1 概述
能源計量信息管理系統(tǒng)，是把分布在不同地點的多臺計量儀表進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)計量儀表的在線實時數(shù)據(jù)采集和管理[1]。系統(tǒng)的組成通常由計量檢測設備、數(shù)據(jù)集中器(分站)、用戶終端、管理服務器(主站)、管理軟件和網(wǎng)絡器件等構(gòu)成，具有能源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等能源計量功能，其輸出數(shù)據(jù)可用于能源統(tǒng)計與能源審計。
2 能源管理系統(tǒng)的設計及探究
2.1能源計量信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析
目前，中國各行業(yè)開發(fā)和使用的能源計量信息管理系統(tǒng)無統(tǒng)一規(guī)范標準。因為缺乏國家規(guī)范性的指導文件，企業(yè)按照自行需求進行設計和開發(fā)，能源計量管理系統(tǒng)模式較混亂。許多企業(yè)因為沒有相關(guān)標準或規(guī)范的指導而茫然。據(jù)浙江省醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)調(diào)查顯示，現(xiàn)階段企業(yè)在能源計量系統(tǒng)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能模塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與輸入輸出報表等多方面的不規(guī)范，使得企業(yè)在計量器具選擇、計量數(shù)據(jù)采集點設置的規(guī)范導致企業(yè)能計量與源平衡的不確定性。因為缺乏相關(guān)標準或規(guī)范，很多企業(yè)的能源計量管理系統(tǒng)輸出政府能源監(jiān)管部門的需要的各類申報報表(企業(yè)耗能設備一覽表、企業(yè)能源計量器具一覽表、能源工業(yè)企業(yè)能源購銷存表、能源消耗統(tǒng)計及分析報表、生產(chǎn)信息報表)，誤報和漏報的情況時有發(fā)生。這種政企不一致的狀況，使得政府能源監(jiān)管部門較難統(tǒng)一管理企業(yè)的能源統(tǒng)計與審計工作。本文就結(jié)合當前中國用能行業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)的特點，對系統(tǒng)的設計規(guī)范做一些淺層次的探討與研究。
2.2能源計量信息管理系統(tǒng)建設的一般要求和設計原則
2.2.1系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設計要求
在設計能源計量信息管理系統(tǒng)時，對設計硬件上要考慮企業(yè)的經(jīng)濟承受能力，逐步完善。同時，配備的計量器具必須要能在線檢定或校準；軟件設計要考慮**，給予必要的完善及升級的空間。
2.2.2確定現(xiàn)場能源計量檢測點設置與計量器具配置要求
(1)現(xiàn)場能源檢測點確定。用能單位能源計量信息管理系統(tǒng)，應能采集行業(yè)不同種類能源的數(shù)據(jù)。所稱能源數(shù)據(jù)，指煤炭、原油、電力、天然氣、焦炭、水、蒸汽等和其他直接或者通過加工、轉(zhuǎn)換、回收而取得有用能的各種資源[2]。
能源計量信息管理系統(tǒng)采集點的設置原則是以能夠準確和實時采集數(shù)據(jù)的作為計量檢測點，并且要考慮能滿足能源平衡、能源統(tǒng)計與審計要求[3]。具體數(shù)據(jù)采集范圍包括:
a)輸入用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質(zhì)；b)輸出用能單位、次級用能單位和用能設備的能源及載能工質(zhì)；c)用能單位、次級用能單位和用能設備使用(消耗)的能源及載能工質(zhì)；d)用能單位、次級用能單位和用能設備自產(chǎn)的能源及載能工質(zhì)；e)用能單位、次級用能單位和用能設備科回收利用的余能資源。
(2)計量器具配備率要求。
2.3合理選用現(xiàn)場能源計量器具
根據(jù)GB/T17167—2006標準要求，能源計量信息管理系統(tǒng)所選用的能源計量器具，要依據(jù)不同用能設備所耗的能源類型不同，而選用相應的計量器具。所選用的計量器具必須要能提供數(shù)計量據(jù)輸出接口。選用的計量器具除了保證精度要求，也要根據(jù)生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等條件的要求，進行選擇相適應的計量器具。
2.4能源管理信息系統(tǒng)主要功能模塊設計原則
