CN103236019A - 一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法和系统，包括依次互联的计量监测装置、数据采集装置、数据库、网络服务器、节能改造策略生成装置和用户终端，所述计量监测装置实现实时监测功能；所述数据采集装置采集数据，并采集到的实际运行数据录入数据库；数据库连接网络服务器，用于设备信息和计量信息的存储、查询和维护，并为后续的节能潜力分析和节能改造优化方案提供数据支持；网络服务器用于对录入数据库中的原始数据进行统计对比分析形成节能分析潜力报表；所述节能改造策略生成装置用于根据节能分析潜力报表生成节能改造策略。采用本发明可提高了能源利用效率，掌握每个设备的能耗情况，科学及时的确定节能改造对象。
Description
技术领域
本发明涉及节能环保领域，尤其涉及的是一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法和系统。
背景技术
在全球能源紧张情况下，节能降耗日益紧迫。几乎所有的工业企业都面临巨大的能源开支，各类能源的价格也居高不下，节约能源、减少排放已成为全社会的共识。
目前，已有的关于能耗诊断和潜力分析的方法主要有中央空调能耗监测及节能诊断系统；中央空调制冷系统实时能效监测诊断装置；能效监测、诊断和控制的节能方法与系统，供热锅炉运行设备的故障诊断分析系统；工业用户电力能效评估方法等，上述方法和系统存在如下问题：
一是针对单一耗能系统提出了能耗分析和监测，没有提出一套典型用能系统的节能诊断和潜力分析方法；
二是通过节能潜力分析给出的优化方案没有给出自动排序，不能给企业管理者提供清晰的节能思路；
三是忽略了典型用能系统之间能耗的关联性，使得节能诊断和潜力分析具有一定的局限性；
本发明提供了一种高效、易用、可量化的能耗诊断技术和潜力分析手段，能够较好地解决上述问题。提高了能源利用效率，掌握每个设备的能耗情况，科学及时的确定节能改造对象。有助于提高耗能企业的经济效益、能源应用效率监测和检测，为国家节能减排做贡献。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法和系统，旨在解决现有的系统缺乏对典型用能系统能耗特征的认识、缺乏有效节能诊断方法、不能对节能设备进行有效的检测和及时调整的问题。
本发明的技术方案如下：
一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，包括依次互联的计量监测装置、数据采集装置、数据库、网络服务器、节能改造策略生成装置和用户终端，所述计量监测装置用于计量节能设备的输入和输出变量，实现实时监测功能；所述数据采集装置通过RS485总线、Can总线或局域网连接仪表和各类传感器采集数据，并采集到的实际运行数据录入数据库；数据库通过有线或无线通讯方式连接网络服务器，用于设备信息和计量信息的存储、查询和维护，并为后续的节能潜力分析和节能改造优化方案提供数据支持；网络服务器用于对录入数据库中的原始数据进行统计对比分析形成节能分析潜力报表；所述节能改造策略生成装置用于根据节能分析潜力报表生成节能改造策略。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述计量监测装置针对机电类设备，监测电能、电机速度、电压、电流、流量、速度、温度、压力和扭矩。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述计量监测装置针对冷热源设备，监测电源计量、流量计量、温度、湿度、压力、电压、速度和电能。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述数据库中存有能量调节装置的可调节变量参数以及能耗设备能源使用的对标值。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，数据采集装置将采集的模拟信号数据转换为数字信号数据，并建立采集数据和能源消耗类型的对应关系，设定数据精度和协议类型。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述网络服务器包括用户管理模块、能源统计分析模块、能源损耗诊断模块和能源决策模块，所述用户管理模块为不同用户对象设置不同的功能权限，并发出用户指令，用来启动计量监测装置、数据采集装置和数据库；所述能源统计分析模块用于对各类能源基础数据进行统计和分析、对设备能耗同比环比分析、对设备能耗峰值分析、设备运行时间分析、设备常用指标分析和节能趋势分析、对设备的能源使用效率和火用损效率分析；所述能源损耗诊断模块用于对能源损耗进行分析，计算能源在采购、存储、转化、加工、使用、消耗和回收过程的效率；所述能源决策模块用于针对设备运行存在的问题，生成对应的诊断策略。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述节能改造策略生成装置主要是通过优选数据库的能量调节装置的变量参数，并不断优化典型用能系统的使用效率，对各类原始数据统计结果，生成多种节能措施，并根据每种节能措施对能耗设备进行调整，生成典型用能系统的改造策略。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，数据采集装置的输入数据和输出数据以密文的方式传输给数据库，并将输出数据按照采集周期、数据类型、数据精度、采集地址及协议类型进行分类。
