摘要：為加強能耗管理，改變人工抄表的現狀，柴里煤礦利用信息化技術、網絡技術、數據庫實時技術，

建立了能耗在線監測平臺，對能源介質的生產、輸送和消耗及供能、用能設備狀態進行動態監控和數字化管理，通過實施運行，實現了能源的科學調度，能損隱患及時排查，規避了用能浪費，具有較高的推廣應用價值。

關鍵詞:能耗在線；物聯網；節能降耗；智慧礦山

0引言

目前柴里煤礦能耗管理仍然依靠較為傳統的人工操作方式，這種方式不僅速度慢，而且極易產生

誤差，同時無法對數據進行動態分析、動態預警、對標管理，只能事后控制，已經無法滿足該礦自身

對能耗管理的需要。

柴里煤礦年綜合能源消費量16000t標準煤，屬于國家重點用能單位，耗電4725萬kW•h，耗蒸

汽293478萬t，耗水21.89萬t，年折合價值分別達到2646萬元、1681萬元、32.84萬元。按照國家能源戰略和《節約能源法》及國家發展改革委發布的《重點用能單位節能管理辦法》的要求，作為重

點用能單位，必須加強節能管理，提高能源利用效率，控制能源消費總量，促進生態文明建設。為達

到上述目標，必須積極推進能源在線系統平臺建設。

1構建能耗在線監測平臺的總體思路及技術

1.1總體思路

該平臺利用目前比較先進的lora技術進行組網。lora是一種基于擴頻技術的遠距離低功耗廣域網無

線傳輸方式，屬于物聯網通信技術之一，它的大特點就是低功耗、遠距離，可以有效地抗擊干擾并實現加密。軟件開發采用Java語言進行設計，后臺數據庫采用Oracle存儲，整個系統采用B/S架構。該平臺利用物聯網技術，結合自動采集、信息化管理、數據分析等現代化手段，構建適應柴里煤礦實際需要的能耗在線監測系統，并組織實施，從而逐步提升柴里煤礦能耗管理水平。

1.2流程實現及主要架構

整個系統平臺劃分為三個層級：層級為能效數據采集層，第二層級為網絡通信層，第三層級為中心管理層。能效數據采集層是對各種用能設備進行能耗數據在線監測，包括對耗水、耗電、耗汽等信息參數進行采集。網絡傳輸層是通過網絡通信方式，將現場采集到的各類參數數據傳送到數據采集服務器。中心管理層由路由器、數據庫服務器、數據采集服務器、WEB服務器等設備組成。系統通過對柴里煤礦的整體用能信息處理、分析和展現，可以動態了解當前的能耗和生產情況，并客觀地做出更好的能源管理決策、管理和調度，建立一種高效落實的生產能源管理體系。

1.3系統軟件設計思想及技術

根據能源管理系統實時性、分布式計算，以及與其他子系統互聯的要求，采用了開放分布式的設計思想，采用IEC61970CIM/CIS，面向柴里煤礦電、水、蒸汽等能源介質，對計量數據統一采集、處理、管理，并預留擴展功能，實現了基于Internet的遠程維護和網上瀏覽功能，為礦井能源管理實現全面信息化提供一套先進的、開放的、可擴展的、可靠的管理平臺，并在此平臺上支持對礦井各種能源數據的分析應用。

2構建能耗在線監測平臺數據采集系統

2.1硬件設施

按照用能單位能源計量器具配備和管理要求，該平臺的電氣計量設施設備全部采用新國網規范

的國網表，精度為0.5s級。該類型計量設備具有計量準確性高、數據格式符合國網規范等優點。用水

設施采用外夾式超聲波水表，該類型水表具有不需要切割原來的管道、不會對生產生活造成停水、安

裝方便快捷、計量準確等特點。蒸汽數據采用隔離器將三路輸入信號一分為二，新增二次表計的方式，

該方式不會對原來表的使用造成影響。

2.2通訊與組網技術

該通信系統基于Lora技術進行組網，實現各類參數與命令的下達、數據的采集及上傳，主要由通

信基站、計算機終端、集成通信模塊的用戶設備、具備通信功能的用戶設備等組成，如圖1。系統采用了分時間片的組網方式，解決了無線串口收發模塊可以一發多收，不能同時多發一收的障礙。如圖2，這種組網方式是先由主機發起廣播時間，從機收到后，首先校對并同步本地時間，然后根據配置的編號進行陸續上傳，從而實現多發一收的功能。這種組網方式收發數據節約大量時間，并且能夠防止同時收發造成的系統沖突。

