CN114596693A - 用于能源监控和管理的方法、系统、介质和程序产品 - Google Patents

用于能源监控和管理的方法、系统、介质和程序产品 Download PDF

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Abstract

公开了用于能源监控和管理的方法、系统、计算机可读介质及计算机程序产品。一种用于能源监控和管理的方法，包括通过用于计量能源的多个计量器具，分别获取以下用能单元中的每个用能单元的能源数据：工厂、工厂中的车间、车间中的生产线和生产线中的用能设备，其中能源数据包括能耗数据；以及响应于检测到以下中的至少一项异常，发出警报：生产线或用能设备的实时能耗数据超过第一阈值的第一比例；生产线或用能设备在第一时间段内的能耗数据总量超过第二阈值的第二比例；生产线或用能设备在第二时间段内的能耗数据连续增加；生产线或用能设备在第三时间段内的能耗数据连续降低；或生产线或用能设备在第四时间段内的能耗数据的波动超过预定范围。

Description

用于能源监控和管理的方法、系统、介质和程序产品
技术领域
本公开涉及信息处理，具体涉及用于能源监控和管理的方法、系统、介质和计算机程序产品。
背景技术
随着全球资源、能源短缺和环境污染加剧，制造业领域能耗和污染排放问题日益凸显，绿色化发展和提质增效逐步成为制造业的重要发展趋势。因而，需要不断优化产业和能源结构，促进能源节约和排放减少。
对于企业来说，能源数据的有效收集、监控和管理在解决能源问题中起着重要作用。但是，目前由于计量器具的安装情况，难以有针对性地进行精细化管理，也缺少方便实用的智能系统来对大量能源数据进行处理从而进行监控和管理。另外，管理人员对工厂的能耗可能缺乏整体把控，加之制造车间的工艺流程繁琐，所涉及到的工艺众多，可能使得大量有效能源数据不能及时收集和传送，影响了对能源的监控和管理。或者，在出现异常情况时，无法及时报警或无法及时获知异常，从而导致能源的不合理消耗。
因此，需要及时获取有效的能源数据，并且相应地处理能源数据以进行能源监控和管理，从而促进能源节约。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供一种用于能源监控和管理的方法，包括通过用于计量能源的多个计量器具，分别获取以下用能单元中的每个用能单元的能源数据：工厂、工厂中的车间、车间中的生产线和生产线中的用能设备，其中能源数据包括能耗数据；以及响应于检测到以下中的至少一项异常，发出警报：生产线或用能设备的实时能耗数据超过第一阈值的第一比例；生产线或用能设备在第一时间段内的能耗数据总量超过第二阈值的第二比例；生产线或用能设备在第二时间段内的能耗数据连续增加；生产线或用能设备在第三时间段内的能耗数据连续降低；或生产线或用能设备在第四时间段内的能耗数据的波动超过预定范围。
根据本公开另一方面，提供一种能源监控和管理的系统，包括：一个或多个处理器，和与所述一个或多个处理器耦接的存储器，所述存储器存储计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令在由所述一个或多个处理器执行时得所述一个或多个处理器执行如上所述的方法。
根据本公开又一方面，提供一种用于能源监控和管理的非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令在由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行如上所述的方法。
根据本公开还有一方面，提供了一种用于能源监控和管理的计算机程序产品，包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令在由一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如本文所述的任何方法。
从参考附图的以下描述中，本公开其他特征和优点将变得清楚。
附图说明
并入说明书中并构成说明书的一部分的附图图示了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理而没有限制。在各图中，类似的标号用于表示类似的项目。
图1是示出用于实现本公开实施例的系统架构。
图2是示出根据本公开实施例的用能单元的能源数据的示意图。
图3是示出根据本公开实施例的用于能源监控和管理的方法。
图4是示出可以实现根据本公开实施例的系统的一般硬件环境的示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对所描述的示例性实施例的透彻理解。但是，对于本领域技术人员清楚的是，所描述的实施例可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下进行实践。在所描述的示例性实施例中，为了避免不必要地模糊本公开的概念，没有详细描述众所周知的结构或处理步骤。
下文所示的每个框图内的方框可以通过硬件、软件、固件或其任意组合来实现以实现本公开的原理。本领域技术人员应该理解的是，每个框图中描述的方框可以被组合或分成子框来实现本公开的原理。
