中国能耗在线监测系统建设背景与发展历程详解
1、能耗在线监测系统建设的有关背景“十一五”期间，国家构建了重点用能单位能源利用状况报告的制度，将重点用能单位的能源利用状况纳入年度管理范畴。2011 年，国家发展改革委、教育部、工业和信息化部、财政部等十二个部门共同发布了《万家企业节能低碳行动实施方案》，此方案提出要搭建万家企业能源利用状况的在线监测系统。2012 年，《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》进一步提出要开展重点用能单位能耗在线监测体系建设的试点工作。从 2014 年下半年起，国家开始组织进行能耗在线监测试点，选取了北京、河南、陕西这 3 个省市的电力、钢铁、石油石化这 3 个行业中的部分重点用能单位来开展试点。2015 年之后，国家针对能耗在线监测系统建设给出了新的需求。在《关于加快推进生态文明建设的意见》里，在“十三五”规划《纲要》中，以及在《“十三五”节能减排综合工作方案》等文件内，都再次提出了建设能耗在线监测系统的明确要求。2017 年，国家发展改革委与原质检总局一同印发了《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》。此方案明确提出，要在试点的基础上推进能耗在线监测系统的建设。到“十三五”末期，要基本建成一个能够连接各省（区、市）重点用能单位、有关部门以及行业数据共享的能耗监测系统。这个系统将为政府部门在统筹能源发展与生态文明建设方面提供支撑，也能强化能源消费总量与强度的“双控”。同时，还能为重点用能单位在提质降本增效方面提供服务。
2、能耗在线监测系统的建设内容
能耗在线监测系统主要包含三部分建设内容：其一为建设省级平台。省级平台属于监测系统的区域性公共服务平台，其部署在各省（区、市）的电子政务外网以及互联网上，能够支持接入市级平台的数据，并且至少要满足国家信息安全等级保护二级的相关要求。省级平台的建设由省级节能主管部门以及质监部门负责。它需要优先利用政务云等计算资源，这样能符合国家对于政务信息系统整合共享的工作要求。其二是要与国家平台进行对接。各个省级平台必须按照统一的技术标准，把监测数据上传至国家平台。国家平台分别部署在国家电子政务外网和互联网。国家发展改革委负责对其进行建设。其主要功能是接入、汇总以及分析各省级平台或者重点用能单位直接上传的数据，从而为能源消费总量与强度“双控”以及重点用能单位节能管理等工作提供支持。另外，要建设重点用能单位接入端系统。该系统部署在重点用能单位内部，由重点用能单位负责建设。主要功能在于，利用计量仪表以及工控系统等方式来采集和汇总本单位的能耗数据。接着，把这些数据上传到省级平台，或者直接上传至国家平台。
3、能耗在线监测系统的总体技术路线
3.1 总体技术路线
能耗在线监测系统采用一种架构和技术路线，即“国家平台+省级平台+重点用能单位端系统”（见图 1），能够为各部委、各级节能主管部门、质监部门以及重点用能单位等用户提供不同层次的服务。重点用能单位需要依据《用能单位能源计量器具配置和管理通则》来配备计量仪表。
图1 能耗在线监测系统技术路线
国家平台分别部署在国家电子政务外网和互联网。国家发展改革委负责对其进行建设。其主要功能是接入各省级平台或重点用能单位直接上传的数据，并对这些数据进行汇总和分析。同时，为能源消费总量与强度“双控”以及重点用能单位节能管理等工作提供支持。国家平台达到了国家信息安全等级保护三级的要求，能够为有关部门提供数据接口，以实现信息共享。
省级平台属于监测系统的区域性公共服务平台。它部署在各省（区、市）的电子政务外网和互联网上。它能够支持接入市级平台的数据。它至少要满足国家信息安全等级保护二级的要求。省级平台由省级节能主管部门和质监部门来负责建设。并且优先使用政务云等计算资源。主要接收本区域内重点用能单位上传的数据，将能源供应单位、其他行业节能主管部门系统进行整合，按照统一的技术标准与国家平台进行数据对接，从而为本省节能主管部门、质监部门、住建部门、交通等有关部门以及重点用能单位等提供支持服务。
