EVMCS能耗監(jiān)測與計量管理系統(tǒng)介紹

一、系統(tǒng)概述

能耗監(jiān)測與計量管理系統(tǒng)是一種綜合性的能源管理工具，旨在對能源消耗情況進(jìn)行全面、精確的監(jiān)測、計量、分析以及管理。該系統(tǒng)整合了優(yōu)良的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和管理策略，以幫助企業(yè)、公共機構(gòu)和建筑物等實現(xiàn)能源的高效利用、成本控制和節(jié)能減排目標(biāo)。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

（一）數(shù)據(jù)采集層

1. 傳感器與計量設(shè)備

• 這是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭，包括各種類型的傳感器和計量儀表。對于電能計量，有智能電表可以精確測量電壓、電流、功率、電能等參數(shù)。水表用于測量水的流量，燃?xì)獗碛嬃咳細(xì)庥昧?，熱量表則用于記錄熱能的消耗。這些設(shè)備如同系統(tǒng)的眼睛和耳朵，實時感知能源的消耗情況。

• 例如，在一個工廠車間，每臺大型生產(chǎn)設(shè)備都配備有智能電表，能夠詳細(xì)記錄設(shè)備在運行過程中的電力消耗，為后續(xù)的能耗分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，在建筑物的供水管道上安裝水表，在供暖系統(tǒng)中安裝熱量表，確保對各種能源消耗的準(zhǔn)確計量。

2. 數(shù)據(jù)采集終端

• 數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)收集傳感器和計量設(shè)備的數(shù)據(jù)。它可以將分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，如格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)校驗和簡單的濾波操作。例如，去除由于電磁干擾等因素導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)點，將數(shù)據(jù)整理成統(tǒng)一的格式，以便后續(xù)的傳輸。

• 例如，在一個商業(yè)建筑中，各樓層的數(shù)據(jù)采集終端收集本樓層的水電能耗數(shù)據(jù)，將其整合后通過有線（如以太網(wǎng)）或無線（如 ZigBee）方式傳輸?shù)缴蠈酉到y(tǒng)。

（二）數(shù)據(jù)傳輸層

1. 通信網(wǎng)絡(luò)

• 系統(tǒng)采用多種通信方式來確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。在近距離、布線方便的環(huán)境下，通常采用有線通信，如以太網(wǎng)、RS - 485 等。以太網(wǎng)通信速度快、穩(wěn)定性高，適用于數(shù)據(jù)量較大的場所，如工業(yè)園區(qū)內(nèi)的廠房之間。RS - 485 通信則具有較強的抗干擾能力，常用于連接一些工業(yè)設(shè)備。

• 對于分布較廣、布線困難的區(qū)域，無線通信方式更為合適。例如，Wi - Fi、4G/5G、ZigBee 等無線通信技術(shù)可用于傳輸能耗數(shù)據(jù)。在一個校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，教學(xué)樓內(nèi)的數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)傳輸，而校園內(nèi)分散的路燈能耗數(shù)據(jù)則可以通過 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

2. 通信協(xié)議

• 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和兼容性，系統(tǒng)會使用特定的通信協(xié)議。常見的有 Modbus 協(xié)議，它在工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，能夠支持不同廠家的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信；還有 MQTT 協(xié)議，這是一種輕量級的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，適用于低帶寬、高延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能高效地傳輸能耗數(shù)據(jù)。

• 例如，在智能家居能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，智能設(shè)備通過 MQTT 協(xié)議將能耗數(shù)據(jù)發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到云端服務(wù)器進(jìn)行分析。

（三）數(shù)據(jù)處理與分析層

1. 數(shù)據(jù)處理服務(wù)器

• 數(shù)據(jù)處理服務(wù)器接收來自傳輸層的數(shù)據(jù)后，首先會對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗。這包括去除重復(fù)數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)和不完整的數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。然后，對清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，按照能源類型（如電、水、氣、熱）、區(qū)域（如不同的車間、樓層）、設(shè)備等進(jìn)行劃分，方便后續(xù)的查詢和分析。

• 例如，在一個醫(yī)院的能耗監(jiān)測與計量管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器會將門診樓、住院樓等不同區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)分別存儲，并且按照照明、空調(diào)、醫(yī)療設(shè)備等不同設(shè)備類型進(jìn)一步細(xì)分。

2. 數(shù)據(jù)分析模塊

• 這是系統(tǒng)的核心部分之一。數(shù)據(jù)分析模塊可以進(jìn)行多種分析，如能耗趨勢分析，通過對歷史能耗數(shù)據(jù)的挖掘，繪制出能源消耗隨時間變化的曲線，從而預(yù)測未來的能耗趨勢。能耗對比分析則可以比較不同設(shè)備、不同區(qū)域、不同時間段之間的能耗差異，找出能源浪費的環(huán)節(jié)。

• 例如，通過對比一家商場不同店鋪的能耗，發(fā)現(xiàn)某些店鋪的照明能耗明顯高于其他店鋪，進(jìn)一步調(diào)查可能發(fā)現(xiàn)是照明設(shè)備的功率設(shè)置不合理或者營業(yè)時間過長等原因?qū)е碌摹?/p>