本公开中呈现的方法的步骤旨在是说明性的。在一些实施例中，该方法可以用未描述的一个或多个附加步骤来完成和/或在没有所讨论的一个或多个步骤的情况下完成。此外，方法的步骤被图示和描述的顺序并不旨在是限制性的。
目前，传统的能源监控和管理可能存在以下问题：
(1)管理人员对工厂的能耗缺乏基本了解或整体把控，而制造车间的工艺流程繁琐，所涉及到的工艺(生产线)众多。同时，对于车间的众多工艺，也会存在相应很多用能设备。而位于工厂和车间的一级、二级计量器具的能源数据量远远不够，还需要更多级别更完善的计量器具来提供分析依据。能源监控和管理的数字化过程中会产生大量的多源异构数据，由于这些多源异构数据不能有效地收集且不能及时与上层监控和管理系统进行集成，造成了大量有效的数据不能及时传送给管理系统，导致无法对车间做出准确的决策，影响车间正常运行和管理；
(2)较为依赖人工，主要依靠抄表人员记录能耗数据，没有方便实用的系统，整个系统的能耗数据统计采用人工填报方式，这个方式存在上报数据滞后、上报率低的等问题，这影响了统计汇总数据的全面性、客观性和代表性；
(3)没有针对各车间的能源指标(比如：区域的单位产量能耗)，无法及时反馈分析总结；
(4)没有针对设备的单位产量能耗进行能耗异常的分析；难以识别车间高耗能的设备；对车间用能设备的能源数据不能进行有效监控和管理，导致产能不能充分利用，造成一些资源和能量的浪费；
(5)对于单位产量能耗异常的情况没有警报，查找异常解决问题的流程耗费时间长；
(6)难以验证能耗的不合理性，无法了解实时能源消耗的情况，影响工艺改进；
(7)确定工艺的能耗指标或能耗标准时，缺少历史参考数据作为参考；
(8)异常发生时难以直接确认哪里或哪些地方引起异常，因此不能满足现代化生产的需求；
(9)企业生产所涉及的综合能源类型繁多，地理位置分布零散，信息孤岛多，能源数据监控和管理未能集中管理。
因此，需要及时获取更多级别有效的能源数据，并且相应地处理能源数据以进行能源监控和管理，及时获知异常，从而促进能源的高效利用。
本公开的实施例涉及用于能源监控和管理的方法、系统、计算机可读介质及计算机程序产品。一种用于能源监控和管理的方法，包括通过用于计量能源的多个计量器具，分别获取以下用能单元中的每个用能单元的能源数据：工厂、工厂中的车间、车间中的生产线和生产线中的用能设备，其中能源数据包括能耗数据；以及响应于检测到以下中的至少一项异常，发出警报：生产线或用能设备的实时能耗数据超过第一阈值的第一比例；生产线或用能设备在第一时间段内的能耗数据总量超过第二阈值的第二比例；生产线或用能设备在第二时间段内的能耗数据连续增加；生产线或用能设备在第三时间段内的能耗数据连续降低；或生产线或用能设备在第四时间段内的能耗数据的波动超过预定范围。
利用本公开的方法和系统，能够有效收集更多级别、更细类型的能源数据，以便对各项能源消耗进行精细化管理，并且通过智能系统对大量能源数据进行监控和管理，能够进行智能分析，及时报告异常情况，促进能源的合理利用和降低消耗，有助于节约能源减少排放。本公开的系统还能利用物联网、云计算、大数据等技术，在对能源数据进行采集之外，还能进行存储、监控、管理、分析、预测和应用，能够实现能源数据的全生命周期管理。
图1是示出用于实现本公开实施例的系统架构。该系统架构可以包括但不限于以下部分中的至少一者：终端感知层110、网络传输层120、平台应用层130和用户端150。
终端感知层110在真实世界源中感知并采集源环节、网环节、荷环节和储环节中存在的数据，通过安装在各级别位置的计量器具，采集用能单元的能源数据。例如通过终端智能仪表：水表(比如入水流量计112)、电表(比如智能电表111)、热量计、蒸汽流量计113、天然气流量计114、压缩空气计量器具、冷却水计量器具、冷凝水计量器具、机油计量器具和汽油计量器具等各种器具来分别获取工厂(本文中称为一级)、工厂中的车间(二级)、车间中的生产线(三级)和生产线中的用能设备(四级)的针对水、电、热、蒸汽、天然气、压缩空气、冷却水、冷凝水、机油和汽油等类型的能源的数据。
在此，以图2为例，图2是示出根据本公开实施例的多级别用能单元的能源数据的示意图。可以采集工厂210a和210b的水、电、热等类型的能源数据，可以采集工厂210a中的车间220a和220b的水、电、热等类型的能源数据，还可以采集车间220b中的生产线230c、230d和230e等的水、电、热等类型的能源数据，也可以采集生产线230a中的用能设备240a、240c等的水、电、热等类型的能源数据。在一些实施例中，二级位置不限于车间，还可以包括食堂220d、能源中心等。工厂(本文中在不进行区分的情况下为简便起见统称为工厂210)可以是位于不同地区的厂区、车厂等。车间(本文中在不进行区分的情况下为简便起见统称为车间220)例如可以包括冲压车间、车身车间、涂装车间、总装车间等。生产线(本文中在不进行区分的情况下为简便起见统称为生产线230)也可称为工艺，可以包括焊接、预处理、烘干炉和加热炉等。用能设备(本文中在不进行区分的情况下为简便起见统称为用能设备240)可以是每种工艺所需的各种机器人等。本公开通过安装于各位置的更完善的计量器具，能够自动且有效地收集更多级别、更细类型的能源数据，方便系统的管理模块获取企业每个生产环节消耗的各种类型的能源。
