浅谈电力通信与泛在电力物联网技术的应用与发展

0引言

随着我国 社会 经济的快速发展， 社会 与企业对电力服务的需求逐渐增加，分布式发电设备与电网结构得到了快速发展，传统的电网形态已无法满足当前 社会 的发展需要。随着 5G 通信在各大领域中的广泛推广，电网的运营模式与功能必然会得到了新一轮的发展方向，因此结合当前电力通信技术，将电力系统与泛在电力物联网结合形成未来电力能源体系是电力系统发展的重要趋势与方向。因此当前国家电网因重视泛在电力物联网技术发展内容，探讨技术模式与出现的问题，这将有利于进一步扩大电力的服务范围与能力。

1泛在电力物联网的概念

11泛在电力物联网的概念

泛在物联网通常是指在任何时间地点、人员与物质之间信息的有机互联与交互，而泛在电力物联网则具体指的是电力用户、电力企业与供应商和设备之间的信息互联交互。可以说泛在电力物联网就是在电力系统中应用互联网技术，实现不同信息传感设备之间的资源共享，从而实现能够自我感知标识的智能处理实体，通过实体间的交互与连接使得有关数据信息能够得到感知与反馈控制，进而形成整体的电力生产体系。而泛在电力物联网通信可以使电力平台架构上通过智能通讯技术实现不同数据信息之间的共享与管理，这将提高数据和信息的利用效率，同时也有利于数据信息之间的交互与连接。通过不同设备用户在任意时空与范围内的信息的共享与交互实现对电力整体运营的稳定，并有利于能源服务平台的在电力市场中得到进一步发展。

12泛在电力物联网的发展目标

泛在电力物联网建设目标主要有利于充分发挥当前物联网大数据的技术优势，充分的包络不同数据和类型的电力信息，增强数据的空间尺度和来源范围，统一分析与挖掘数据的深度与内容。这将有利于电力数据服务针对不同的区域打破数据之间的兼容性，实现各类业务之间的贯通，将电力数据更好的服务于各个行业中，通过 社会 各类行业的广泛参与实现商业模式的建立与发展。以人工智能和深度学习为特征的大数据智能技术将促进电力物联网的快速发展同时也有利于数据知识的挖掘与学习。可以预见未来将促进整体行业的发展与进步。

2泛在电力物联网的基本架构

通常来讲泛在电力物联网的基本架构主要分为三个方面：技术架构、标准架构与应用架构。就技术架构而言，主要分为感知、网络、平台与应用 4 个层面。感知层面主要完成数据信息的协同采集。通过边缘计算使得终端设备的智能化得到了广泛提高。网络层则主要利用现代通信技术实现不同的电力环节之间的覆盖与连接。平台层则主要用于物联网数据信息的管理与不同云端的协同作用。而应用层则主要用于提高整体系统的稳定性，使得能源系统之间构建综合智能的互联网体系。

标准架构则主要为整体的数据平台提供标准支撑，在感知层面会使设备产生不同环节之间的大量数据。这些数据往往来源与格式均不相同。如果没有完善的标准体系，数据之间将很难相互沟通与连接。因此为了解决数据之间的统一与通信，建立了统一的平台标准将促进数据的使用利用情况，为数据信息的深度挖掘提供准备与保障。泛在电力物联网的应用架构，主要用于保障整体电网的运行，提高能源的综合服务能力，并且通过经济的市场运营得到良好的能源生态体系。

3电力通信技术在泛在电力物联网的发展

泛在电力物联网是以通讯技术为基础发展而来的新型物联网体系，其构建的核心是满足电网能源系统的智能判断和自适应调节能力，这将提高能源的替代和利用能力。对于电力物联网来说，通讯技术是其核心的技术内容之一，也是实现万物互联基本的组成单元，凡在电力物联网可以保证不同类型的通讯网络进行相互的连接与反馈，当前电力通信技术的快速发展，泛在电力物联网必然将得到进一步的发展。

