CN214122776U - 一种制造业园区智慧能源管控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制造业园区智慧能源管控系统，包括连接设置的能源数据采集系统、集中监控系统和能源管理系统；所述的能源数据采集系统用于能源计量数据的采集传输；所述的集中监控系统用于对所述的能源数据采集系统采集到的数据及公辅系统进行集中监控；所述的能源管理系统实现完成能源管理功能。本实用新型实现了对整个能源供给系统及公辅系统的集中监控，保证设备运行的可靠性、高效性，并实现了现场无人值守；实现了能源计量数据信息的自动采集，减少了原有人工抄表的人力成本，解决了数据及时性、准确性差的难题。

Description

一种制造业园区智慧能源管控系统

技术领域

本实用新型属于分布式能源集中监控与能源管理领域，涉及一种制造业园区智慧能源管控系统，尤其涉及一种制造业园区从能源底层数据采集、能源供给系统控制到能源管理的一体化智慧能源管控系统。

背景技术

当前，我国能源结构中，清洁能源消费比例过低，雾霾等环境问题突出，治理难度大；原有大电源、大电网的单一运营模式难以应对影响供电安全的突发事件，能源系统亟需进一步转型升级。在此背景下，能源供给由集中式向分布式转型、多能源互补融合发展成为解决问题的新途径。以分布式能源、可再生能源为代表的新型能源系统，与常规集中式供能系统的有机结合，将成为未来能源系统的发展方向。众多企业积极响应国家政策号召进行能源改革，大力推广分布式能源。

制造业园区内采用分布式能源，满足企业综合用能需求的同时，最大可能的提高企业清洁能源、可再生能源利用率，减少环境污染。制造业园区主要用能包括水、电、压缩空气、天然气、冷/热等，园区分布式能源项目供能设备一般有地源热泵、空气源热泵、燃气锅炉、水蓄能(冰蓄冷)、空压机，同时园区配套污水处理系统等。

智慧能源管控系统则是分布式能源项目的核心，既要实现能源供给系统及园区公辅系统的一体化集中监控，又要实现整个园区的能源优化管理，从而提高企业能源管理的信息化、自动化、智能化水平。智慧能源管控系统，涉及的子项较多，从底层最分散的能源数据采集到各工艺系统的参数采集、控制，再到能源管理，务必提前做好顶层设计，布置整个系统网络结构、规定统一的通讯接口/通讯协议、规划各系统功能，并全方位考虑系统安全性，确保系统安全、可靠、高效运行。目前，项目实施难度大，项目运行效果影响严重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制造业园区智慧能源管控系统，解决现有系统项目实施难度大，项目运行效果不佳等问题。

为了实现上述目的，本实用新型公开以下技术方案：

一种制造业园区智慧能源管控系统，包括连接设置的能源数据采集系统、集中监控系统和能源管理系统；

所述的能源数据采集系统包括依次连接的控制系统通讯DPU3和中心机房交换机，所述的中心机房交换机连接多个现场交换机，所述的现场交换机经过串口通讯服务器和前端计量仪表连接，所述的控制系统通讯DPU3连接集中监控系统；

所述的现场交换机用于将前端计量仪表采集的数据传输给中心机房交换机，并经过控制系统通讯DPU3传输给集中监控系统；

所述的集中监控系统包括公辅单元，所述的公辅单元包括站房循环水模块和污水处理模块；

所述的能源数据采集系统用于能源计量数据的采集传输；

所述的集中监控系统用于对所述的能源数据采集系统采集到的数据及所述的公辅单元进行集中监控；

所述的能源管理系统根据所述的集中监控系统的反馈数据实现完成能源管理功能。

具体的，所述的前端计量仪表带有RS 485通讯接口，所述的前端计量仪表数量为多个。

进一步的，所述的能源数据采集系统还包括燃气锅炉和空压机组，所述的燃气锅炉、空压机组的通讯接口经过通讯线与控制系统通讯DPU3相连。

进一步的，所述的集中监控系统还包括操作员站、工程师站、OPC服务器、第一交换机和第二交换机，所述的操作员站、工程师站和OPC服务器分别连接后共同连接第一交换机，所述的操作员站、工程师站和OPC服务器分别连接后还共同连接有第二交换机；