网络传输层120将采集的能源数据通过以太网、RS485、RS232、4G/5G等形式经由数据采集网关121传输至平台应用层130。这种传输可以是实时且自动的，也可以将各地区的能源数据传输到统一的平台应用层130，例如上传到统一的数据中心。
平台应用层130可以将接收到的能源数据基于云而分类地存储至技术研究工业云平台131。利用平台的诸如弹性容器132、物联网服务133、云应用开发服务134、大数据服务135、微服务136和人工智能137之类的各项功能和服务对所存储的能源数据进行分析处理，以便实现如下功能：异常报警140、能源统计分析141、能源监控142、能源质量分析143和能源预测144等。上述功能将在后文具体描述，注意，本公开实现的功能不限于此。
用户端150是可以由企业主、管理人员或其他用户等使用的一侧，可以包括各类用户终端，包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括任意上述系统或设备的计算环境等等。用户可以利用网页、客户端、移动端应用程序等通过网页、计算机、手机等获取能源数据的图表表示、报警信息、分析结果和预测结果等，从而实现数据调取、监控、分析、管理等的快捷直观处理。
利用该系统架构可以实现根据本公开的实施例。注意，本公开的系统架构仅为示例，不限于以上部分，也不限于按照以上架构来组成，也可以仅包含以上部分中的一些，或者其中一些部分可以集成在一起，或者一些部分的数量可以不限于一个，只要能够实现根据本公开的方法即可。
图2是示出根据本公开实施例的用能单元的能源数据的示意图。
传统的一级、二级计量器具所采集的数据量有限，本公开通过安装更多级别更细类型的计量器具来获取更完善的能源数据，并且对重点用能设备(例如，功率大于10kW的设备)进行详细计量，能够便利能源的精细化管理。
图3是示出根据本公开实施例的用于能源监控和管理的方法。该方法300可以由例如图1所示的系统架构来执行。
如图3所示，方法300包括在操作301中，通过用于计量能源的多个计量器具，分别获取以下用能单元中的每个用能单元的能源数据：工厂、工厂中的车间、车间中的生产线和生产线中的用能设备，其中能源数据包括能耗数据。在实施例中，通过安装在相应位置的计量器具，获取工厂210的水、电、热等类型的能源数据，并且获取车间220和食堂的水、电、热等类型的能源数据，并且获取生产线230的水、电、热等类型的能源数据，并且获取用能设备240的水、电、热等类型的能源数据，也可以获取所有类型的能源数据的经过能质系数折算后的总值。其中，可以有一个或多个工厂，每个工厂可以包括一个或多个车间，每个车间可以包括一个或多个生产线，每个生产线上可以具有一个或多个用能设备。计量器具可以安装到每个用能单元，也可以安装到重点用能设备。
方法300还可以包括基于云将所获取的能源数据存储在云平台(例如云平台131)。
方法300还包括在操作302中，判定是否检测到以下中的至少一项异常：1)生产线或用能设备的实时能耗数据超过第一阈值的第一比例；2)生产线或用能设备在第一时间段内的能耗数据总量超过第二阈值的第二比例；3)生产线或用能设备在第二时间段内的能耗数据连续增加；4)生产线或用能设备在第三时间段内的能耗数据连续降低；或5)生产线或用能设备在第四时间段内的能耗数据的波动超过预定范围。
若为是，则前进到操作303，若为否，则继续对所获取的能源数据进行判定。
对于异常1)，其中第一阈值可以是根据从历史能耗数据获得的与产量匹配的平均能耗数据而预先定义的阈值。例如，根据多个类似时间点(类似季度、类似生产周期或类似生产环境下的时间点)的历史能耗值，计算出单位产量的平均能耗，作为第一阈值。当超过该第一阈值的例如5％或15％时，判定发生异常1)。
第一阈值也可以是由管理人员根据经验或指标预先定义的阈值。这个指标是根据企业的能耗目标和历史能耗数据确定的，并且该指标包括在设定的时间段内每个用能单元的能耗指标。例如，确定企业针对某产量的总能耗目标，结合用能单元的需求，根据历史能耗数据确定每个工厂、车间、生产线或用能设备应满足的能耗指标，进而确定在例如每个月、每个季度或年份各个用能单元应满足的能耗指标。能耗指标的确定也可以通过基于历史能耗数据的能耗预测模型来获得。
对于异常2)，其中第二阈值可以是根据从历史能耗数据获得的与产量匹配的相应时间段内的能耗数据总量而预先定义的阈值。例如，根据多个类似时间段内(类似季度、类似生产周期或类似生产环境下相同时间长度的时间段内)的历史能耗总值，确定单位产量在该时间段内的能耗数据总量，作为第二阈值。当超过该第二阈值的例如5％或10％时，判定发生异常2)。
第二阈值也可以是由管理人员根据经验或指标预先定义的阈值。类似于第一阈值，在此不再赘述。
对于异常3)和4)，这可能涉及生产线或用能设备的不稳定运行。
对于异常5)，其中预定范围可以是根据历史能耗数据获得的与产量匹配的能耗数据的范围。例如，根据类似时间点的单位产量的能耗值，通过正态分布的特性来确定能耗数据的正常范围(比如期望值与三倍标准差的和差所确定的范围)；或者根据类似时间点的单位产量的能耗值最大值或最小值的一定比例(例如最大值的95％，最小值的120％等)来确定能耗数据的预定范围。