(1)計量器具系統(tǒng)模塊。計量器具系統(tǒng)模塊的功能是能源計量管理系統(tǒng)與能源供應部門收費端計量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，實時監(jiān)控**計量和二級計量能源數(shù)據(jù)偏差，并將所采集計量數(shù)據(jù)形成對比圖，出現(xiàn)不合理偏差系統(tǒng)立即報警。系統(tǒng)對電能供應質(zhì)量進行實時監(jiān)控，并有報警提示和報警記錄。
(2)能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊。能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊的功能是自動采集各類能源計量點的實時瞬時量和累計量，采集周期在1分～24小時范圍內(nèi)可調(diào)。采集數(shù)據(jù)項目完全符合能源統(tǒng)計和能源計量管理部門的要求。
(3)采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊。采集數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢系統(tǒng)模塊應滿足實時傳輸?shù)囊螅紤]到數(shù)據(jù)傳送速度，有線傳輸200米以內(nèi)可采用雙絞線串口傳送，超過200米宜采用光纖以太網(wǎng)傳送，也可采用無線傳輸;各采集點數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C交互界面的時間不應超過1秒。數(shù)據(jù)輸出應滿足集中化管理的需要，可通過人機交互界面查詢到所有的能源計量數(shù)據(jù)輸出。能源數(shù)據(jù)中心服務器實時監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)一般要求保存不少于60天。
(4)數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模的功能是對能源消耗計量數(shù)據(jù)進行匯總，并按照系統(tǒng)設定各種能耗定額指標和節(jié)能量化指標計算分析，并自動形成對比分析圖表。超過指標系統(tǒng)立即報警提示。通過報警提示，企業(yè)能夠及時發(fā)現(xiàn)能源浪費現(xiàn)象和能源消耗異常情況，及時進行糾正與改進，及時有效控制能源消耗和能源成本開支。能耗定額指標和節(jié)能量化指標主要包括企業(yè)單位產(chǎn)值綜合能耗、單位產(chǎn)品綜合能耗、企業(yè)工業(yè)增加值綜合能耗、企業(yè)和車間能源消耗定額及用能設備單耗等。數(shù)據(jù)匯總和計算分析系統(tǒng)模塊功能能夠?qū)γ總€產(chǎn)品能源成本、每個車間能源成本和企業(yè)能源成本進行監(jiān)控和分析，并自動形成對比分析圖表，用能成本超過預定費用，系統(tǒng)立即報警提示。
(5)報表統(tǒng)計系統(tǒng)模塊。報表統(tǒng)計系統(tǒng)模塊功能是能夠根據(jù)政府、各級公司及分公司需要，自動導出所有的各類滿足政府能源統(tǒng)計與審計要求的用源申報報表(企業(yè)耗能設備一覽表、企業(yè)能源計量器具一覽表、能源工業(yè)企業(yè)能源購銷存表、能源消耗統(tǒng)計及分析報表、生產(chǎn)信息報表等)，能源統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)均能追溯到系統(tǒng)計量檢測記錄。
(6)企業(yè)、車間、設備能源管理系統(tǒng)模塊。企業(yè)、車間、設備能源管理系統(tǒng)模塊功能是實時監(jiān)控企業(yè)、車間、設備能源實時消耗量，監(jiān)控各項用能指標不超過定額指標。超過定額指標經(jīng)報警提示查找原因，及時進行改進。設備管理系統(tǒng)功能能對重點用能設備能耗狀況、負荷率、有效利用時間、開啟、停止時間等影響能源消耗的各項參數(shù)進行實時監(jiān)控，確保設備的高效、經(jīng)濟運行，減少設備的空載時間和能源浪費的地方。
2.5能源管理信息系統(tǒng)的**設計和維護原則
信息系統(tǒng)應做好防電磁干擾，采集信號線應采用屏蔽線，并禁止與強電信號線混敷;與信息系統(tǒng)相連的外網(wǎng)系統(tǒng)應做好防火墻等病毒隔離措施。用能單位應設系統(tǒng)維護人員負責能源計量信息系統(tǒng)的整體維護;各車間也應有專人負責每天不少于一次的儀表值和信息系統(tǒng)反饋值的一致性檢查，發(fā)現(xiàn)問題應及時通知系統(tǒng)維護人員。
2.6能源計量信息管理系統(tǒng)規(guī)范化工作成效