所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其中，所述数据采集器主要指信号巡检仪。
一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法，其包括以下步骤：
步骤1：采集计量监测装置的输入输出数据；
步骤2：将采集的数据录入数据库；
步骤3：网络服务器对录入数据库中的原始数据定期分析能源损耗情况，形成能源损耗统计报表；
步骤4：根据能源损耗统计报表对能源在流转的全过程中的损失量进行自动计算和历史同比分析形成节能分析潜力报表；
步骤5：依据节能分析潜力报表，结合选择数据库中的能量调节装置的变量参数生成多种节能措施；
步骤6：针对每一种节能措施对能耗设备进行调整生成节能改造策略。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种高效、易用、可量化的能耗诊断技术和潜力分析手段，提高能源利用效率，精确掌握每个设备的能耗情况，科学及时的确定节能改造对象。有助于提高耗能企业的经济效益、能源应用效率监测和检测，为国家节能减排做贡献。典型用能系统包括电机、锅炉和空调等能耗系统。
附图说明
图1是本发明提供的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
参见图1，本发明提供的系统包括依次互联的计量监测装置、数据采集装置、数据库、网络服务器、节能改造策略生成装置和用户终端，所述网络服务器的用户管理模块发出用户指令，用来启动计量监测装置、数据采集装置和数据库。所述计量监测装置针对机电类设备，监测电能、电机速度、电压、电流、流量、速度、温度、压力和扭矩等；针对冷热源设备，监测电源计量、流量计量、温度、湿度、压力、电压、速度和电能。
所述计量监测装置主要包括：电能表、功率仪、水表、转速仪、红外传感器、流量计、速度传感器、扭矩传感器、自动称重计、温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、压力传感器、电压表、电流表，主要用于计量节能设备的输入和输出变量，实现实时监测功能。
所述数据采集装置通过RS485总线、Can总线或局域网连接仪表和各类传感器，并将采集的模拟信号转换为数字信号，同时建立采集数据和能源消耗类型的对应关系，设定数据精度和协议类型。所述数据采集装置采集到的实际运行数据录入数据库，成为数据库的原始分析数据。数据采集装置设置有能耗设备的采集周期，采集周期包括年、月、日、小时等，能源消耗类型包括电、燃气、煤、石油和水等。
数据采集装置的输入数据和输出数据以密文的方式安全、可靠的传输给数据库系统。并将输出数据按照采集周期、数据类型、数据精度、采集地址及协议类型进行分类。所述数据采集器主要指信号巡检仪（如XSL系列智能巡回检测仪）但不限于信号巡检仪。
所述数据库中存有能量调节装置的可调节变量参数以及能耗设备能源使用的对标值即参考值。例如：电能转化为热能理论效率是100%，但是电能转化为热能的过程中线路损耗和辐射热损失，因此电能转化为热能的效率不低于50%；电能转化为机械能的理论效率也是100%，但是轴功、铁耗和机械摩擦都无法避免，因此电机效率的能效参数标准不低于75%；化学能（没、石油、天燃气）首先转化为热能，然后再二次转化由汽轮机产生机械能或电能。以上可以综合为由热能转化为机械能和电能，根据热力学第一、第二定理，可以计算出能量的火用值、理论做功效率和火用损。
数据库主要是通过有线或无线通讯方式连接网络服务器，用于设备信息和计量信息的存储、查询和维护；所述能量调节装置的可调节变量参数用于为后续的节能潜力分析和节能改造优化方案提供数据支持。
所述网络服务器主要由用户管理模块、能源统计分析模块、能源损耗诊断模块和能源决策模块组成。用户管理模块具有密码与权限功能，为不同用户对象设置不同的功能权限；能源统计分析模块主要是对各类能源基础数据进行统计和分析、对设备能耗同比环比分析、对设备能耗峰值分析、设备运行时间分析、设备常用指标分析和节能趋势分析、对设备的能源使用效率和火用损效率分析；能源损耗诊断模块主要是对能源损耗进行分析和诊断，计算能源在采购、存储、转化、加工、使用、消耗和回收过程的情况；能源决策模块是针对设备运行存在的问题，生成对应的诊断策略，对企业能源政策提供辅助决策。
该网络服务器中的用户管理模块根据不同用户设置了权限；通过建立数据库参数和能耗设备性能指标的函数关系，用于计算分析不同时段的能量用量，绘制出用能曲线，对不同的用能时期，进行能量和用能曲线对比，对同一用能时期，进行能源生产效率和对标值的对比，因此，运营人员可以直观地各时期的用能情况，并对不符合国家能源标准的能耗设备列出改造对象清单。
网络服务器对能源在采购、存储、转化、加工、使用、消耗、回收等流转全过程中的损失量进行自动计算和历史同比分析。因为电力在传输、变压等过程中，都会产生一定的损耗，监控和统计电力损耗可以分析损耗形成比例，有助于及时发现损耗异常、找到降低损耗的突破口。网络服务器根据采集到的原始数据定期分析能源损耗情况，形成能源损耗统计报表。对于节能改造对象的能量调节装置，结合采集的原始数据、人工录入的可调节变量参数、以及用能类型等数据进行能源使用效率和火用损等指标进行优化分析，以行业对标值为参考，生成能效诊断报告，为客户提高能源利用效率、制定节能减排措施提供决策的依据。