预定范围也可以是由管理人员根据经验或指标预先定义的范围，类似第一阈值，在此不再赘述。此外，可以设定不同的预定范围，并且将波动不同范围的异常判定为不同级别的异常。
在其他一些实施例中，还可以检测其它用能单元(例如工厂、车间、重点用能设备等)的异常，还可以检测同一类型的用能单元(例如同一类型的用能设备)的能耗数据的异常以判断该类型的用能单元是否存在异常。
此外，所检测的能耗数据不仅可以是各种类型的能源数据的总消耗量，也可以是针对某种或某几种类型的能源分别进行检测。对于不同类型的能源消耗或者总能耗，能源监控和管理系统还可以将各种能耗转换为相应的热值当量，利用能质系数折算法将各种类型的能耗转换至统一的单位值以用于计算和比较。
另外，各项异常中的第一至第四时间段可以是相同的时间段，也可以是不同的时间段。该时间段的长度和位置可以由管理人员根据经验或目标策略来确定，例如可以针对不同的时间段设置不同的异常检测和警报策略。
继续方法300，响应于在操作302中检测到异常，在操作303中发出警报。
可以通过网页、客户端、移动端应用程序、短信息、邮件等向管理人员发送文字或图片消息。也可以通过电话或语音播报等发出语音消息。还可以在用户界面上以突出显示、改变颜色、文字或图片提醒等中的至少一种形式来显示发生异常的生产线或用能设备。
警报可以包括发生异常的生产线或用能设备的信息，还可以包括发生的异常的类型或级别。可以针对不同异常设置不同级别的警报提醒，例如低级别的警报可以仅通过文字图片来提醒，提醒方式也可以相对单一；而更紧急级别的警报可以附加电话等更及时的提醒，并且通过更多种方式进行多次提醒。
该方法300还可以包括：基于警报的信息，建立与发生异常的生产线或用能设备相关联的异常清单，并向处理人员发送该异常清单。由此相关处理人员可以进行定期巡视、计划性检修等工作任务，改善用能单元的情况。之后，相关处理人员可以向系统录入巡视、检修结果。该方法300还可以包括，响应于该处理人员指示已完成异常处理的输入，确定该生产线或用能设备的异常已被处理。
另外，管理人员可以根据历史警报的信息，判定是否需要修改当前触发异常的策略项，例如修改阈值设置或范围设置等。
操作302和303可以由云平台的异常报警140功能实现，也可以由集成的模块功能实现。
接下来，描述能源监控142的功能操作。
方法300还可以包括，响应于用户用于显示能耗趋势的第一输入，在用户界面上采用折线图的方式显示预定时间段内的能耗数据随时间的变化。其中，能耗数据包括以下中的至少一者：所有工厂、特定工厂、特定车间、特定用能设备的所有类型能源的能耗数据或特定类型能源的能耗数据。
例如，用户想要监控各个工厂210a和210b的过去一个月的电能消耗趋势，通过在用户界面上点击相应按钮或选择相应选项，可以显示工厂210a和210b(例如以不同线型或颜色的折线)的电能(例如显示在纵轴)在过去一个月随时间(例如显示在横轴)的变化。
方法300还可以包括，响应于用户用于显示能耗占比的第二输入，采用能质系数折算法将不同类型能源的能耗数据转换为具有统一单位的值，并在用户界面上采用饼状图的方式显示预定时间段内不同类型能源的能耗占所有类型能源的总能耗的比例。其中，预定时间段可以是小时数、日期、月份、季度或年份等周期。
由此，用户可以监控各个用能设备、生产线、车间或工厂，针对各种类型能源的能耗或所有类型能源的总能耗，随时间的趋势变化。通过调整时间段也能够反映出不同时间段的能源消耗量。还可以针对性地监控重点用能设备的能源消耗。也可以监控各类型能源在不同用能单元处消耗所占的比例，有助于确定不同类型的能源的消耗指标。从而也有助于异常报警140的分析判定。
此外，还可以对各类型能源的基本运行信息和环境信息进行实时监控，在用户界面上实时展示各电站的装机容量、运行状态、实时功率、当日发电量、警报信息及异常用能设备的数量等重要信息。由此，用户能够通过主要指标的实时曲线掌握各类型能源当天的运行情况。
另外，还可以进行能耗可视化建模，建立用能设备与车间相关联的层次结构，在重点工艺流程和重点用能设备上部署影像采集传输终端，将企业能耗流向、工艺环节通过影像直观显现，便于查看不同用能设备在工艺流程中的位置，跟踪用能设备的运行状态，针对设备树的各相关用能设备进行管理。
该能源监控和管理系统还能够进行能源统计分析141的功能操作。能源统计分析141可以包括能源计量分析、能源平衡分析和能效分析。
对于能源计量分析，方法300还可以包括，针对特定产品，基于与该特定产品的生产过程相关联的用能单元的能源数据，计算相应用能单元针对单位产量的该特定产品的能耗值；以及响应于能耗值超过第三阈值，向管理人员发出警报。
例如，统计并计算每生产单位产量的产品A，所涉及的用能设备B、C和D的能耗，如果该能耗超过预定义的阈值或者超过其它工厂生产该产品A的平均能耗或中位数，则提醒管理人员分析并优化生产过程的耗能情况。比如，当总能耗超过阈值时，可以分析优化整个生产过程中耗能较大的部分或者替换损耗率较高的类型的能源；当设备D的能耗超过其它工厂的平均能耗一定比例时，可以针对性优化设备D的能耗。其中，第三阈值的设置可以类似于第一阈值的设置方式。这里，单位产量的产品的能耗能够方便判断管理人员优化能耗的管理水平。
