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淺談重點用能單位端係統的建設模式

更新日期：2021-09-23瀏覽：682次

簡婷

韦德1946网址上海嘉定 201801

摘要：重點用能單位端係統，是對企業(ye) 能源轉換、輸配、利用和回收實施動態監測和管理的信息係統，一般由能耗在線監測端設備、計量器具、工業(ye) 控製係統、生產(chan) 監控管理係統、管理信息係統、通信網絡及相應的管理軟件等組成。針對其建設模式，從(cong) 招標工作、建設管理和運行三方麵進行分析，對比各種建設模式的優(you) 缺點，並提出解決(jue) 建議。

關(guan) 鍵詞：能耗在線監測係統；重點用能單位端係統；能耗在線監測端設備；建設模式

0 引言

2017年9月25日，國家發展改革委、質檢總聯合印發了《重點用能單位能耗在線監測係統推廣建設工作方案》（發改環資〔2017〕1711號），方案中明確提出，“基本建成連接各省（區、市）、相關(guan) 部門和行業(ye) 數據共享的監測係"，“加快推進重點用能單位完善能源計量體(ti) 係、提高能源管理精細化水平，促進互聯網與(yu) 節能工作深度融合，提高節能宏觀調控能力，推動完成能源消費總量和強度‘雙控’目標任務"。該方案的發布，標誌著全國推廣建設序幕正式拉開。

2018年5月，國家發改委發布了《重點用能單位能耗在線監測係統技術規範（試行）》，對係統總體(ti) 架構、省級平台功能、端設備功能、行業(ye) 采集指標等進行了規範和指引。各省參照相關(guan) 技術要求，逐步開展了省級平台建設和重點用能單位接入等工作。

重點用能單位是整個(ge) 係統的核心數據來源，但由於(yu) 其涵蓋的行業(ye) 廣泛、自身情況複雜且信息化水平參差不齊，因此重點用能單位端係統（以下簡稱“端係統"）的建設是能耗在線監測係統的重點和難點。本研究主要從(cong) 招標工作、建設管理和運行三方麵對端係統的建設模式進行分析，對比各種建設模式的優(you) 缺點，並提出解決(jue) 建議，希望能起到拋磚引玉的作用，為(wei) 相關(guan) 部門推進端係統的建設提供思路。

1 重點用能單位能耗在線監測係統介紹

重點用能單位能耗在線監測係統采用“國家平台+省級平台+重點用能單位端係統"的架構，為(wei) 各部委、各級節能主管部門和質監部門、重點用能單位等用戶提供不同層次的服務。

能耗數據的采集、預處理及上傳(chuan) 是通過在用能單位側(ce) 部署的端係統實現的，按照《重點用能單位能耗在線監測係統技術規範（試行）》，每個(ge) 用能單位的數據每天上傳(chuan) 一次。總體(ti) 架構如圖1所示。

圖1 係統總體(ti) 架構

係統主要有三種業(ye) 務流向：用能單位數據上傳(chuan) 區政務外網前置機，政務外網前置機雙發國家平台和省級平台，用戶側(ce) 數據展現。

2 端係統介紹

根據《重點用能單位能耗在線監測係統技術規範（試行）》，端係統是對企業(ye) 能源轉換、輸配、利用和回收實施動態監測和管理的信息係統，一般由能耗在線監測端設備（以下簡稱“端設備"）、計量器具、工業(ye) 控製係統、生產(chan) 監控管理係統、管理信息係統、通信網絡及相應的管理軟件等組成。

而在實際建設中，端係統的建設則主要包括端設備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網絡。其中，端設備及管理軟件部署在重點用能單位，實現數據采集、分析、匯總、上傳(chuan) 省級平台等功能；計量器具指提供標準采集接口的智能儀(yi) 表；采集器和通信網絡實現將智能儀(yi) 表的數據上傳(chuan) 至端設備。如圖2所示。