31电力通信基本原理

从 2G 通讯技术发展开始，移动通讯技术都以数字信号作为通讯的基础模式。对于 5G 通讯来说，也将以数字信号作为通讯的基础。简单来说，移动通讯的概念就是利用电磁波在空气中自由传播与通讯实现信号的传输。就其组成部件而言，主要包括有：信号发生器、 接收器、调制解调器等关键步骤单元。在空气中无限通讯必然将面对反射散射等各种传输情况，5G 通讯也不例外。5G 通讯相较于 4G 通信而言实现了巨大的飞跃。从提高传输信号的角度来说，主要包括三个方面内容：1扩展资源，增加了电磁波信号频率。2沿延拓定理，提升了频率的使用效率。3开发技术，物质密度更加密集。可实现频率资源多次重复使用，进而得到密度更高的异质网络连接。

32 5G通信基本特征

5G 通讯至少要包括以下 5 个基本特征：高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗。

1高速率。5g 通讯的速率主要包括有峰值速率，区域速率与边缘速率三个方面的指标。具体来讲，峰值速率指的是在好的条件下得到的速率。区域速率指的是通讯系统整体所保障的总速率。边缘速率是指差的 5%用户所得到的通讯速率。高速率的基本特征使得 5G 通讯技术将在物联系统中得到广泛的应用。

2高容量。相较于传统的通讯技术 5G 通讯将包括有更多的设备终端。这里不止只有手机，也包括有家用电器、各种穿戴设备等。这也为物联网的发展提供了巨大的物理支撑。

3高可靠性。电力通信可靠性是电力系统的首要保障。5G 通讯能够保障信息传输的整体可靠，为电力通讯提供可靠的技术保障。

4低时延。通常来讲，通信时延就是指信息在传输过程中所需要的时间。对于传统技术而言，由于时间影响很大。所以往往被忽视。在未来通信技术发展的情景下必然要求时延性更好的通讯方式，进而满足各种系统之间的协同配合与控制。

5低能耗。在传感器与通讯设备之间往往需要基本的电力供应。新的 5G 技术，将节约能源损耗，降低能源的浪费。

4安科瑞为国家电网2021泛在电力物联网建设提供解决方案

安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年，逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系，在“源（电源）-网（电网）-荷（负荷）-储（储能）”各个环节加大研发投入，已经形成“云（云平台）-管（有线/无线物联）-边（边缘计算）-端（终端设备）”的生态系统，参与泛在电力物联网建设，为国家电网建设“三型两网”提供解决方案，使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互，产生共享数据，从而为电网、发电、供应商、用户服务。

41云平台

安科瑞电气近年来已经陆续推出变电所运维云平台、能源管理云平台、智慧用电云平台、环保用电监管云平台、充电桩（电动 汽车 /自行车）运营管理云平台、预付费管理云平台等云平台解决方案等解决方案，并已经广泛应用在多地国网公司用户端业务、环保部门、安监部门、住建部门等。

411变电所运维云平台

据统计全国高供高计的工商业用户数量达到200多万户，规模巨大，但是大部分日常的运行维护工作比较传统，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险预防薄弱等问题。国网公司和众多电力运维公司正在抢占这块巨大的市场，这是一个千亿级别的市场。

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据，包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

412能源管理云平台

Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业，如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等，可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。

平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。

413环保用电监管云平台

近年来我们的环境质量有了很大的改善，这都归功于国家层面对环保的重视和环保部门的有力监察执法。安科瑞针对环保监察的痛点研发了环保用电监管系统解决方案，助力环保部门坚决打赢蓝天碧水保卫战。

Acrelcloud-3000环保用电监管平台主要为环保监察部门和产污排污企业服务，为环保部门提供在线监管和执法依据，为生产企业提供设备运行监控和产污排污数据记录。