方法300还可以包括，针对特定批次，基于与该特定批次的产品生产过程相关联的用能单元的能源数据，计算相应用能单元针对该特定批次的能耗值；以及响应于能耗值超过第四阈值，向管理人员发出警报。
类似于针对特定产品的能源统计分析，针对特定批次或订单，可以统计分析该批次或订单在各项工艺的耗能情况。在此不再赘述。
对于能源平衡分析，当获取的能源数据还包括收入的能源量和有效利用的能源量时，方法300还可以包括，针对不同类型能源，基于生产线或用能设备各自收入的能源量和有效利用的能源量，计算不同类型能源的针对各用能单元的有效利用率；以及将计算出的有效利用率发送给管理人员。
能源平衡分析是以各个用能单元为对象进行的能量平衡分析，包括对各类型能源的收入与支出平衡的分析，能源消耗、有效利用及损失之间的数量平衡的分析。这对于掌握用能单元的耗能情况，掌握能源构成、能源分布，与了解能源损失数量、损失原因和存在的问题有重要的参考意义。同时，通过能源平衡分析，能够掌握企业各用能单元的能源有效利用率，特别是掌握三级与四级计量器具、甚至四级与五级计量器具之间的能源平衡分析，能够为企业制订节约能源目标、进行技术改造等提供了数据支撑。
能源平衡分析包括配电平衡分析、自来水平衡分析、天然气平衡分析、冷冻水平衡分析、压缩空气平衡分析、蒸汽平衡分析等多种类型能源的平衡分析。
对于能效分析，通过连接企业相关财务系统获取能源采购信息，并通过能源计量分析获得生产过程中单位产量能耗等数据，按不同类型的能源、时间等对不同能源的能效消耗进行成本计算，能够获取单位产量产品、各用能单元的能效成本等信息。能效分析功能还可以根据采集到的数据进行大数据处理，分析各用能单元在使用能源时，各种变量(温度、时间或产量等)对能耗造成的影响。
接下来，描述能源质量分析143的功能操作。能源质量分析主要是对各种类型的能源的质量进行分析。
以能源的类型是电为例，获取的能源数据还可以包括以下电能质量参数中的至少一者：三相电压、三相电流、功率、电力负荷、功率因素、负载率、谐波电压、谐波电流，该方法300还可以包括确定电能质量参数是否符合标准(比如三相是否平衡，谐波电压、谐波电流是否合格，功率因数是否过低等)；以及将确定的结果提供给管理人员。该标准可以由相关人员根据要求预先确定。管理人员可以根据确定的结果来综合判断该类型能源质量是否合乎要求。
接下来，描述能源预测144的功能操作。
方法300还可以包括，基于每个用能单元的历史能耗数据和对应的产量，生成能耗预测模型，所述能耗预测模型描述产量与各用能单元的能耗之间的关系；以及基于所述能耗预测模型，预测生产过程中各用能单元所需的能耗。其中，生成能耗预测模型还包括：将回归分析、数据拟合或分布拟合等方法应用于每个用能单元的历史能耗数据和对应的产量，以生成能耗预测模型。
此外，当实时能耗数据与能耗预测模型所预测的能耗值偏离一定比例时，也可以发出警报以通知管理人员。
能源预测144能够根据历史数据建立产量与能耗之间的模型，预估企业未来生产过程所需的各类型能源的数量，用于分析未来能耗的趋势或未来某个周期能耗的趋势，并且与各类型能源、各用能单元相结合，便于形成更加精细的预估。
方法300不仅可以针对上述用能单元进行监控管理，还可以针对其它用能单元(例如工厂、车间、重点用能设备等)进行分析，还可以针对同一类型的用能单元(例如同一类型的用能设备)的能耗数据来分析该类型的用能单元的情况。此外，所使用的能耗数据不仅可以是各种类型的能源数据的总消耗量，也可以是针对某种或某几种类型的能源分别进行的分析处理。从而，方法300可以提供更精细化的管理。
通过本公开实施例的示例方法300，有效收集更多级别、更细类型的能源数据，以便对各项能源消耗进行精细化管理，并且通过智能系统对大量能源数据进行监控和管理，能够进行智能分析，及时报告异常情况，促进能源的合理利用和降低消耗，有助于节约能源减少排放。本公开的系统还能利用物联网、云计算、大数据等技术，在对能源数据进行采集之外，还能进行存储、监控、管理、分析、预测和应用，能够实现能源数据的全生命周期管理。
图4是示出可以实现根据本公开实施例的系统的一般硬件环境的示意图。
现在参考图4，示出了计算节点400的示例的示意图。计算节点400仅是合适的计算节点的一个示例，并且不旨在暗示关于本文描述的实施例的使用范围或功能的任何限制。无论如何，计算节点400都能够实现和/或执行上文阐述的任何功能。
在计算节点400中，存在计算机系统/服务器4012，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。可适于与计算机系统/服务器4012一起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括任意上述系统或设备的分布式云计算技术环境等等。
计算机系统/服务器4012可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。一般而言，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、逻辑、数据结构等。计算机系统/服务器4012可以在分布式云计算环境中实践，其中由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地或远程计算机系统存储介质二者上。