在上述研究的基礎上，2009年3月，浙江省標準化研究院聯(lián)合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，聯(lián)合制定了《醫(yī)藥化工行業(yè)能源計量信息系統(tǒng)》聯(lián)盟標準，建立了能源計量信息管理系統(tǒng)的統(tǒng)一的管理模式，實現(xiàn)能源計量管理標準化。通過近一年的標準實施表明，統(tǒng)一規(guī)范的能源計量管理系統(tǒng)進一步提高了工藝過程中的能源計量數(shù)據(jù)的分析和研究的正確必可靠性，為改進生產(chǎn)工藝，提高技改節(jié)能效益提供了科學的依據(jù)，真正發(fā)揮了能源計量數(shù)據(jù)的功效。其次應用能源管理的科學方法，結(jié)合計算機信息網(wǎng)絡技術(shù)，通過**計量，自動采集能源量值數(shù)據(jù)信息，對能耗數(shù)據(jù)進行計算匯總、圖形對比、經(jīng)濟分析、量化評價，控制能源消耗，節(jié)約了能源成本開支，提升企業(yè)能源管理水平。例如，浙江省重點試點企業(yè)上虞新和成生物化工有限公司發(fā)酵車間經(jīng)過對蒸汽消耗數(shù)據(jù)的分析，將**工藝由原來的間歇**改為連續(xù)**，使車間每月蒸汽消耗量下降30%。精餾車間強化循環(huán)水溫差管理，優(yōu)化了操作參數(shù)，耗汽量從原來6噸/小時下降為4.5噸/小時，循環(huán)水用量從910噸/小時下降到450噸/小時，使該車間每噸產(chǎn)品能源成本下降15%。通過考核，公司萬元增加值能耗同比下降14.6%。
為了扎實推進企業(yè)能源計量工作，將節(jié)能工作落到實處，我們對企業(yè)能源計量信息管理系統(tǒng)相關(guān)的設計規(guī)范和標準進行了初步的研究。Acrel（安科瑞）公司的Acrel-3000能源管理的提出，將能將成為企業(yè)能源在線實時監(jiān)測新興的解決方案。規(guī)范、有效、科學的能源計量信息管理系統(tǒng)不僅能規(guī)范企業(yè)能源計量與管理，也將進一步推動國家依法實施節(jié)能減排監(jiān)督管理。
3 Acrel-3000能源管理系統(tǒng)
3.1結(jié)構(gòu)
Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行于windows操作系統(tǒng)，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統(tǒng)。系統(tǒng)除了與本公司自主研發(fā)的儀表良好兼容外，還支持數(shù)百種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規(guī)約，如部頒CDT規(guī)約、POLLING、1801、101、DNP等電力規(guī)約。
按照國家對電能計量的相關(guān)要求，本系統(tǒng)對耗電量進行分項計量，包括：
1）照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設備用電。主要包括建筑物內(nèi)的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。
2）空調(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。
4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
1）照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設備用電。主要包括建筑物內(nèi)的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。
2）空調(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。
4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
3.2功能
前臺人機交互界面
設計適合客戶要求的交互界面；標準圖元庫，方便調(diào)用組合；實時數(shù)據(jù)采集和顯示；數(shù)據(jù)信息的自動邏輯計算和處理；設備參數(shù)遠程更改設定；合、分閘狀態(tài)顯示和強制操作。
曲線及報表管理設置
客戶要求的電參量的趨勢曲線；正/反向有/無功電度的歷史趨勢；設計滿足客戶需求的各種報表；自動生成電能計量的日、月、年報表；可根據(jù)常用的MS Excel設置模板并生成相應報表，使用戶輕松使用；查詢?nèi)我鈺r刻報表、顯示并打印。
后臺數(shù)據(jù)庫管理
應用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)庫；存儲指定年限或所有的數(shù)據(jù)信息；軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的動態(tài)鏈接庫；實時數(shù)據(jù)信息更新**可靠；支持C/S、B/S方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。
多級權(quán)限用戶管理
密碼登錄后臺，保證設置**；高權(quán)限對低權(quán)限管理，分級操作，各權(quán)限均具修改密碼功能。
通訊管理設置