圖2 端係統架構圖

3 端係統建設模式分析

根據圖3可知，端係統實際上包含兩(liang) 個(ge) 層麵。同時，結合省級平台，能耗監測係統整體(ti) 可以抽象為(wei) 核心層、匯聚層、接入層三個(ge) 層麵，即省級應用平台為(wei) 係統的核心層，能耗監測端設備及軟件為(wei) 係統的匯聚層，企業(ye) 側(ce) 的計量器具、采集器及通信網絡等為(wei) 係統的接入層，具體(ti) 如圖4所示。

圖3 能耗在線監測係統分層示意圖

圖4 端係統建設模式一

省級平台一般都是由負責建設，而端係統的建設目前主要有三種模式。

3.1模式一：主導端係統建設工作

模式一，即端係統所涉及的端設備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網絡全部由投資建設。

3.1.1優(you) 點

建設階段：主導，在把控項目的整體(ti) 完成方麵有較強的主動權。將數據從(cong) 采集、匯聚、上傳(chuan) 的全套工作交由有經驗的專(zhuan) 業(ye) 承建單位完成，能有效地規避用能單位在數據采集接入方麵的能力弱、拖遝的問題，保證項目進度的統一安排和整體(ti) 推進，有利於(yu) 貫徹統一的建設標準及施工質量管控。

運維階段：運維主體(ti) 單一。單個(ge) 用能單位的數據采集、匯聚、上傳(chuan) 的全套建設一般是交由一個(ge) 承建單位完成，因此，每個(ge) 用能單位的運維工作都由對應的承建單位負責，當出現任何故障時，業(ye) 主隻需委托承建單位處理即可，運維責任清晰，不會(hui) 出現推諉扯皮的問題。

3.1.2缺點

招標階段：延緩招標進度。用能單位在計量器具、采集器及通信網絡的配備均是個(ge) 性化方案，因此一般需要在用能單位的初步設計方案完成後進行招標。

建設階段：初步設計方案與(yu) 施工情況可能存在差異，增加變更工作量。由於(yu) 計量器具、采集器及通信網絡的配備都與(yu) 用能單位的內(nei) 部情況息息相關(guan) ，因此，用能單位內(nei) 部的生產(chan) 調整（比如增加或者減少生產(chan) 線）都有可能導致施工階段所需的上述設備與(yu) 原設計內(nei) 容有所變化。

建成運行階段：存在維護工作量大且分散和國有資產(chan) 流失的問題。部門需要長期投入精力和資金對係統進行維護；同時，企業(ye) 關(guan) 停可能導致端係統相關(guan) 設備的遺失，造成國有資產(chan) 流失。

3.1.3解決(jue) 措施建議

分階段招標：對於(yu) 已經確認了方案的用能單位端係統先招標，並在實施階段同步完成其他批次的方案。

綜合單價(jia) 采購：通過招標僅(jin) 確定設備及實施的綜合單價(jia) 而不直接采購設備，並要求承建單位提供詳細的施工圖設計後，再據實采購設備。同時，要求用能單位簽章確定施工圖方案。

建成運行階段：首先，盡量選取有較強實力的總集成單位，並在招標階段提前確定後期運維費率，保證運維工作的穩定性。其次，通過政策引導用能單位主動上報，例如，逐步推進在線節能考核，以能耗在線監測獲取的數據為(wei) 主要參考，以此強化在線監測的作用，提高用能單位的重視程度。三，與(yu) 節能監察工作相結合。

3.2模式二：用能單位主導端係統建設工作

模式二，即端係統所涉及的端設備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網絡全部由投資建設。如圖5所示。