平台采集生产企业总用电量、生产用电和治污设备用电量，进行关联分析，及时给出环保设备异常运行信号或企业异常生产信号，实现全过程防控。前端设备采用不停电免接线方案采集用电数据，经LORA无线上传到环保数据网关，再通过4G上传平台服务器或县、市、省级环保平台。各地环保部门通过污染防治设施用电实时监控，实现对排污企业生产运行无死角、全流程监控，达到变人防为信息化技防，从事后处罚到介入式执法，扭转传统依靠人力、经验进行现场核查的状态，为环保监管开辟更加切实、有效的监管方式，形成长效机制。

414智慧用电云平台

据应急管理部网站数据，2016~2018年期间因为电气原因导致的火灾占总数的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全国共接报火灾237万起，因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的百分之三十四，较大和重大火灾事故中，电气火灾的比例更高。国务院、公安部消防局以及各省市自治区直辖市纷纷出台文件推广智慧用电，从源头上预防电气火灾的发生，现用电管理平台已在九小场所、三合一场所、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等人员密集场所广泛开展。

安科瑞Acrelcloud-6000用电管理云平台对电气引发火灾的主要因素（线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压）进行不间断的数据跟踪与统计分析，通过2G/NB-IOT/4G方式采集现场数据，实时发现电气线路和用电设备存在的隐患（如：线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等）并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警，有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度，并支持巡检记录和派单 *** 作，提供隐患分析报告，实时评估企业用电状态。

415电动 汽车 /电瓶车充电桩运营管理云平台

电动 汽车 现已成为广泛使用的绿色能源交通工具，Acrelcloud-9000充电桩运营管理云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动 汽车 的充电过程。充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网，配合加密技术和秘钥分发技术，基于TCP/IP的数据交互协议，与云端进行直连。

电动自行车数量越来越多，解决了老百姓短距离出行问题，但是和电动自行车相关的和火灾事故新闻也屡见不鲜，有逐年增长的趋势，给 社会 带来了很大的损失，成为人民生命和财产的一个隐患。基于电动自行车火灾的危害和特点，各级政府部门发文对电动自行车火灾的整治都放在规范停放和充电行为上。安科瑞Acrelcloud-9500充电桩运营管理云平台，针对电动自行车火灾治理提供充电管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案，解决充电难、管理难和收费难的问题，可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。

416物业小区预付费管理云平台

安科瑞远程预付费系统可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业，学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务 *** 作，在线支付，总部财务扎口等。目前Acrelcloud-3000预付费管理系统已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年，适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理，或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电管控系统。

42有线/无线物联

安科瑞根据多年来的项目经验，结合用户实际需求，开发了各类有线、区域无线、广域无线通讯产品，包括网关和终端设备。支持RS485、以太网、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多种通讯方式，随着5G建设步伐的加快，未来将会有越来越多的通讯方式融入产品，服务于泛在电力物联网建设。

43边缘计算

安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关，采用嵌入式系统和边缘计算技术，现场采集和存储终端设备数据，并根据云平台的需要，采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常报警触发逻辑均在网关就地设置，网络故障时数据存储在本地，网络恢复后补传数据，断点续传，提高数据可靠性。

44终端设备

针对泛在电力物联网的建设，安科瑞陆续推出多款物联网仪表，应用在不同场合以满足不同需求，2019年全年各类终端仪表出货量超过185万台。

45安科瑞产品在泛在电力物联网的应用

近两年来，安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设，提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品，各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套，并且根据用户需求不断完善产品功能，这些项目就是未来泛在电力物联网的一部分。

“能源互联网的春天到了，因其所能，它必将成为充满活力的新型能源业态。”尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音，但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来，融入能源互联网基础建设的方方面面。

5电力通信与泛在电力物联网建设的展望

51 通信电力网网络间的优化发展

52 多元化的商业模式

随着电力通技术在泛在电力物联网中的应用，将扩大整体电力系统的商业模式。新的商业模式必然会随着市场条件而产生，这有利于解决电力系统长期以来传统商业模式的很多问题。其中实现个人与个人之间的能源交易将成为可能。随着电力通信技术将端对端通信技术实现为 P2P 的交易模式，降低整体交易的通讯成本，有利于泛在电力物联网系统的进一步发展与优化。