3構建能耗在線監測平臺數據監測終端

3.1監測系統

所有電、水、蒸汽等計量設備的數據傳輸采用全新的基于Lora技術的無線模塊來完成。該技術是

一種低功耗局域網無限標準，改變了計量設備的有線數據傳輸方式，每一處采集點采集到的數據匯總到lora無線模塊，而后，此模塊以lora協議將數據傳輸至服務器端的無線接收模塊，接收模塊再將數據送至數據集中器。該設備替代了本該在每個采集點放置的數據集中器，并且省去很多的485通訊線等輔材及潛在的施工工時，在保證數據穩定的情況下，數據質量達到了項目要求。該方案的實施，一是極大地降低了成本，由于本項目表計眾多，位置復雜，舊表走線復雜，安裝分散，無線模塊在不改變舊表通訊線走線的情況下直接將數據送至服務器，可以節約大量成本；二是縮短了施工時間，確保了該項目如期完成并通過上級主管部門驗收；三是極大地避免了重復施工問題和很多潛在的施工安全隱患。

3.2通信設計

本系統組網通信主要是有線485方式和無線Lora方式，通信方式為RTU，通訊協議為MODBUS，確?？梢詫崿F點對點通信和點（基站）對多（模塊）通信。

4構建能耗在線監測平臺信息管理系統

4.1軟件功能設計

能源在線監測系統平臺總體架構遵循SOA設計理念，采用多層分布式體系架構，在具體實現技術的選擇上，針對本項目的功能需求，系統采用C++和JAVA混合的技術路線。其中系統的采集計算平臺主要面向采集設備，對于系統的性能、實時性、穩定性和可靠性要求較高，采用C++技術實現；系統中的數據應用主要面向操作人員實現管理分析功能，對于系統的易用性、易維護性和功能的可擴展性要求較高，采用JavaEE技術實現。

4.2軟件系統功能特點

4.2.1能耗在線監測系統功能

通過采集安裝在現場的各種智能表計、DCS/ERP等系統提供的能耗數據、生產過程數據、設備狀態數據、質量數據等，上送至系統主站中，包含電、水、汽、熱等能源數據的采集和手工補錄、集中器電表等設備的運行狀態、越限告警、異常告警等。

4.2.2實時監測功能

可根據實際配電系統組態模擬高壓系統圖、低壓線路圖，對高壓、低壓回路進行實時監控，監測

電度、電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因素等參數。

4.2.3能源數據的分析功能

通過對不同對象的數據及趨勢曲線分析，有助于管理者了解各個能源系統的工作狀態，并迅速做出決策。

4.2.4能耗報警管理功能

通過能耗分析系統智能感知，將能耗異常（用能定額超標、待機能耗、夜間常流水等）通知相關責任人。

4.2.5報表打印功能

該系統不單能夠實現標準模板的打印，同時可以實現自定義數據功能?？蛻艨梢詫Ω黝悎蟊磉M行自定義管理、顯示，并能夠實現全圖形、全漢化的顯示和打印功能，人機界面較好。系統采用交互式、多窗口技術，可以方便快捷進行窗口調用。

4.2.6后臺管理功能

包含檔案維護、權限管理、設備管理等功能。

5實施效果

能耗在線監測平臺在柴里煤礦實現自動化操作以來，不僅減少人工投入，還大大提高數據的時效性和準確性，據測算，每年可節省電、汽、水抄錄、匯總等人工費用90余萬元。2020年綜合能耗6.02kgce/t，較去年同期（8.50kgce/t）下降2.48kgce/t，能源消費量5404tce，較去年同期（6380tce）下降976tce，初步測算節能效率達15%，節約能源消耗成本70余萬元。日常對水、電、蒸汽費用的消耗情況進行實時預警，有效地降低了各項成本費用的支出，合計降低557.75萬元。

6Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

◆充電樁管理

通過物聯網技術，對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

7結論

該平臺的構建是利用信息技術推動節能降耗,是提升企業精細化管理水平的重要舉措，為企業準確把握和分析節能降耗發展趨勢,科學利用能源提供技術支撐，也為節能管理部門掌握、分析信息、研究節能改造和制定相關政策措施提供科學的依據。該平臺的構建在棗莊礦業集團公司范圍內屬，具有較高的推廣、應用價值。