所述的第一交换机分别与所述的站房循环水模块、污水处理模块和所述的控制系统通讯DPU3连接，所述的第二交换机分别与站房循环水模块、污水处理模块和所述的控制系统通讯DPU3连接；

所述的OPC服务器通过用于安全防护的工业级防火墙与所述的能源管理系统连接。

具体的，所述的污水处理模块设置有用于污水工艺流程的自动调节与控制的DPU。

进一步的，所述的能源管理系统通过第三交换机与所述的OPC服务器连接，所述的能源管理系统通过第三交换机还与电气后台和第三方软件模块连接，所述的OPC服务器、电气后台和第三方软件模块传输的数据作为所述的能源管理系统的数据源。

具体的，所述的能源管理系统包括能管软件平台、服务器、操作站、手机 APP、企业级防火墙、打印机，用于完成能源管理功能的开发、系统操作、报表打印、远程管理、安全防护的功能。

可选的，所述的电气后台包括电度表和配电室电器柜。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术效果：

(1)本实用新型园区智慧能源管控系统，实现了对整个能源供给系统及公辅系统的集中监控，保证设备运行的可靠性、高效性，并实现了现场无人值守；实现了能源计量数据信息的自动采集，减少了原有人工抄表的人力成本，解决了数据及时性、准确性差的难题。

(2)有效的数据统计、分析、报表、绩效管理、能源预测、计划管理等，为管理人员发现问题、挖掘能源潜力提供了有力的数据支撑，也改变了以往的能源管理模式。

(3)管理人员通过远程及手机APP等方式能随时随地了解能源信息、设备信息和安全信息，提高了工作效率、提升了管理水平。能源管理系统对优化能源调度、减少管理环节、节能减排、能源平衡、生产过程控制、设备运行管理等有重要的意义和作用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型现场能源数据采集网络示意图；

附图标记：

1、能源数据采集系统；11、控制系统通讯DPU3；12、中心机房交换机；13、现场交换机；14、串口通讯服务器；15、前端计量仪表；2、集中监控系统；21、操作员站；22、工程师站；23、OPC服务器；24、第一交换机；25、第二交换机； 26、站房循环水模块；27、污水处理模块；3、能源管理系统；31、第三交换机； 32、电气后台；33、第三方软件。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例中，OPC(OLE for Process Control)服务器、操作员站、工程师站、第一交换机、第二交换机、第三交换机均为本领域的已有设备，为用于电信号转发的常规网络设备。

实施例1

本实施例给出一种制造业园区智慧能源管控系统，包括连接设置的能源数据采集系统1、集中监控系统2和能源管理系统3；

能源数据采集系统1包括依次连接的控制系统通讯DPU311和中心机房交换机12，中心机房交换机12连接多个现场交换机13，现场交换机13经过串口通讯服务器14和前端计量仪表15连接，控制系统通讯DPU11连接集中监控系统2；现场交换机13用于将前端计量仪表15采集的数据传输给中心机房交换机12，并经过控制系统通讯DPU311传输给集中监控系统2。

所述的集中监控系统2包括公辅单元，所述的公辅单元包括站房循环水模块26和污水处理模块27；

能源数据采集系统1用于能源计量数据的采集传输；

集中监控系统2用于对数据采集系统采集到的数据及公辅单元进行集中监控；

能源管理系统3根据所述的集中监控系统2的反馈数据实现完成能源管理功能。

能源数据采集包括常规的工艺参数，如温度、压力、液位、设备运行状态等数据采集，这类数据多为4-20ma或干接点信号，通常用硬接线的方式将信号接到集中监控系统的IO模块实现数据上传。

能源数据采集系统1最终接入DCS控制系统，具体由图1中的通讯控制器 DPU3来完成的。集中监控系统简称DCS控制系统，它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。