能源紧缺和环境恶化已经成为全球面临的最大问题，在中国，持续高速的经济增长的同时也引发了能源供应危机及环境严重污染等问题。节能减排、低碳环保不再只是一个社会的热点话题，更是我们未来的必经之路。

构建新型的能源管控模式

能源管控系统

广纳智慧能源管控系统解决方案是企业节能减排的有力工具，这个工具是为了适应新型企业节能机构模式而设计的。企业需要将原来分散的能源生产及管理人员进行精简，建立能源生产管控中心，在EMS系统的支持下，通过能源调度的扁平化在线管理来实现高效节能。由有经验的 *** 作人员通过信息化手段，对全厂的能源进行集中统一管理，减少中间环节，通过自动化手段提高效率、减人增效。从而构建新型的能源管控模式。

新型的能源管控模式的意义：

1、对能源系统采用分散控制和集中管理

针对能源工艺系统的分散性和能源管理要求的集中性特点，构建一套满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理的能源管理系统，使企业的能源管理水平适应企业战略发展的需要。

2、完善能源信息的采集、存储、管理和利用

完善的能源信息采集系统，便于获得第一手资料，实时掌握系统运行情况、及时采取调度措施，使系统尽可能运行在最佳状态，并将事故的影响降到最低。

3、减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系

在信息分析的基础上，实现能源监控和能源管理流程的优化与再造，也可以实现能源设备的档案信息、运行状况、停复役等自动化和无纸化管理。客观而有效的执行以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及时掌握真实的能耗情况，并提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。

4、减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率

企业的能源系统一般规模较大，结构比较复杂，区域纵横交错。传统的现场管理、运行值班和检维修管理的工作量大，成本高，这是构成企业能源系统成本的重要组成部分。能源管理中心系统的建设，将为企业的管理体制改革发挥重要的示范作用。系统的最终目标可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率。

5、加快能源系统的故障和异常处理，提高对全厂性能源事故的反应能力

能源调度人员可以通过系统迅速而全面的了解系统的运行状况，以及故障的影响程度等，以便及时采取相应的措施，限制故障范围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。这在能源系统非常规运行情况下特别有效。

6、通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境

通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解企业的能源需求和消耗状况，有效地减少废气、废水、废物等的排放，提高能源的利用率，并采用综合平衡和能源转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平。

物联网平台为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下连接海量设备，支撑设备数据采集上云；向上提供云端API，指令数据通过API调用下发至设备端，实现远程控制。

物联网平台也提供了其他增值能力，如设备管理、规则引擎、数据分析、边缘计算等，为各类IoT场景和行业开发者赋能。

如下是共享单车基于物联网平台的解决方案。
物联网平台提供边缘计算能力，支持在离设备最近的位置构建边缘计算节点处理设备数据。

在断网或弱网情况下，边缘计算可缓存设备数据，网络恢复后，自动将数据同步至云端。

提供多种业务逻辑的开发和运行框架，包括场景联动、函数计算和流式计算，各框架均支持云端开发、动态部署。

边缘计算能力允许在最靠近设备的地方构建边缘计算节点，过滤清洗设备数据，并将处理后的数据上传至云平台。
物联网应用可广泛应用于：智能生活、智能工业、智能楼宇、环境保护、农业水利、能源监控等环境。计算平台主要涉及：