各串口自主配置，操作方便；不同設備的通訊協(xié)議選擇；通訊波特率自主選擇；系統(tǒng)根據(jù)選擇結(jié)果自動對該前置機某端口所連各設備進行統(tǒng)一的遙控配置。
網(wǎng)絡功能
雙機熱備功能，支持雙機、雙網(wǎng)、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，配置簡單、方便。網(wǎng)絡上任意一臺機器可指定為I/O服務器（即前置機），網(wǎng)絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數(shù)據(jù)。
3.3軟件界面
數(shù)據(jù)采集
可采集和處理電力系統(tǒng)常用的各種遙測量、遙信量、脈沖量等。如：遙測量：電壓、電流、有功、無功等；遙信量：開關(guān)狀態(tài)、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設備參數(shù)、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災報警、防盜報警等。
主界面顯示
可根據(jù)現(xiàn)場的設備安裝情況及布局將其用圖形界面形象的表示出來，圖為低壓系統(tǒng)的配電圖。
月抄表數(shù)據(jù)的查詢
顯示某個月的電表數(shù)據(jù)，可進行自定義查詢，打印輸出。
4 能源管理表計的選型方案
4.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質(zhì)量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。
| 圖1 ACR330ELH電力儀表 |
4.2 低壓聯(lián)絡或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、*大需量統(tǒng)計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)絡柜、出線柜，見圖2。
| 圖2 ACR220EL電力儀表 |
4.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或?qū)к壥诫姳?
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、*大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3。
| 圖3 ACR120EL電力儀表 |
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統(tǒng)計、*大需量統(tǒng)計；電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于動力柜，見圖4。
| 圖4 DTSD1352導軌式電表 |
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。
| 圖5 DTSF1352導軌式電表 |
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數(shù)。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
| 圖6 DDSF1352導軌式電表 |
5 結(jié)束語
能源計量是節(jié)能減排量化數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，起著舉足輕重的作用。同時作為一種管理工具和手段，利用能源計量數(shù)據(jù)的采集，診斷，分析，實施有效管理，科學準確的計量數(shù)據(jù)能夠指導建筑能源的利用，由此達到節(jié)能降耗的目的。此外能源計量還是一種工藝手段，一種測量技術(shù)，幫助建筑節(jié)能建立科學合理的節(jié)能流程，為今后的建筑節(jié)能提供科學準確的基礎條件。
參考文獻
[1]楊濤.能源管理系統(tǒng)的應用[J].黑龍江科技信息，2009，(17):274.
[2]李純，孫健，等.能源管理信息系統(tǒng)在企業(yè)能源計量和節(jié)能量化管理中的應用[J].中國計量，2008，(11):34-35.
[3]葉冬柏.能介數(shù)據(jù)采集計量系統(tǒng)的設計和應用[C].第十屆中國科協(xié)年會論文集(四)，2008:1342-1345.
[4]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.
如有意向，可索取詳細資料，請聯(lián)系：
上海安科瑞電氣股份有限公司
地址：上海市嘉定區(qū)馬東工業(yè)園區(qū)育綠路253號
技術(shù)支持：王凱鋒 13817472360 021-69158378
電子郵箱：acrelwangkaifeng@163.com
郵編：201801
傳真：021-69158302
QQ：787160548
http://acrelwkf.cn.alibaba.com/
公安機關(guān)備案號：