园区涉及大量能源计量仪表数据采集，每个仪表需要上传的信息量大，本着安全、可靠原则，选择有线通讯方式实现前端计量仪表15的数据采集。

现场数据采集网络如图2，图2中前端计量仪表15简称为仪表，前端计量仪表15带有RS 485通讯接口，前端计量仪表15数量为多个。规定统一的通讯协议,本实施例中为modbus-rtu通讯协议。由于仪表布置分散、距离较远，以车间为单元，增设串口通讯服务器14，将车间内的前端计量仪表15汇到串口通讯服务器14，网线经串口通讯服务器14出口接入车间机房现场交换机13，如是，各车间数据采集传输网络汇到中心机房交换机12，从中心交换机拉一条光纤到控制系统与控制系统通讯DPU311相连。

进一步的，能源数据采集系统1还包括燃气锅炉和空压机组，燃气锅炉、空压机组的通讯接口经过通讯线直接与控制系统通讯DPU311相连。此外，其余供能子系统，如地源热泵、冰蓄冷等设备也以通讯的方式接入通讯DPU，从而实现工艺参数的采集传输；

本实施例的能源数据采集系统1实现了离散、远距离计量仪表数据的可靠采集、上传。该方法最大特点在于数据传输稳定、可靠，并且大大减少常规有线传输的施工量及施工难度。

在本实施例中，集中监控系统2还包括操作员站21、工程师站22、OPC服务器23、第一交换机24和第二交换机25，操作员站21、工程师站22和OPC服务器23分别连接后共同连接第一交换机24，操作员站21、工程师站22和OPC 服务器23分别连接后还共同连接有第二交换机25；

第一交换机24分别与站房循环水模块26、污水处理模块27和控制系统通讯DPU311连接，第二交换机25分别与站房循环水模块26、污水处理模块27和控制系统通讯DPU311连接；第一交换机24编号为SWH01A，第二交换机25编号为SWH01B。

OPC服务器23通过用于安全防护的工业级防火墙与能源管理系统3连接。

在本实施例中，OPC服务器23兼历史数据存储功能，同时也是与能源管理系统3通讯的接口，通过OPC通讯协议将从底层采集到的工艺、计量、设备等数据信息上传到能源管理系统3。由于集中监控系统2是工业控制网络，而能源管理系统3属于信息管理层，外接互联网，因此在集中监控系统2与能源管理系统3之间加装工业级防火墙，保证整个控制系统的安全可靠。

进一步的，污水处理模块27设置有用于污水工艺流程的自动调节与控制的 DPU。DCS控制系统完成与各子系统辅助设备(如锅炉、空压机、地源热泵、冰蓄冷等)的数据采集和远程控制。实现了远距离集中监控、底层数据采集汇总，能够实时在线监测各工艺、各设备的运行状况、自动调节；具备实时报警、历史趋势查询、报表等功能，达到现场无人值守(如污水处理站、空压站)，系统自动运行，实现人员集约。

在本实施例中，能源管理系统3属于自主开发，包括系统架构设计、系统接口设计、安全设计、功能开发。能源管理系统3通过第三交换机31与OPC服务器23连接，能源管理系统3通过第三交换机31还与电气后台32和第三方软件33模块连接，OPC服务器23、电气后台32和第三方软件33模块传输的数据作为能源管理系统3的数据源。

鉴于对控制系统、电气系统工业网络安全性的考虑，服务器、电气后台32 与能源管理系统3间加设工业级防火墙，即第三交换机31与电器后台之间连接工业级防火墙，保证系统安全。能源管理系统3与Internet的连接，在外网入口设置企业级防火墙以防御外网恶意软件的入侵和攻击。

进一步的，能源管理系统3包括能管软件平台、服务器、操作站、手机APP、企业级防火墙、打印机，用于完成能源管理功能的开发、系统操作、报表打印、远程管理、安全防护的功能。

可选的，电气后台32包括电度表和配电室电器柜。第三方软件33系统包括手机APP、客户端和MES/ERP。

能源管理系统3首先要完成数据信息采集，数据来源多种多样，有可能是从底层前端计量仪表15直接上传，有的从DCS控制系统、电气系统读取。同时一个开放的系统，必然会和外部系统产生业务关系，比如与企业的ERP、MES、人力资源系统等进行数据信息交互。通过数据展示，实时掌握园区内各种能源的生产、使用及重点能耗设备的运行状况及各项指标；同时对园区用能信息进行统计分析，通过绩效管理、能流分析、能源预测、能源计划等功能开发，能源管理系统3为指导园区高效能源管理提供大量可靠的数据资源。同时通过互联网可实现远程访问能源管理系统3，也可通过手机APP实时了解园区用能及设备运行状况，便于管理者掌握一手信息、及时决策与管理。整个系统装置通过工业级、企业级的防火墙层层防护，确保系统的安全性。