开发者使用设备接入SDK，将非标设备转换成标准物模型，就近接入网关，从而实现设备的管理和控制。

设备连接到网关后，网关可以实现设备数据的采集、流转、存储、分析和上报设备数据至云端，同时网关提供规则引擎、函数计算引擎，方便场景编排和业务扩展。

设备数据上传云端后，可以结合云功能，如大数据、AI学习等，通过标准API接口，实现更多功能和应用。

物联网 (IoT) 设备必须连接互联网。通过连接到互联网，设备就能相互协作，以及与后端服务协同工作。互联网的基础网络协议是 TCP/IP。MQTT（Message Queue Telemetry Transport，消息队列遥测传输） 是基于 TCP/IP 协议栈而构建的，已成为 IoT 通信的标准。

可以看自己首先在哪里充值的会员，然后点击同样的地方去进行查看即可。
智慧能源管理云平台是合众致达自主研发全新发布的一套根据互联网技术使用的能源管控系统。它利用对能耗设备的运行情况监控、设备维护及常见故障检测、运行管理方法，能耗数据统计及剖析，完成总体目标能源高效率，实现节能降耗。该系统软件广泛运用于大型商场、科技园区、企业工厂、小区、置业物业、酒店、商铺、学校、公寓等各场景。
智慧能源管理云平台根该体系根据对用户的水、电、气、冷发热量等各种各样能耗开展远程监控和能耗等级分析，提升能源提供稳定性和高效率，协助客户完成节能降耗。与此同时根据Web网页访问作用，为使用者给予垂直化、数字化和智能化系统能源服务管理。
用户获益
1、实时监控系统能源设备，确保设备运行安全性。
2、全方位把握能耗数据信息，提升能耗管理能力。
3、降低运行管理方法阶段，提升能源应用高效率。
4、减少能源运行成本费，提升公司经济收益。
5、提升能源应用构造，节省能源改进自然环境。
6、垂直化办公室、网络化管理、智能化系统服务项目。
功能特点
互联网技术能源管理系统作用由能耗监测系统、智能化付费系统、水电管理系统三个分控制模块构成。
云服务器层
智慧能源管理云平台给予安全可靠平稳、完善稳定的云主机，完成客户能源数据信息网络备份和数据分析，协助客户完成垂直化、数字化、智能化系统。
通信层
通信层的首要目标是搜集当地的各种各样信息，并将信息根据以太网接口上发送给管理人员，完成当场设备的监控、精确测量和 *** 纵等作用。
设备层
设备层由智能电表、智能水表、气表、冷热计量表及其其他能耗监管设备构成。

为保障“十三五”末期，严格落实发改委、市节能中心2019年提出《关于加快推进重点用能单位能耗在线监测系统建设的通知》的要求，天津市重点用能单位基本建成接入端系统并上传监测数据，重点用能单位通过接入端系统建设，为加强能源日常监控管理、开展能源审计、能效对标、能源计量审查、节能改造等提供技术支撑：为加强智慧能源建设、实现能源梯级利用、查找薄弱点和问题点、找准挖潜点和整改点、制定提升点和突破点提供服务支撑。

通过计量仪表、工控系统等采集、汇总本单位能耗数据，将能原消费数据准确、完整、及时接入到市级平台。接入端系统要通过网闸、防火墙、隔离等安全措施，确保内部系统安全和数据安全，要具备远程升级维保、一端多传、接收市级平台推送信息和用能单位自身能源管理所需的功能，将接入端系统的日常维护和设备更换等计入企业成本，确保系统数据上传的连续性、真实性，保障系统安全稳定运行。