如图4所示，计算节点400中的计算机系统/服务器4012以通用计算设备的形式示出。计算机系统/服务器4012的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元4016、系统存储器4028、将包括系统存储器4028的不同系统组件耦合到处理单元4016的总线4018。
总线4018表示若干类型的总线结构中的任意一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、加速图形端口、处理器或者使用各种总线结构中的任意总线结构的局部总线。作为示例而非限制，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MAC)总线、增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线、外围组件互连(PCI)总线、外围组件互连高速(PCIe)和先进微控制器总线体系架构(AMBA)。
计算机系统/服务器4012典型地包括各种计算机系统可读介质。这些介质可以是由计算机系统/服务器4012访问的任意可得介质，包括易失性和非易失性介质、可移除的和不可移除的介质。
系统存储器4028可以包括以易失性存储器的形式的计算机系统可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)4030和/或高速缓存存储器4032。计算机系统/服务器4012还可以包括其它可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机系统存储介质。仅作为示例，可以提供用于从不可移除的非易失性磁介质(未示出，并且通常被称为“硬盘驱动器”)读取以及向不可移除的非易失性磁介质写入的存储系统4034。虽然未示出，可以提供用于从可移除的非易失性磁盘(例如“软盘”)读取以及向可移除的非易失性磁盘写入的磁盘驱动器，以及用于从可移除的非易失性光盘(诸如CD-ROM、DVD-ROM或者其它光介质)读取以及向可移除的非易失性光盘写入的光盘驱动器。在这些情况下，每个都可以通过一个或者多个数据介质接口连接到总线4018。如下文将进一步描绘和描述的，存储器4028可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开的实施例的功能。
通过示例而非限制，具有一组(至少一个)程序模块4042的程序/实用程序4040以及操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据可被存储在存储器4028中。操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块以及程序数据或其某个组合中的每一个都可以包括网络环境的实现。程序模块4042一般执行如本文所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机系统/服务器4012还可以与一个或多个外部设备4014(诸如键盘、指示设备、显示器4024等)、使用户能够与计算机系统/服务器4012交互的一个或多个设备和/或使计算机系统/服务器4012能够与一个或多个其它计算设备通信的任何设备(例如，网卡、调制解调器等)进行通信。这种通信可以经由输入/输出(I/O)接口4022发生。还有，计算机系统/服务器4012可以经由网络适配器4020与一个或多个网络(诸如局域网(LAN)、通用广域网(WAN)和/或公共网络(例如，互联网))进行通信。如所描绘的，网络适配器4020经由总线4018与计算机系统/服务器4012的其它组件通信。应当理解的是，虽然未示出，但是其它硬件和/或软件组件可以与计算机系统/服务器4012结合使用。示例包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部盘驱动器阵列、RAID系统、磁带驱动器和数据存档存储系统等。
本公开可以被实施为系统、方法和/或计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括(一个或多个)计算机可读存储介质，其上具有计算机可读程序指令，用于使处理器执行本公开的方面。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储用于由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可以是例如(但不限于)电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例的非穷举的列表包括以下：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备(诸如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构)以及上述的任意合适的组合。