圖5 端係統建設模式二

3.2.1優(you) 點

招標階段：招標周期不會(hui) 延緩。部門的建設工作僅(jin) 涉及省級平台，在完成項目的初步設計批複後即可進行招標。

建設階段：部門的建設管理內(nei) 容相對簡單，工作重點清晰，初步設計方案與(yu) 實施情況一般較統一，變更工作量較少。

建成運行階段：隻涉及省級平台而不涉及用能單位側(ce) 的設備，因此係統運維內(nei) 容單一且集中，也能有效地避免國有資產(chan) 流失的問題。

3.2.2缺點

數據對接工作推進階段：工作的重點及難點主要在端係統與(yu) 省級平台的對接。數據的接入進度及質量方麵較難把控，部門需要對接多個(ge) 用能單位，推進協調工作量及難度增加。首先，由於(yu) 用能單位自身的信息化能力及配合程度參差不齊，能力差、不配合的用能單位其數據接入存在較大困難，可能成為(wei) 工作推進的瓶頸，進而影響整體(ti) 數據接入進度。其次，用能單位選取的承建單位的能力水平難以保證，可能存在對相關(guan) 技術規範理解不到位的情況，進而導致端係統上傳(chuan) 數據工作的反複和數據質量不高。同時，部門除了協調用能單位配合，還需要管控用能單位實施的建設內(nei) 容和質量，間接管理督促用能單位選定的承建單位。

建成運行階段：若出現多個(ge) 端係統故障的情況，部門需要首先督促多個(ge) 用能單位，再由其聯係承建單位進行故障處理，流程繁瑣，時效性較差。

3.2.3解決(jue) 措施建議

需強有力政策配套等相關(guan) 保障措施，例如，對端係統的建設給予一定的財政支持。這些保障措施，既要能充分調動用能單位的積極性，同時也要有較強力度的強製性。

在數據對接工作推進階段，提供端係統建設標準的指南，下發並多次開展相關(guan) 建設標準的宣貫、培訓，加強用能單位及其承建單位對建設標準的重視、理解以及貫徹；定期進行建設質量抽檢。

將與(yu) 用能單位的運維界麵及責任通過相關(guan) 製度文件進行明確，配套相應的政策措施進行保障，並加強日常的節能監察工作予以常態化管理。

3.3模式三：配發端設備，用能單位主導采集建設工作

模式三，即端係統所涉及的端設備及管理軟件由投資建設，計量器具、采集器及通信網絡則交由用能單位負責建設。如圖6所示。

圖6 端係統建設模式三

3.3.1優(you) 點

招標階段：招標周期不會(hui) 延緩。主導的建設內(nei) 容涉及省級平台和端設備及管理軟件，屬於(yu) 相對單一且標準的建設內(nei) 容，采購內(nei) 容比較固定，一般不需要分批次招標，因而招標周期較短。

建設階段：首先，初步設計方案與(yu) 實施情況一般較統一，變更工作量較少。在用能單位側(ce) 的建設內(nei) 容僅(jin) 涉及端設備，且大多數用能單位一般配備1台端設備，因此通過調研基本能保證方案與(yu) 實施一致。其次，部門能更好地掌控省級平台與(yu) 端設備的建設標準及一致性，保證建設同步與(yu) 聯調配合的順利。

3.3.2缺點

數據對接工作推進階段：工作的重點及難點主要在端設備與(yu) 計量器具的數據對接。仍然存在用能單位因自身的信息化能力及配合程度參差不齊，影響整體(ti) 數據接入進度的情況。

建成運行階段：存在維護工作量且分散、協調工作量大及國有資產(chan) 流失的問題。首先，部門需要長期投入精力和資金對部署在用能單位的端設備進行維護。其次，由於(yu) 用能單位內(nei) 部的建設一般會(hui) 存在兩(liang) 家承建單位（即端設備及管理軟件部分的承建單位，計量器具、采集器及通信網絡部分的承建單位），當出現故障時，需要兩(liang) 家用能單位配合處理，容易出現推諉扯皮的問題。三，也可能會(hui) 出現因企業(ye) 關(guan) 停而導致端設備遺失的風險。

3.3.3解決(jue) 措施建議

數據對接推進階段：需強有力的政策配套等相關(guan) 保障措施，例如，對用能單位建設內(nei) 容給予一定的財政支持，同時也要有較強力度的強製性，加強日常的節能監察工作予以常態化管理，提高用能單位的配合度。

