SQL server 2008 R2 WEB服务: IIS6 内存：建议 16G或更多 CPU：建议4G 以上 四核双CPU 存储：RAID5+5块热拔插存储介质 网络：千兆以太网（2）工控机 操作系统：Microsoft Windows 7 内存：4G CPU：建议E5300/2.6G以上 硬盘： 500G 数据接口： 4口工业型RS-232/422/485 通用 PCI多串口卡,带光电隔离保护 网络接口：百兆网卡，与服务器构局域网。（3）客户机 操作系统：Microsoft Windows WIN7/WIN8/win10 浏览器：IE9.0以上主流浏览器 分辨率：1024768以上分辨率 内存：建议 4G或更多 CPU：建议i3 以上2、网络环境此网络环境为基本条件，可在此基础上，依据平台数据通讯量、可靠性要求和安全性要求进行网络环境的搭建。（1）基于TCP/IP 的网络；（2）Web应用服务器和移动接口服务器具有互联网独立合法IP 地址；（3）需要SSL VPN 支持移动或外部访问；（4）需要在互联网出口采用防火墙进行防御，防火墙支持SSL VPN；（5）需要单独一条带宽20M互联网出口光纤链路；（5）存储需要与网络具有一致的交换结构；（6）连接数据库服务器的交换机容量8G，支持全线速转发；（7）建议网络拓扑如图2。图2 网络环境拓扑图4案例4.1神华乌海能源有限责任公司4.2神华宝日希勒能源有限公司5关于我们1公司简介长春市吉佳通达信息技术有限责任公司成立于2007年，是一家集系统集成、软件开发、技术服务和基础研究于一身的信息技术企业。公司历经10年的发展，已建立了完善的技术体系、严格质量管理方法和科学的项目实施规范。拥有一支技术精湛、经验丰富和结构合理的专业技术团队。公司研发的公众健康管理平台、吉佳远程医疗诊断系统、电能消耗监测与分析系统以及吉佳集成OA系统等产品凭借其鲜明的特点跻身于行业前列。承建的多项计算机网络、视频会议和安防监控系统以其较高的性价比、卓越的质量、周到的服务和良好的信誉赢得客户的好评和认可。 2011年公司通过了吉林省软件企业认证，成为了吉林省软件协会会员。2013年公司被评选为吉林省软件行业协会第三届理事会常务理事会员单位。同年，公司通过了ISO 9001：2008认证体系的认证。2014年获得了计算机系统集成三级资质。同年，公司还获得了吉林省优秀软件企业奖、优秀创新软件产品奖和国家煤炭工业协会科技进步二等奖。2015公司成为“吉林省工业软件发展战略联盟”首批会员单位，并出任联盟副理事长。同年，成为由中国软件协会认证的AAA级信用企业。截止2018年，公司已获得12项软件著作权，1项实用新型专利。公司秉承“小企业 大制作 满足差异需求”的经营理念；崇尚“恪尽职守 精工细做”的企业精神；坚持“百年企业 诚信为先”的经营原则。以差异化技术、产品和服务为企业核心竞争力；以特点鲜明的企业文化、精细化管理和品牌建设为企业的软实力；以为中小企业信息化建设提供优质服务，成为行业领军企业为战略目标而努力奋斗。5.2 部分相关案例客户名称项目名称亚泰集团吉林大药房监控系统集成项目、高性能计算平台建设及系统集成、远程诊疗平台建设及系统集成、采购信息化平台建设及系统集成、电商平台建设及系统集成吉林省保监会网上在线考试系统及计算机网络系统集成中科院长春分院科研、项目申报管理系统长春黄金研究院实验室管理系统软件开发长春航空航天大学飞行训练考核评估软件吉林省省直机关车辆管理科公务用车综合管理服务平台及系统集成长春轨道客车股份有限公司移动应用系统开发北京体育大学数据挖掘处理监控系统、特色数字资源整合平台及移动应用开发长春市大众物流装配有限责任公司企业营销管理系统长春市昕宇包装制品有限责任公司企业营销管理系统长春市精优药业企业营销管理系统长春市皮尔金顿安全玻璃有限公司企业营销管理系统长春工业大学南湖校区后勤食堂视频监控项目长春工业大学林园校区校园视频监控项目吉林省沙河水库管理局视频监控系统吉林省残疾人学校监控系统建设北方凯达汽车技术研发有限公司OA办公自动化系统吉林省钻石房地产开发有限公司OA办公自动化系统长春市企盈科技有限公司OA办公自动化系统长春市经济开发区国税务局OA办公自动化系统长春华涛汽车塑料饰件有限公司OA办公自动化系统中国科学院长春分院成果信息化平台的建设开发东北师范大学人文学院校园信息管理平台长春工程学院继续教育学院成人教育学院管理平台国电吉林龙华热电股份公司网络、机房的改造建设吉林大学第三医