在本实施例优选案例中，能源管理系统3主要包括能源在线监测、能源数据查询、能源告警数据查询、部门绩效分析、能源综合分析、部门生产数据、能源预测管理、历史数据查询、报表统计查询、计量器具管理等几大功能模块。例如：其中能源在线监测展示整个园区能流分步走向、供能端及用能端的能源实时数据、供能单元工艺流程及运行参数等；运营人员能够随时准确掌控整个园区能源运营状况及设备的运行情况，有效做出运营调度决策。能源数据查询，包括各部门具体各项能耗(如水、电、压缩空气、冷/热等)查询、能耗趋势查询、能源月使用率等。

Claims (8)

1.一种制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，包括连接设置的能源数据采集系统(1)、集中监控系统(2)和能源管理系统(3)；

所述的能源数据采集系统(1)包括依次连接的控制系统通讯DPU3(11)和中心机房交换机(12)，所述的中心机房交换机(12)连接多个现场交换机(13)，所述的现场交换机(13)经过串口通讯服务器(14)和前端计量仪表(15)连接，所述的控制系统通讯DPU3(11)连接集中监控系统(2)；

所述的现场交换机(13)用于将前端计量仪表(15)采集的数据传输给中心机房交换机(12)，并经过控制系统通讯DPU3(11)传输给集中监控系统(2)；

所述的集中监控系统(2)包括公辅单元，所述的公辅单元包括站房循环水模块(26)和污水处理模块(27)；

所述的能源数据采集系统(1)用于能源计量数据的采集传输；

所述的集中监控系统(2)用于对所述的能源数据采集系统(1)采集到的数据及所述的公辅单元进行集中监控；

所述的能源管理系统(3)根据所述的集中监控系统(2)的反馈数据实现完成能源管理功能。

2.根据权利要求1所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的前端计量仪表(15)带有RS 485通讯接口，所述的前端计量仪表(15)数量为多个。

3.根据权利要求2所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的能源数据采集系统(1)还包括燃气锅炉和空压机组，所述的燃气锅炉、空压机组的通讯接口经过通讯线与控制系统通讯DPU3(11)相连。

4.根据权利要求1所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的集中监控系统(2)还包括操作员站(21)、工程师站(22)、OPC服务器(23)、第一交换机(24)和第二交换机(25)，所述的操作员站(21)、工程师站(22)和OPC服务器(23)分别连接后共同连接第一交换机(24)，所述的操作员站(21)、工程师站(22)和OPC服务器(23)分别连接后还共同连接有第二交换机(25)；

所述的第一交换机(24)分别与所述的站房循环水模块(26)、污水处理模块(27)和所述的控制系统通讯DPU3(11)连接，所述的第二交换机(25)分别与站房循环水模块(26)、污水处理模块(27)和所述的控制系统通讯DPU3(11)连接；

所述的OPC服务器(23)通过用于安全防护的工业级防火墙与所述的能源管理系统(3)连接。

5.根据权利要求4所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的污水处理模块(27)设置有用于污水工艺流程的自动调节与控制的DPU。

6.根据权利要求5所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的能源管理系统(3)通过第三交换机(31)与所述的OPC服务器(23)连接，所述的能源管理系统(3)通过第三交换机(31)还与电气后台(32) 和第三方软件(33)模块连接，所述的OPC服务器(23)、电气后台(32)和第三方软件(33)模块传输的数据作为所述的能源管理系统(3)的数据源。

7.根据权利要求6所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的能源管理系统(3)包括能管软件平台、服务器、操作站、手机APP、企业级防火墙、打印机，用于完成能源管理功能的开发、系统操作、报表打印、远程管理、安全防护的功能。

8.根据权利要求6所述的制造业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述的电气后台(32)包括电度表和配电室电器柜。

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