目前有不少企业开始响应政府号召，开展能源管理系统建设。但是所采用的传统能耗管理系统仍存在许多缺点，主要表现为：

(1) 企业号召员工节约用电，但是员工的习惯一时难以改变，在管理上容易出现效率低下，单单靠提高员工的节能意识，见效缓慢。

(2) 对于用能设备无法做到实时感知，设备的运行状态不能实时掌握，仅仅依靠维护人员进行巡视，不仅需要投入大量的人力物力，还存在信息更新不及时，效率低下等问题。

(3) 多种种类的能源无法做到统一集中的监管，各类能管系统之间数据不互通，无法检测到厂区整体的用能全貌。

(4) 仅仅有数据的收集，不能够合理的对数据进行分析，处理。不能及时发现用能异常情况，也无法挖掘用能潜力，无法做到帮助企业及时调整用能措施。

充分融合互联网思维，广泛应用大云物移智新技术，推进企业内部完善能源计量体系，强化互联网与节能工作深度融合，提高企业内部各能源管理精细化信息水平。

整个能源管理系统，分为上层用于监控、管理的系统以及下层用于现场采集、监控的系统。具体包括：

1）集成分散至其他系统的能耗数据，细化设备的能耗计量；

2）建立能源数据自动采集网络，实现能耗数据（电、气、热）实时监测，减少人工投入、提高数据的准确性和实时性；

3）监测能源质量和利用效率，对能耗和能效异常自动预警和溯源；

4）监测重点耗能设备工艺参数，运行状态，实现对设备运行的精细化管理；

5）分析能效水平，为挖掘节能潜力指明方向和提供数据支撑；

6）对比工序能耗，实现工序的能耗精细化管理和绩效管理；

7）分类汇总能耗数据、自动生成能耗报表、财务报表,实现能耗精确统计与高效报表。

8）企业能耗在线监测数据传送到天津市重点用能单位能耗在线监测平台上。

设备的性能、外型安装尺寸及技术要求均符合国家标准（GB），设备部分机械尺寸、公差符合国际标准化委员会标准（ISO）。未列标准参见相应的GB、DL、IEC标准。

Ø DL/T 621-1997 交流电气装置的接地

Ø GB 50217-2018 电力工程电缆设计规范

Ø DL 476-2012 电力系统实时数据通信应用层协议

Ø DL/T 5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程

Ø ANSI/NEMA ICS4 工业控制设备和系统的端子排

Ø ANSI/NEMA ICS6 工业控制设备和系统的外壳

Ø GB 4943 信息技术设备

Ø GB 9254 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法

Ø GB 12325 电能质量 供电电压偏差

Ø GB/T 19582 基于Modbus协议的工业自动化网络协议规范

Ø GB/T 20279 信息安全技术 网络和终端隔离产品安全技术要求

Ø GB/T 29871-2013 能源计量仪表通用数据接口技术协议

Ø GB/T 29872-2013 工业企业能源计量数据集中采集终端通用技术条件

Ø GB/T 309761 工业控制系统信息安全 第1部分 评估规范

Ø GB/T 309762 工业控制系统信息安全 第2部分 验收规范

Ø CJ/T 188 用计量仪表数据传输技术条件

Ø DL/T 645 多功能电能表通信协议

Ø NHJC-04 重点用能单位能耗在线监测系统端设备接口协议规范

引用标准说明：

系统采用的所有设备及备品备件的设计、制造、检查、试验及特性都遵照最新版IEC标准和中国国家标准（GB标准）及国家电力行业标准（DL标准）等。所有标准都是最新版本，如标准间出现矛盾时，则按最高标准执行或可按双方商定的标准执行。若国家标准与行业标准不一致，以要求高的标准为准；且本技术方案中未列出的，或本技术方案与相关标准有冲突的，也以要求高的标准为准。

系统平台采用云瑞科技打造的综合能源智慧管理云平台，使用专有云部署，数据采集秒级、无点数限制；系统升级便利、扩展能力强；支持PC及移动APP端访问。同时具备与ERP、MES、WMS、PLM等信息系统集成能力。

数据采集平台采用国内或国际主流品牌采集软件对现场仪表、设

备进行数据

采集，保证数据采集的稳定性、准确性。

 能耗在线监测系统网络结构共由四层组成：
1）感知层

感知层以智能通讯管理机为核心，通过以太网的方式采集电站电度表、燃气表、蒸汽表环等设备能源数据以及生产车间PLC生产数据。蒸汽站以LORA无线通讯的形式将采集数据传到距离较近的燃气站内通讯管理机上。