所述节能改造策略生成装置主要是通过优选数据库的能量调节装置的变量参数，不断优化典型用能系统的使用效率，对比国家能耗标准等各类原始数据统计结果，生成多种节能措施，用户根据需求，由主到次，依次选择典型用能系统的性能指标，该装置根据用户选择，对能耗设备进行调整，使得典型用能系统的性能指标达到最优状态，最后生成典型用能系统的优化方案。所述用户终端根据生成的优化方案，对能耗设备进行改造。用户终端可以是工作站或者PC机。
本发明提供的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法以下主要步骤：
步骤1：采集计量监测装置的输入输出数据；
步骤2：将采集的数据录入数据库；
步骤3：网络服务器对录入数据库中的原始数据定期分析能源损耗情况，形成能源损耗统计报表；
步骤4：根据能源损耗统计报表对能源在流转的全过程中的损失量进行自动计算和历史同比分析形成节能分析潜力报表；
步骤5：依据节能分析潜力报表，结合选择数据库中的能量调节装置的变量参数生成多种节能措施；
步骤6：针对每一种节能措施对能耗设备进行调整生成节能改造策略。
本发明通过提供一种高效、易用、可量化的能耗诊断技术和潜力分析手段，提高能源利用效率，精确掌握每个设备的能耗情况，科学及时的确定节能改造对象。有助于提高耗能企业的经济效益、能源应用效率监测和检测，为国家节能减排做贡献。典型用能系统包括电机、锅炉和空调等能耗系统。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，包括依次互联的计量监测装置、数据采集装置、数据库、网络服务器、节能改造策略生成装置和用户终端，所述计量监测装置用于计量节能设备的输入和输出变量，实现实时监测功能；所述数据采集装置通过RS485总线、Can总线或局域网连接仪表和各类传感器采集数据，并采集到的实际运行数据录入数据库；数据库通过有线或无线通讯方式连接网络服务器，用于设备信息和计量信息的存储、查询和维护，并为后续的节能潜力分析和节能改造优化方案提供数据支持；网络服务器用于对录入数据库中的原始数据进行统计对比分析形成节能分析潜力报表；所述节能改造策略生成装置用于根据节能分析潜力报表生成节能改造策略。
2.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述计量监测装置针对机电类设备，监测电能、电机速度、电压、电流、流量、速度、温度、压力和扭矩。
3.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述计量监测装置针对冷热源设备，监测电源计量、流量计量、温度、湿度、压力、电压、速度和电能。
4.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述数据库中存有能量调节装置的可调节变量参数以及能耗设备能源使用的对标值。
5.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，数据采集装置将采集的模拟信号数据转换为数字信号数据，并建立采集数据和能源消耗类型的对应关系，设定数据精度和协议类型。
6.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述网络服务器包括用户管理模块、能源统计分析模块、能源损耗诊断模块和能源决策模块，所述用户管理模块为不同用户对象设置不同的功能权限，并发出用户指令，用来启动计量监测装置、数据采集装置和数据库；所述能源统计分析模块用于对各类能源基础数据进行统计和分析、对设备能耗同比环比分析、对设备能耗峰值分析、设备运行时间分析、设备常用指标分析和节能趋势分析、对设备的能源使用效率和火用损效率分析；所述能源损耗诊断模块用于对能源损耗进行分析，计算能源在采购、存储、转化、加工、使用、消耗和回收过程的效率；所述能源决策模块用于针对设备运行存在的问题，生成对应的诊断策略。
7.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述节能改造策略生成装置主要是通过优选数据库的能量调节装置的变量参数，并不断优化典型用能系统的使用效率，对各类原始数据统计结果，生成多种节能措施，并根据每种节能措施对能耗设备进行调整，生成典型用能系统的改造策略。
8.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，数据采集装置的输入数据和输出数据以密文的方式传输给数据库，并将输出数据按照采集周期、数据类型、数据精度、采集地址及协议类型进行分类。
9.根据权利要求1所述的典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成系统，其特征在于，所述数据采集器主要指信号巡检仪。
10.一种典型用能系统节能诊断及改造策略自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采集计量监测装置的输入输出数据；
步骤2：将采集的数据录入数据库；
步骤3：网络服务器对录入数据库中的原始数据定期分析能源损耗情况，形成能源损耗统计报表；
步骤4：根据能源损耗统计报表对能源在流转的全过程中的损失量进行自动计算和历史同比分析形成节能分析潜力报表；
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