重点用能单位端系统通常由能耗在线监测端设备、计量器具等构成。它包含工业控制系统、生产监控管理系统、管理信息系统以及通信网络和相应的管理软件等。这些系统部署在重点用能单位内部，由重点用能单位负责进行建设，其主要作用是为用能单位提供能源管理服务。重点用能单位端系统通过互联网或传输专线等途径把采集到的数据上传给省级平台，接着省级平台通过电子政务外网把这些数据上传到国家平台。
3.2 技术方法建议
(1)完善能源计量器具配备
企业会依据重点耗能设备或工序的能耗情况以及仪表安装的可行性，来完善主要用能设备（三级）的计量器具配备。计量器具的配备率达到《用能单位能源计量器具配备和管理通则》的要求，并且其准确度等级也达到该通则的要求。
(2)部署完善能源数据采集网络
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开展能源计量仪表（包含新增、改造以及已有的仪表）的现场数据采集系统适应性接入改造工作。以已有自动化系统（如 DCS、PLC 以及电力综保系统等）为基础，对现场数据采集网络和工业主干网络进行完善。在符合安全性和隔离性技术要求的前提下，将能源计量数据、能源系统操作和质量数据以及关键生产数据集中统一采集到能耗在线监测端设备。
(3)开发能耗在线监测系统软硬件系统
企业能源管理中心信息系统包含三个层面。其一为数据采集层；其二是数据应用层；其三为人机交互层。数据采集层包含企业交互终端和数据采集机（在有需要的情况下）。企业交互终端内置控制器以及智能仪表的标准协议，能够与全球知名品牌的控制器和智能仪表构建组态配置通讯接口。它还内置了实时数据库，用来暂时存储关键数据。同时，它内置了 OPC 接口，以便于与第三方控制系统或信息系统进行通讯。如果企业有特殊需求，是可以添置数据采集机的。采集机需要预先设置与生产现场智能仪表、PLC 和 DCS 等现场测量和控制装置的通讯协议，这样便于相关数据的采集。数据应用层由多台服务器构成，服务器的作用是存储数据，存储和运行模型库（数据和数据的固有关系），以及存储定制的人机交互界面等。人机交互层由多种形式的人机交互设备组成，比如大屏幕显示器、PC 机或者移动终端等，这些设备要方便生产管理人员使用能源管理中心信息系统的各项功能。
(4)部署能源集中监控平台
建设监控系统，依托实时数据库和监控图组态系统。能够对各级，包括集团、分厂、车间以及重要耗能设备等，多种能源介质，像煤、电、蒸汽、水、燃料气、氮气等，实现产、存、耗全过程的实时监控，进而掌握其历史和实时趋势。记录能源系统事件实时进行，掌握能源使用消耗情况实时实现，各类产能、供能和用能过程及设备得以实时监控、异常报警和分析管理。重点耗能设备（如变压器、锅炉、加热炉、汽机、风机、空压机、泵等）的能效实时计算与监控得以实施，设备的能源利用率、运行与生产负荷的匹配度实时被监控与优化。建设集团建设能源监控系统，分厂建设能源监控系统，车间建设能源监控系统，重要耗能设备也建设能源监控系统，这些能源监控系统通过综合监控系统来实现。
(5)健全管理制度
企业依据生产过程以及能量系统的特点，制定符合实际情况的能耗在线监测制度，以此充分发挥能耗在线监测系统的作用。企业要把能源管理工作提升到和产品质量管理以及产量管理相同的高度。对于不同的产品以及不同的重点耗能设备或工序，企业要制定能耗预警指标体系；还要制定节能优化生产操作指南。利用能源管理信息系统分析工具，制定出能够持续改进的节能工作方案。同时，实施在线的能效绩效考核管理，将节能奖惩制度切实落实到位。
4、工业企业能耗在线监测系统建设通用技术要求
能耗在线监测端系统被部署在重点用能单位内部。它的主要功能是利用计量仪表以及工业控制系统等，来采集和汇总本单位的能耗数据。然后，将这些数据上传至省级平台，或者直接上传至国家平台。能耗在线监测端系统需借助网闸、防火墙、隔离等安全措施，以此来保障内部系统的安全以及数据的安全；同时，它还应具备远程升级维保的功能，能够实现一端多传，并且可以接收国家和省级平台推送的信息，以及满足用能单位自身能源管理所需要的功能。
端系统的核心为能耗在线监测端设备，它是重点用能单位的信息节点。重点用能单位的管理信息系统、生产执行系统以及仪表中的能耗相关数据，会以有线或无线网络的方式传输至能耗在线监测端设备。能耗在线监测端设备会对采集到的数据进行统计汇总，经过验证、筛选以及整理打包等操作后，利用 HT-TPS 进行通道保护，并传送至上级系统应用平台。能耗在线监测端设备在接入互联网之前，应当使用防火墙来隔离可能来自互联网的网络攻击，防火墙有硬件和软件两种可选类型。当用能单位目前没有配置硬件防火墙时，就需要去配置硬件防火墙。
