企業能源監測管理系統解決方案

企業認識到數據資料對于企業管理的重要性，并采用各種儀器、儀表對能源數據進行采集，并派專人對儀器、儀表、與采集的數據進行現場維護、抄取，并逐級統計、上報，建立數據庫對數據進行管理。這樣的缺點是手工操作效率低，不能滿足大范圍的數據采集需要。因此，建立企業能源管理系統，是深化企業管理、維護企業的正常運營具有重要意義。
企業能源管理系統對于一個企業來說其安裝范圍包括總廠供水用量（無論是地下水還是城市管網供水）數據采集，供水水壓，水溫等實時數據采集，各個分廠供水用量數據采集，其他相關獨立核算部門數據采集等。各個分廠產品產量采集等。動力分廠實時供給數據采集，動力分廠生產各種能源產品實時數據采集或登記等。其他各種能源的總廠供給數據和各個獨立核算單位的供給數據采集或記錄。
由于企業能源管理是一個復雜和龐大的計算機信息化系統。這需要企業內部完善的企業局域網（Intranet）系統的有力支持。就目前各個企業的現狀而言，基本上都建立起了其內部Intranet，而且建立在企業內部局域網系統的各種應用系統也在逐漸完善的過程中，企業能源管理系統就是建立在企業內部局域網系統的一種應用系統，它需要與企業其他應用系統（如企業內部辦公系統）緊密結合，協調完成各項工作。
由于能源管理系統涉及范圍廣、數量和類別較多，所采用的通信協議不一致，各個企業所采用的計量設備也千差萬別，各個企業和分廠車間的不同能源系統也不盡相同。因此，我們采用統一管理界面，分別采集的方法。在下面系統結構中我們會詳細介紹。
三、 企業能源管理系統解決方案綜合描述
3.1方案設計簡介
億邦公司研發的企業能源管理系統，現場數據采集基于億邦自主研發的嵌入式工業DTU，在信息傳遞方面，基于主動信息交換、分檢服務系統，透過出版/訂閱(Publish/Subscribe)信息傳送方式，提供主動式的數據分發服務，這樣企業各應用程序得到的，都是各自訂閱的關鍵數據，可大幅度提高數據處理的效率。
能源數據包括三種：能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據，每種數據都有不同的應用范圍。而能源供給狀態數據是所有數據的基礎，其它兩種數據是通過儀器、儀表、手工錄入或計算程序得到，是其它應用系統需要的關鍵數據。因此，億邦科技的能源數據采集系統，就是在擷取能源供給狀態數據的同時，能將其它應用程序需要的關鍵數據分檢出來，主動發送到各應用程序，滿足各部門的辦公、處理需要，在監測的同時，滿足結算、決策的需求。
3.2 整體設計原則
針對目前國內外能源數據采集系統的水平，我們對企業能源管理系統提出如下的設計原則：
◆ 采用先進、成熟、實用的技術
目前能源數據采集系統技術的發展已經比較成熟，我們現在規劃的是面臨21 世紀的系統，要經得起時代的考驗。因此，在技術上要追求先進，在使用上要求簡便實用，而且，在技術上要講究成熟、可靠，不帶有任何試驗性質的應用。
◆ 系統應具有集中統一的管理能力，為系統管理大大提供方便
根據實際的管理體制，公共安全管理是集中統一的，因此，我們的系統具有多級集中統一的管理中心，并實施科學合理的管理，使監控技術發揮最高的效用。
◆ 系統應具有開放性、可擴性、兼容性和靈活性
以安全為核心，系統具有開放性，能有機地與其它系統連接，融合成一個整體。系統范圍大小差異很大，要求系統能適合多種規模，要有較強的可擴性；能隨時適應對系統的擴容要求。系統具有很強的兼容性和靈活性，能適應產品的升級換代，是系統設計的一個重要思想。
◆ 系統的設計和產品的選擇應標準化、規范化
系統的設計和產品的選擇標準化，規范化是必須的。
◆系統必須具有安全性、可靠性、容錯性
系統設備的安全性可靠性是個非常重要的指標。為避免操作人員誤操作等，致使系統工作不正常，要求系統具有較強的容錯性和自檢功能。
◆ 合理的性能價格比
在系統設計時，從實際出發，在有限的價格下，追求最高的性能。
3.3 系統整體網絡架構
如下圖所示：