如本文所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络(例如互联网、局域网、广域网和/或无线网)下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发这些计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、依赖机器的指令、微代码、固件指令、状态设置数据，或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的或者源代码或者目标代码，这些编程语言包括面向对象的编程语言(诸如Smalltalk、C++等)以及常规过程式编程语言(诸如“C”编程语言或类似的编程语言)。计算机可读程序指令可以完全地在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为独立的软件包执行、部分在用户的计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如使用互联网服务提供商通过互联网)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，以便执行本公开的方面。
本文参考根据本公开的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的方面。将理解的是，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以生产出机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/行为的装置。这些计算机可读程序指令也可被存储在计算机可读存储介质中，这些计算机可读程序指令可以指导计算机、可编程数据处理装置和/或其它设备以特定方式工作，从而，其中存储有指令的计算机可读介质包括制造品，该制造品包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/行为的方面的指令。
计算机可读程序指令也可被加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/行为。
图中的流程图和框图显示了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表模块、段或指令的一部分，该模块、段或指令的一部分包含用于实现规定的(一个或多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于图中所标注的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，或者这些方框有时也可以按相反的顺序执行。还将注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以由执行规定的功能或行为的或执行专用硬件与计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实现。
本领域技术人员还应当理解，在本公开的实施例中按照顺序例示的各种操作并不一定必须按照例示的顺序执行。本领域技术人员可以根据需要调整操作的顺序。本领域技术人员还可以根据需要，增加更多的操作或省略其中一些操作。
对本公开的各种实施例的描述已经出于说明的目的给出，但是并不旨在是详尽的或限制于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是显然的。选择本文使用的术语，以最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术改进，或者使本领域其他技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (17)

1.一种用于能源监控和管理的方法，包括：
通过用于计量能源的多个计量器具，分别获取以下用能单元中的每个用能单元的能源数据：工厂、工厂中的车间、车间中的生产线和生产线中的用能设备，其中能源数据包括能耗数据；以及
响应于检测到以下中的至少一项异常，发出警报：
生产线或用能设备的实时能耗数据超过第一阈值的第一比例；
生产线或用能设备在第一时间段内的能耗数据总量超过第二阈值的第二比例；
生产线或用能设备在第二时间段内的能耗数据连续增加；
生产线或用能设备在第三时间段内的能耗数据连续降低；或
生产线或用能设备在第四时间段内的能耗数据的波动超过预定范围。
2.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，其中，
所述第一阈值包括以下中的至少一者：根据从历史能耗数据获得的与产量匹配的平均能耗数据而预先定义的阈值；由管理人员根据经验或指标预先定义的阈值；
所述第二阈值包括以下中的至少一者：根据从历史能耗数据获得的与产量匹配的相应时间段内的能耗数据总量而预先定义的阈值；由管理人员根据经验或指标预先定义的阈值；以及
所述预定范围包括以下中的至少一者：根据历史能耗数据获得与产量匹配的能耗数据的范围；由管理人员根据经验或指标预先定义的范围。
