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安科瑞陈伟 acrelchenwei 在如今，以互联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一轮科技革命和产业变革发展迅速，数字经济发展呈现蓬勃的势头。为实现对城市轨道交通用能设备进行数字赋能，有效控制城市轨道交通运营生产成本，需对供电系统、供水系统、通风空调系统、照明系统等设备的能耗进行数据采集、监测、分析，并实时掌控现场设备的能耗数据，通过相关监控平台进行动态分析，以实现城市轨道交通的智能化、数字化、精细化的管理。 能耗监管平台是一套完整的针对轨道交通运营单位的能源消耗进行监测与综合管理的系统平台，其设计遵循下列原则： 1）城市轨道交通综合监控系统的能耗管理功能，需考虑与既有能耗管理系统互联互通，实现全线统一的能源管理，并能够对本车站的能耗进行分类、分项、分户计量，并向综合监控系统上传各类能耗数据。 2）能耗管理系统对本车站主要用电负荷、用水情况分类统计分析，根据各用电负荷特点，对各种用能设备进行节能管理分析及预留节能控制功能。 3）能耗管理系统可作为本车站管理层的分析、决策使用的工具，也能作为各用电、用水单位的考核工具。 4）电力监控系统的各类电力仪表信息纳入能耗管理系统，能耗管理系统集成于综合监控系统，由综合监控系统实现车站级界面显示。 5）以地铁车站为计量单位，实现车站用电、用水的总计量，同时实现用电分项计量，对各计量回路实现三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、有功和无功电度、频率等电力参数的实时监测。 3、系统网络架构组成 城市轨道交通能耗管理系统由线路级、车站级、现场级三层网络架构组成，如图1所示为系统架构组成。 线路级系统设置于各线路的控制系统内，综合监控系统实现监控，是整个能耗管理平台进行数据交换的重要节点，能提供能耗管理系统实时运行界面和历史数据查询服务。主要硬件设备有服务器、工作站、存储设备以及通信网络设备等，用于现场能耗数据的处理、存储以及通信。 车站级系统主要设置于各车站、车辆段基地的变电所内及环控电控室内，该系统集成在综合监控系统中，对现场环控系统的通风空调系统及水系统进行联动节能监视，并采集供电系统、动力照明系统、环控系统等用能数据，经综合监控系统提供的传输通道，上传至综合监控系统服务器，实现对本站车站级监视功能，并在综合监控界面进行可视化展示，主要硬件由能耗管理系统工作站、综合监控通信服务器、交换机、打印机等设备组成。 现场级系统设置于能源管理设备房内，对现场设备以组网的方式进行网络能耗数据进行采集、存储、计算等处理，主要硬件由多功能表（水表、电表等）、串口服务器及相互间的通信网络组成，多功能表通过双绞线构成的现场通信总线与综合监控系统串口服务器实现双向通信。 4、系统软件架构组成及功能 能耗管理系统软件负责实时监视轨道交通现场能耗运行情况，并可对能耗数据（水、电）、各类电力参数进行统计分析。为保证能耗参数监视的实时性，能耗软件人机界面设计采用C/S 架构，系统软件架构自下而上为数据采集层、数据存储层、基础服务层、应用层和数据展示层，如图2所示为能耗管理系统软件组成及功能。 
图1能耗管理系统架构 数据采集层 采集层主要是应用各类传感器（温湿度、二氧化碳等传感器）、智能仪表（水表、电表等）、节能终端等设备进行对能耗数据的自动采集，对于不具备自动采集的计量数据，可通过人工定期录入的方式采集。主要包括：通过底层智能仪表进行自动采集的数据，包括用电量、用水量、空调机组送风冷 / 热量等。通过OPC或其他标准接口获取的数据，包括车站内乘客流量信息等。通过接口手动录入的数据，包括站厅站台内面积、列车营运时间、能源单价等。 数据存储层 数据存储层主要是基于数据挖掘技术，采集的数据存储至实时数据库，实时数据库根据预先建立的环控系统、照明系统、动力照明系统能效评估模型，供能耗管理系统进行数据分析评估，并对主要耗能设备（如；通风空调系统）的运行状态和效率进行动态监管，实时评估能源利用效率，在线挖掘节能空间，为运营单位优化提供建议和依据。 基础服务层 基础服务层主要提供实时数据抽取及校验、数据报表定时生成、权限分配管理、系统配置、计量仪表管理等各种基础服务，能提供设置多级限值超限告警，并可按预设策略进行控制，为软件系统各业务模块提供基础支撑。 应用层 该层主要包含实时监测系统、能耗统计分析系统、能耗公示系统以及移动端能耗管理系统，满足能耗监测、统计、分析等应用需求。可以根据本线路的相关数据（客流人次、运营公里数、建筑面积、空调通风面积等）建立线路能效评估指标体系，可通过Web实时查看树状结构的指标体系，并且能够对各类能源在使用过程中的重要环节提供能源平衡统计分析，实现能源损耗的超标自动提示与告警实时预警，为节能审计管理人员提供有关地铁线路的能耗数据统计结果汇总和分析结论，自动生成综合能效评估报告，辅助管理人员制定进一步的能源运行管理策略。 数据展示层 该层是人机对话的窗口，并基于地理导航图，逐级展示地铁全线、车站/区间/车辆段、建筑楼层（如站厅层、站台层）、设备系统（如通风空调、屏蔽门、扶梯提升）的分类能源实时用能信息。可以以数据、表格、曲线、饼图、动画等形式展示，方便管理人员直观了解当前监测对象的能耗消耗量、能耗变化趋势、区域用能分布情况，以便管理者做出科学决策。同时，该层可以以工作站电脑、手机、平板、大屏为载体显示终端，针对车站值班人员、运营维护人员、运营管理人员等不同类型用户的需求及权限，配置相应功能界面。 
图2能耗管理系统软件组成及功能 5、系统接口与应用 城市轨道交通综合监控能耗管理系统与供电专业、动照专业、给排水专业等系统，按照双方约定好的数据格式，如：Modbus、Modbus-RTU或Profbus DP协议等格式，向其提供能耗数据及通道检测，并根据能耗管理系统收集的能耗信息，进行能耗数据整理与分析。 与供电系统接口应用 与电能质量管理系统的接口应用 综合监控能耗管理系统与供电系统的电能质量管理系统的接口，其接口位置位于车站/变电所控制室供电系统电能质量管理系统主机通信接口处，接口类型为光纤以太网，如图3所示。通过电能质量检测系统交换机接入到综合监控系统通信服务器中，读取开关柜内能耗信息，其中智能电力仪表根据应用场所的电压等级、回路用途和功能进行配置，详细用途及功能如表1所示。 表1电量计量装置配置 