通讯管理机为嵌入式系统，内置LINUX *** 作系统，工业级的设计标准，系统鲁棒性（强壮）足以保障站控层通讯的稳定运行。设备配置多串口和网口的接口模式，适合跟不同接口和总线的设备进行通讯连接。

2）传输层

传输层的数据传输有两种方式：有线或者无线。借助于光纤通道可以实现稳定可靠的有线传输，如果在不具备有线传输的情况下，可以利用LORA无线网络，实现便捷的无线数据传输。

此项目借助企业内局域网及外网的形式进行数据传输。

3）服务层

服务层汇总接收各个站点传输的各类数据，并对数据进行整理和归类分析，充分利用和发挥大数据运算和存储的优势，给用户提供强大的系统支持和丰富的功能应用。平台集成了各种监控和管理功能，并对能源消耗（用电量、用气量、用汽量等）数据做了智能分析等高级应用。

4）展示层

展示层通过工作站、手机APP等多种展现形式随时随地访问系统，对电站进行全面监控管理，实时查看生产设备的运行状况，电站各用能单位的用能情况及视频等图像信息监控，也可以通过平台进行任务派发、接收，人员调配等运维管理工作。
1．可视化看板功能

将生产能效水平、能耗水平、产量的波动情况可视化，同时可营造全员参与节能降耗的意识。
全厂能源看板（实时展示全厂能源消耗、能源成本、能耗区域占比、能效水平等指标）、车间看板（实时展示各车间能耗消耗、关键设备运行状态、运行效率、能耗水平等指标）、能源质量看板（实时监测用电负荷、视在功率、有功功率等质量参数曲线趋势）、生产告警看板（实时展示指标告警、工艺参数告警、通讯告警，月度告警事件统计）等。

2 数据采集管理

2个10kV电站、2个燃气站、一套二套厂房内各配置一台通讯管理机，通过RS-485通讯线、modbus通讯规约，采集电度表、燃气表、蒸汽计量表等设备的能耗数据及PLC设备生产数据，并传输到服务器，实现电站的能耗数据集中监控与分析。

3 能源监测

监测全厂能源流向及能源消耗情况，可按计量等级、按能源、按时间依次查看企业的能源消耗情况（能流图）。

远程实时监测：面向各类能源运维管理人员，远程实时监视各计量点监测参数的当前值，监测参数异常可提示报警提示，可关联查看监测参数的历史值，支持列表和计量网络图形式，支持分类分级管理。

远程自动抄表：向各类能源运维管理人员，自动生成远程抄表统计表，抄表周期可配置，远程抄表统计表支持单表显示和多表显示。

采集设备状态监测：面向各类能源运维管理人员或系统管理人员，以列表或采集网络图的形式实时数据采集设备的工作状态（正常、故障），有故障及时报警提示。

4 能源视图及能耗总览

通过全厂能源视图了解整个工厂的电、气等能源消耗情况，识别从工厂到车间的层级能源消耗分布，分层级展示能源消耗情况。

通过对日/月/年的能耗数据对能耗作出客观的评价。以友好的设计界面提供给能源管理的专业人员和运行管理专业人员使用，并从整体角度向企业能源管理中心系统管理人员提供一体化的安全保障机制和完善的基础管理平台。

5 能效分析

（1）能效分析

了解自定义时间内各类能源的使用趋势，以及能耗占比情况。

可从时间、能源类型、同比环比、成本、车间等多维度对能源情况进行统计报表及视图对比等。

（2）能源流向管理

绘制能源流向图，直观展示全厂一级、二级、三级能源的消耗负荷，可按时间、能源种类进行自定义查询。

通过能源流向图可以直观了解能源从厂区到车间具体能源流向，通过能源流向图可以直观了解工厂重点耗能系统，建设成公司用能地图，并可自由选择显示一种或多种介质。

（3）能耗峰谷平分析

将各线路用能按照尖、峰、平、谷时段进行分项计量，可以统计任意时间期间的能耗，并可进行逐日、逐周、逐月、逐季度、逐年汇总。

可按小时、日、月、年的方式查询能源消耗的环比、同比分析，以曲线图、柱图、环形图和表格等多种形式进行显示。车间能耗横纵向对比，发现存在的差异，找出潜在的节能空间；通过对比不同时段的同一或不同车间用能情况，可以统计不同时段能耗的差异。