（四）展示與應(yīng)用層

1. 監(jiān)控大屏

• 監(jiān)控大屏通常安裝在能源管理中心或相關(guān)管理部門的辦公場所，用于直觀地展示能源消耗的實時情況?？梢酝ㄟ^多種圖表形式，如柱狀圖展示不同區(qū)域的能耗對比，折線圖呈現(xiàn)能耗的動態(tài)變化趨勢，餅圖顯示各種能源類型的占比等。

• 例如，在一個城市的能源管理部門，可以通過監(jiān)控大屏看到各個區(qū)域的電力消耗情況，以熱力圖的形式展示高能耗區(qū)域和低能耗區(qū)域，方便管理人員快速定位能源消耗重點區(qū)域。

2. 管理軟件平臺

• 管理軟件平臺為不同級別的用戶提供操作界面。能源管理人員可以通過該平臺設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、查看詳細(xì)的能耗報告、進(jìn)行能源成本核算等。普通用戶可能只能查看自己部門或區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)。同時，平臺還可以提供節(jié)能策略推薦功能，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，為用戶提供針對性的節(jié)能建議。

• 例如，企業(yè)的能源管理人員可以通過管理軟件平臺生成月度或年度的能耗報表，分析能源成本占總成本的比例，并且根據(jù)平臺推薦的節(jié)能策略，如設(shè)備升級、優(yōu)化運行時間等，來降低能源成本。

三、系統(tǒng)功能

（一）實時監(jiān)測與計量功能

1. 系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取能源消耗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行精確計量。對于各種能源參數(shù)，如電力的功率、電量，水的流量、用水量等，都可以實時顯示和記錄。并且可以設(shè)置報警閾值，當(dāng)能源消耗數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的閾值時，及時發(fā)出警報，提醒管理人員進(jìn)行處理。

• 例如，當(dāng)某臺關(guān)鍵設(shè)備的電力消耗突然大幅增加時，系統(tǒng)會立即發(fā)出警報，管理人員可以快速判斷是設(shè)備故障還是生產(chǎn)流程異常導(dǎo)致的。

2. 同時，實時監(jiān)測還可以對能源的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，如電能質(zhì)量（電壓、頻率、諧波等）、水的質(zhì)量等。這對于一些對能源質(zhì)量要求較高的用戶，如精密電子制造企業(yè)，非常重要。

（二）能耗分析功能

1. 除了前面提到的能耗趨勢分析和對比分析外，系統(tǒng)還可以進(jìn)行能耗構(gòu)成分析。即分析能源消耗的主要構(gòu)成部分，如在工業(yè)企業(yè)中，確定生產(chǎn)設(shè)備、輔助設(shè)備、照明、空調(diào)等各部分能耗占總能耗的比例。

2. 基于這些分析，系統(tǒng)可以為用戶提供節(jié)能潛力評估。例如，通過評估發(fā)現(xiàn)企業(yè)的空調(diào)系統(tǒng)能耗占比較高，且通過與同行業(yè)優(yōu)良水平對比，存在較大的節(jié)能空間，系統(tǒng)可以建議用戶對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

（三）能源成本核算功能

1. 根據(jù)能源消耗數(shù)據(jù)和能源價格，系統(tǒng)可以自動計算能源成本。并且可以按照不同的維度進(jìn)行成本核算，如按照部門、設(shè)備、項目等。例如，在一個商業(yè)建筑中，可以分別計算出每個租戶的能源成本，為租金調(diào)整或能源費用分?jǐn)偺峁┮罁?jù)。

2. 同時，系統(tǒng)還可以進(jìn)行成本預(yù)測，結(jié)合能耗趨勢分析和能源價格變化趨勢，預(yù)測未來的能源成本，幫助用戶提前做好預(yù)算和成本控制。

四、應(yīng)用場景

1. 工業(yè)領(lǐng)域

• 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，能耗監(jiān)測與計量管理系統(tǒng)可以幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高能源利用效率。例如，鋼鐵企業(yè)可以通過系統(tǒng)監(jiān)測高爐、軋機等大型設(shè)備的能耗情況，合理安排生產(chǎn)計劃，降低能源消耗。同時，通過分析不同車間的能耗差異，發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力較大的環(huán)節(jié)，進(jìn)行針對性的節(jié)能改造。

2. 商業(yè)建筑領(lǐng)域

• 對于寫字樓、商場、酒店等商業(yè)建筑，系統(tǒng)可以用于控制建筑能耗。如通過監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)的運行情況，根據(jù)室內(nèi)外溫度、人員密度等因素，自動調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度和風(fēng)速，達(dá)到節(jié)能的目的。還可以通過系統(tǒng)為租戶提供透明的能源賬單，促進(jìn)租戶的節(jié)能意識。

3. 公共機構(gòu)領(lǐng)域

• 學(xué)校、醫(yī)院、政府機關(guān)等公共機構(gòu)也可以利用能耗監(jiān)測與計量管理系統(tǒng)。例如，學(xué)校可以通過系統(tǒng)監(jiān)測教室、實驗室等場所的能耗情況，開展節(jié)能減排教育活動，同時降低辦學(xué)成本。醫(yī)院可以通過系統(tǒng)優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備的運行時間，降低能源消耗，同時確保醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量。

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