与动照系统接口 综合监控能耗管理系统与动照系统的接口，其接口位置位于每端通风空调电控柜能耗子系统主机通信接口处，接口类型为RS485或以太网，如图4所示。通过车站两端通风空调电控柜内交换机，读取车站通风空调电控柜的能耗信息，如：三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电度、谐波等多项电能参数的实时测量，并在人机界面上进行存储及显示，详细用途及功能如表2所示。 
图3综合监控系统与电能质量管理系统的接口 
图4综合监控系统与动照系统的接口 
图5综合监控系统与给排水系统接口 表2动照系统用途功能 
与给排水系统接口 能耗管理系统具备给排水系统监控及节能运行的功能，接口类型为RS485，如图5所示。针对不同被控对象特点提供相应的监控及节能运行方案，通过对各种环境参数进行检测及各个能耗设备，包括但不限于：制冷机组、分水器、集水器、冷却塔风机的能耗计量及统计分析，详细用途及功能如表3所示。 表3给排水系统用途功能 
6、安科瑞企业能源管控系统概述 安科瑞企业能源管控系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。 7、应用场所 钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造、机电设备、电器产品、工器具制造等离散制造业。 8、系统结构 现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。 系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。 现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。 网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。 平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。 平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下： 
9、系统功能 平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。 9.1平台登录在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。 
9.2大屏展示用户登录成功之后进入大屏展示页面，展示企业及各区域的能耗折标、产值、异常、排名、占比、通讯情况，点击区域展示该区域的分类能耗、产值等相关信息。 
9.3首页 首页展示峰谷平用电、变压器情况、年能耗趋势、单耗趋势、分类能耗等企业级统计数据。
9.4数据监控对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快的掌握点位的报警，并为企业削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。
9.5视频监控接入摄像头，实时掌控企业内实际情况。
9.6变压器监控展示各电压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出更好的运行模式。根据运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。
9.7仪表实时监控展示各个水电气仪表的实时参数变化，以曲线图的方式展示。
9.8能源中控将所有有关能源的能源参数集中在一个看板中，能从多个维度对比分析，实现各个产业线的对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。
9.9用能统计从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。
9.10成本分析统计各个监测节点（工厂、车间）的当年、季度、月、周、日各类能源消耗费用，其中电包括峰电量、峰电费、谷电量、谷电费以及平均电量和平均电费。
9.11产品单耗统计与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。同时将产品单耗与行业/国家/国际指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。
9.12绩效分析对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年、指定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力，评定能源消耗是否合理。
9.13运行监测系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。
9.14自定义能耗报表用户可通过自定义报表头与列，灵活生产各种报表，查看企业各个节点的能耗，单耗，成本，综合能耗等信息，并同比、环比报表，支持导出报表。
9.15同比、环比提供能耗成本的图形对比分析，包括分时段（日、月、年）的同比、环比分析，分类、分时段、分项（地点、机构、设备）统计图形对比分析（柱状图、饼图、堆积图等）。
同比
环比 9.16分析报告以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行仔细的统计分析，让用户更加了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。
城市轨道交通能耗管理系统的应用，实现了轨道交通各系统之间的信息互联与资源共享。通过实时的跟踪、监控节能措施的实施效果，以数据说话。通过各类用电分析和节能效果评估报表客观、准确了解情况，及时发现可能出现的新问题并找到合理的解决措施，不断完善解决方案或提出新的解决方案，以提升城市轨道交通运营单位的节能管理水平，实现运营单位节能管理工作的持续改进并达到规划的节能效果。
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