6 移动端APP功能

系统支持通过移动终端手机APP进行即时访问，并通过手机APP接受现场异常告警信息、能源利用状况报告等，APP登陆用户数不受限。

按照“整体设计、分步实施、效率优先、确保安全”的原则思路，以提高供能可靠性、强化设备全寿命周期管理为主线，以生产精益化为重点，以技术管理创新为支撑，建立一套能耗在线监测系统，帮助企业加强各能源日常监控管理、能效对表等，同时还可对企业及各生产设备的集中监控，实现生产设备故障预警管理，提高供能可靠性,从而保障安全生产、高效生产，为企业用能优化、节能改造提供数据支撑。具体如下：

(1)采用信息化技术，实现能源实时在线计量，计量能源种类为：电能实现三级计量采集，天然气实现二级计量采集，蒸汽实现一级计量采集，经数据处理后，将生产用能源数据上传到天津市节能中心平台，满足发改委对高耗能企业能耗在线监测系统的基本要求。

(2)从生产的控制系统中采集关键数据，实现单位产品能耗、能源产品的主要控制参数的实时监控，并根据需要形成报表。

同时，系统可提供第三方接口，将企业能源消耗数据上传至天津节能中心。

云瑞科技综合能源管理云平台为企业管理者提供了一个能够定量衡量不同种类能源用能状况的标尺，采用基于规范化的能耗分项计量和监测结果进行行政监管，各单位用能情况一目了然，具有“公平、公正，公开”的效力。企业可以据此实施针对各个用能单位的规范化管理。

同时，企业管理者可以通过综合能源管理云平台了解企业的整体用能情况，通过“同比、环比，多路对比”等分析工具比较各单位的用能效产出比。了解企业用能趋势，明确企业节能方向。

最后通过综合能源管理云平台来督促各个用能单位的使用者，形成节约，高效的用能意识，针对全体员工进行正面的宣传和引导，达到节能的效果。

建议在使用IoT云服务时，选择优质的IoT云平台服务商以避免因技术或安全问题引起的风险。优质的IoT云平台服务商可以提供更可靠、更安全、可扩展和快速响应的技术支持和云服务，确保应用后续维护和客户售后保障的持续性和数据安全。
机智云作为全球领先的物联网开发和云服务平台，AIoT全栈（综合）物联网平台服务领导者，通过结合10+年的技术创新和应用实践，打造了5G+AIoT物联网技术平台，涵盖物联网、大数据和人工智能三大应用服务，能够为工业互联网、交通/新能源、智能农业、物流/运输、智慧家庭等行业提供智能化解决方案。
基于AIoT技术平台之上，机智云构建了完善的全栈AIoT云服务，通过采用微服务架构，能够在云端和边缘侧部署可自由组合的应用组件，其中包括设备接入服务、低代码固件开发、零代码APP开发、OTA服务、IoT数据服务、物联网卡管理等。并且依托边云智能协同，进一步实现IoT设备全生命周期全流程闭环管理，涵盖产品研发、连接管理、设备管理、数据采集、应用开发、数据分析决策、AI应用及预测维护、资产租赁等功能。
机智云AIoT云平台采用灵活的架构，支持公有云、私有云和混合云的部署，还提供横向扩展的能力，以支持设备量的不断增加和设备接入后逐步丰富的各类应用。平台遵循开放设计原则，让企业可以基于API接口进行二次开发，并通过平台开放API实现内外部经营管理系统（CRM/ERP等）的无缝连接。因此，建议需要IoT云服务的用户，可以考虑使用机智云。

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