3.4建設模式對比表

表1 建設模式對比表

4 安科瑞重點用能單位能耗在線監測係統

根據《重點用能單位能耗在線監測係統推廣建設工作方案》的要求，重點用能單位接入端係統部署在重點用能單位內(nei) 部，由重點用能單位負責建設。

主要功能:通過計量儀(yi) 表、工控係統等采集、匯總本單位能耗數據，將數據上傳(chuan) 至省級平台，或直接上傳(chuan) 至國家平台；重點用能單位接入端係統要通過網閘、防火牆、隔離等安全措施，確保內(nei) 部係統安全和數據安全；要具備遠程升級維保、一端多傳(chuan) 、接收國家和省級平台推送信息和用能單位自身能源管理所需的功能。

安科瑞可為(wei) 企業(ye) 接入端係統提供完整解決(jue) 方案：

4.1端設備

企業(ye) 接入端係統需要從(cong) 生產(chan) 過程控製係統中采集能耗相關(guan) 數據，考慮到企業(ye) 生產(chan) 網絡與(yu) 辦公網絡(互聯網) 之間並不互通的實際情況，企業(ye) 接入端係統將通過具備2+1架構的物理隔離裝置--能耗在線監測端設備，實現生產(chan) 網絡和辦公網絡之間的物理連接，在數據傳(chuan) 遞過程中確保從(cong) 生產(chan) 網絡（內(nei) 網）獲取的能耗數據以單向傳(chuan) 遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳(chuan) 遞到辦公網絡(外網)，再通過外網主機側(ce) 的CA數字認證證書(shu) 進行身份認證識別後上傳(chuan) 至省(市）級平台。結構如圖所示：

4.1.1端設備硬件參數

(1)單主板采用低功耗處理器；

(2)單主板內(nei) 存大小4G；

(3)硬盤：64G 固態硬盤；

(4)獨立雙主機“2+1"架構非IP物理隔離；

(5)帶VGA接口，可外接顯示器，便於(yu) 現場維護操作；

(6)雙冗餘(yu) 開關(guan) 電源，互為(wei) 備用、支持熱插拔，保障端設備的可靠性，具有電源故障聲光報警功能；

(7)8路RS485串口；

(8)4路千兆以太網；

(9)4個(ge) USB接口，可用於(yu) CA證書(shu) 接口；

4.1.2端設備軟件功能

(1)支持從(cong) 現場的儀(yi) 表通過Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等協議采集需要的能耗實時數據，並進行匯總生成上報的能耗數據；

(2)支持從(cong) 能源網關(guan) 、DTU、SCADA通過Modbus TCP（GB/T19582）、能耗協議等上傳(chuan) 的能耗實時數據，並進行匯總生成上報的能耗數據；

(3)支持從(cong) 自動化信息係統通過OPC協議采集需要的能耗實時數據，並進行匯總生成上報的能耗數據；

(4)支持手工填報數據：對於(yu) 不具備在線采集條件的數據，提供手工填報數據上傳(chuan) ；

(5)具有基礎數據處理、本地存儲(chu) 功能，本地曆史數據可存儲(chu) 6個(ge) 月以上；

(6)可根據項目情況錄入企業(ye) 基本信息、企業(ye) 生產(chan) 層級結構、計量器具檔案信息、端設備信息、數據采集項信息等各類基本信息；

(7)按照《NHJC-04-2018 重點用能單位能耗在線監測係統技術規範-端設備接口協議規範》的要求往國家或省級平台上傳(chuan) 數據；

(8)支持斷線緩存，保證數據的連續性；

(9)端設備平台方便用戶使用、配置；

(10)支持人工補錄、遠程升級；

(11)用能數據集抄；

(12)數據上傳(chuan) 日誌。

4.2 ANet係列能源網關(guan)

ANet係列能源網關(guan) ，可將企業(ye) 內(nei) 分散的能源計量器具集中采集後上傳(chuan) 至端設備，滿足國家辦公、大型公共建築、工業(ye) 企業(ye) 等能源管理係統中對於(yu) 水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的能耗計量及分項數據采集需求，搭配簡單易用的數據配置軟件工具，可以快速配置所需采集數據及上傳(chuan) 數據中心等各項參數信息。