能耗监测端设备是连接用能单位生产控制网络与办公网络、互联网的关键节点设备。它必须保障数据传递的安全隔离。这种安全隔离包括能耗监测端设备数据接入端和数据发送端之间的物理隔离以及逻辑隔离。数据接入端网络和数据发送端网络之间进行数据交换时，只能通过配置的数据，其他数据都无法通过，且被完全过滤。
能耗监测端设备需采用特定的“2+1”架构设计。它是以双主机加上专用隔离部件的方式来组成的。具体而言，是由内网主机、外网主机以及安全隔离数据交互单元这三部分构成的。用于连接主机，这些主机属于生产控制网络数据输出系统，比如生产过程控制系统、配电自动化系统、企业生产自动化系统等。通过该连接，可实现两个网络之间的数据传递，同时进行安全隔离，实现信息流的访问控制，进行内容过滤以及信息交换等操作。能耗监测端设备中的内主机和外主机通过特定的方式连接，这种连接是由安全隔离数据交互单元来实现的，该单元由专用隔离部件构成。安全隔离数据交互单元是两个网络之间的可信物理信道。此内部信道对 TCP/IP 等功能网络协议栈进行了裁剪，而是采用私有协议来实现协议隔离。用能单位能耗数据的采集与远传，处于安全性要求较高且实时性要求相对较低的应用场合。安全隔离数据交互单元会采用一组互斥的分时切换电子开关，来实现内部物理信道的通断控制。通过分时切换连接方式完成信息摆渡，这样就能在两个网络之间形成一个不存在实时物理连接的隔离区。
5、安科瑞企业能源管控系统概述
为企业节能评估提供基础数据和支持。
6、应用场所
钢铁产业、石化产业、冶金产业、有色金属产业、采矿产业、医药产业、水泥产业、煤炭产业、造纸产业、化工产业、物流产业、食品产业、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材产业、工业园区、医院、学校、酒店、写字楼以及汽车制造产业、机电设备产业、电器产品产业、工器具制造产业等属于离散制造业。
7、系统结构
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现场借助厂区局域网和平台进行通讯。平台搭建于客户自行配置的服务器上。当搭建完毕后，客户在任何能够与局域网联通的地点，凭借拥有权限的账号，既可以登陆网页，也可以登陆手机 APP，从而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：主要是各类仪表等，它们连接于网络中，用于水、电、气等参量的采集测量。这些仪表等是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。它们肩负着采集数据的重任，可为本公司各系列带通讯网络的电力仪表、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、冷热量表等提供服务。
网络通讯层包含现场智能网关以及网络交换机等设备。智能网关会主动去采集现场设备层设备的数据，同时能够进行规约转换和数据存储。它还可以通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器。并且，在网络出现故障时，智能网关能够将数据存储在本地，等网络恢复后，从中断的位置继续上传数据，以此来保证服务器端数据不会丢失。
平台管理层包含应用服务器、WEB 服务器和数据服务器。通常情况下，应用服务器和 WEB 服务器可以进行合一配置。
平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：
8、系统功能 安科瑞郭海棚+
平台运用自动化与信息化技术以及集中管理模式，对企业的生产、输配以及消耗环节实施集中且扁平化的动态监控，同时进行数据化管理。能够实时对企业各类能源的消耗状况进行监测，借助数据分析、挖掘以及趋势分析等手段，有助于企业强化能源管理，提升能源利用效率与节能潜力，为节能改造提供数据方面的依据。
8.1平台登录
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