3.根据权利要求2所述的用于能源监控和管理的方法，其中所述指标是根据企业的能耗目标和历史能耗数据确定的，并且所述指标包括在设定的时间段内每个用能单元的能耗指标。
4.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，其中，发出警报包括以下中的至少一者：
通过网页、客户端、移动端应用程序、短信息向管理人员发送文字或图片消息；
通过电话或语音播报发出语音消息；或者
在用户界面上以突出显示、改变颜色、文字或图片提醒中的至少一种形式来显示发生异常的生产线或用能设备。
5.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
基于警报的信息，建立与发生异常的生产线或用能设备相关联的异常清单，并向处理人员发送该异常清单；
响应于该处理人员指示已完成异常处理的输入，确定该生产线或用能设备的异常已被处理。
6.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，其中，
能源的类型包括：水、电、热、蒸汽、天然气、压缩空气、冷却水、冷凝水、机油和汽油。
7.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，其中，
计量器具包括：分别用于计量水、电、热、蒸汽、天然气、压缩空气、冷却水、冷凝水、机油和汽油的数据量的水表、电表、热量计、蒸汽流量计、天然气流量计、压缩空气计量器具、冷却水计量器具、冷凝水计量器具、机油计量器具和汽油计量器具。
8.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
基于云将所获取的能源数据存储在云平台。
9.根据权利要求6所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
响应于用户用于显示能耗趋势的第一输入，在用户界面上采用折线图的方式显示预定时间段内的能耗数据随时间的变化，其中，能耗数据包括以下中的至少一者：所有工厂、特定工厂、特定车间、特定用能设备的所有类型能源的能耗数据或特定类型能源的能耗数据；或
响应于用户用于显示能耗占比的第二输入，采用能质系数折算法将不同类型能源的能耗数据转换为具有统一单位的值，并在用户界面上采用饼状图的方式显示预定时间段内不同类型能源的能耗占所有类型能源的总能耗的比例。
10.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
针对特定产品，基于与该特定产品的生产过程相关联的用能单元的能源数据，计算相应用能单元针对单位产量的该特定产品的能耗值；
响应于能耗值超过第三阈值，向管理人员发出警报。
11.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
针对特定批次，基于与该特定批次的产品生产过程相关联的用能单元的能源数据，计算相应用能单元针对该特定批次的能耗值；
响应于能耗值超过第四阈值，向管理人员发出警报。
12.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，其中，在能源的类型为电时，所述能源数据还包括以下电能质量参数中的至少一者：三相电压、三相电流、功率、电力负荷、功率因素、负载率、谐波电压、谐波电流，所述方法还包括：
确定电能质量参数是否符合标准；以及
将确定的结果提供给管理人员。
13.根据权利要求1所述的用于能源监控和管理的方法，还包括：
基于每个用能单元的历史能耗数据和对应的产量，生成能耗预测模型，所述能耗预测模型描述产量与各用能单元的能耗之间的关系；以及
基于所述能耗预测模型，预测生产过程中各用能单元所需的能耗。
14.根据权利要求13所述的用于能源监控和管理的方法，其中生成能耗预测模型还包括：将回归分析或数据拟合应用于每个用能单元的历史能耗数据和对应的产量，以生成所述能耗预测模型。
15.一种能源监控和管理系统，包括：
一个或多个处理器，和
与所述一个或多个处理器耦接的存储器，所述存储器存储计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令在被所述一个或多个处理器执行时执行如权利要求1-14中任一项所述的方法。
16.一种非瞬时性计算机可读介质，所述非瞬时性计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令当由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行包括权利要求1-14中任一项所述的方法。
17.一种计算机程序产品，包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令在由一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行根据权利要求1-14中任一项所述的方法。
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