3.4 本系統模塊組成

結合3.3的系統整體架構，我們不難看出，企業EMS主要有以下幾個可以獨立運行的子系統（SubSystem）組成：
數據瀏覽錄入系統：該系統主要功能有以下兩部分，一、給企業內網web發布實時能源數據，并生成各種報表、曲線、圖表等。為各個相關部門，企業決策層提供科學的依據。二、能源數據手工錄入。對于一些未設置自動化采集的監測點，需要該儀表的抄表員固定時間從該系統錄入儀表數據，該功能同樣適用于企業資金不足，設置自動化監測點很少，對于其它需要大量投入資金改造的人工監測點，即可采用手動錄入的方式，這樣在減少資金投入的同時，可以最大限度的對各種能源數據進行信息化管理。同時，在企業需要時，可以通過企業計算機安全管理網絡對外網（Internet）發布實時能源數據，供有權限的企業人員進行遠程瀏覽。為了保證數據安全，一般情況下能源數據不允許外網人員進行數據錄入和修改。
數據采集系統：主要完成能源數據的實時采集，上報的功能。該系統是企業能源管理數據的主要來源。企業能源管理所需的各種重要狀態數據都要依賴億邦科技（Inband）可靠的數據采集終端INDTU-051G/10完成。采集系統主要由中心接收服務器，下位采集終端兩部分組成。INDTU同RS232/485同計量儀表相聯，獲取實時數據，然后通過移動GPRS網絡或者廠區內網把實時數據發送給中心數據接收服務器。由于INDTU采用嵌入式操作系統，具備較強的運算能力與開放性。并且內置了信息自動采集組件，能根據信息變化主動向網絡上報信息，取代傳統的數據庫輪循，保證數據的實時傳遞的同時，大幅度減少網絡數據通訊量和中心服務器的負擔，保證中心服務器的穩定可靠。同時，INDTU內置存儲可選模塊，可以根據用戶需要保存一定時間的數據，保證在通訊鏈路故障時的數據不會遺失。最大限度的保證數據的完整性，連續性。
數據中間件：該系統主要完成從其它企業現有的MIS系統或監控系統獲取所需數據，并導入企業能源管理系統數據庫，供能源管理系統使用。該數據中間件不會影響現有的其它系統，只是從企業現有系統中讀取能源管理系統所需的信息，并不會給該系統寫入任何信息。因此，該系統的數據流向是單向的，可以充分保證現有其它系統的安全。根據企業現有需要獲取數據的系統不同，需要定制開發不同的數據中間件。以滿足企業需求。同時，不同應用系統所能提供數據獲取方式也不盡相同，需要區別對待，分別處理。
能源管理系統應用：該子系統是主要是提供給企業能源管理系統的各種應用，分享能源信息化帶來的成果。該系統主要由兩部分組成，應用出版服務器，能源管理客戶端。應用出版服務器主要把能源管理的各種數據發布給企業其它的應用系統，例如財務管理系統。其它應用主要根據其訂閱的不同獲取不同的數據。能源管理客戶端主要完成能源管理的各種初始化，采集點的添加，刪除。總廠，分廠的數據統計，核算。各個采集點的數據監測，報警，web發布數據的增減，各種人員權限的管理，分配。各種日常報表的生成。各種數據曲線，餅圖，柱狀圖的生成等等工作。
3.5 系統特點
本系統采用分布式部署，充分發揮各構件的運算能力，將系統效能、處理速度發揮到極致，優點與效益還表現在幾個方面：
◆ 穩定性與開放性兼顧。INDTU 具備環境適應能力強的特點，可部署在環境惡劣的現場，滿足儀器設備數據擷取的需要。系統穩定，可長期連續工作，不需現場維護；
◆ 實時性高。通訊量少。由于采用數據主動上報的方式，大大減少的網絡通訊量，同時又保證了數據的實時準確性。
◆ 各個子系統之間相互獨立依存性弱。本系統的各個子系統之間相互獨立，可以自成系統，可以分期，分批建設。無論是web數據瀏覽錄入，還是實時數據采集都是相互獨立，又同過企業數據庫相互關聯。因此，各個企業可以根據自身的情況，分時分批的建設，最大限度的減少資金投入。
◆ 系統投資報酬高。系統充分應用了所有子系統的運算能力，使中心端專注于數據的接收和分發工作，在保證效率、效能的基礎上，降低對硬件的需求，可降低企業對硬件的投入。并且當采集點多、數據量大時，可對系統進行方便的分布、叢集部署，而這種部署能同樣充分保證系統的穩定性、安全性、和經濟性；而關系型數據庫僅用來儲存滿足歷史查詢、結算、核算等應用需求的數據，也可大大提高數據庫的服務效能；
◆ 應用拓展性能力強。隨著應用的不斷延伸，企業數據的需求范圍將不斷擴大，系統可方便實現不同硬件、軟件平臺間的數據交換，可充分滿足企業在不同發展時期對信息服務的不同需求。
四、 能源數據劃分及其形態
EMS系統能源數據按來源劃分為一次能源和二次能源。
一次能源是指企業從外部獲取的能源。例如水、電、蒸汽、煤、煤氣、天然氣、汽油、柴油等。一次能源企業自身不能生產，需要從外部獲取，為了獲取該能源，需要付出相應的成本。
二次能源是指企業自身生產的能源。例如純水、壓縮空氣、氮氣、冷凍水、冷卻水、采暖水等。該能源是企業用一次能源經過自身動力車間或分廠經過二次加工產生的能源，生產二次能源需要消耗企業一次能源和人工成本，同時二次能源供給企業其他的生產部門使用。但是對于企業各個核算單位，要獨立核算各個部門的能源消耗。包括一次能源和二次能源。
EMS系統按能源形態分為液體介質、氣體介質和電能
液體介質：如工業用水、生活用水、軟水、工業用油、石油、柴油、化工液體等等
氣體介質：如高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、工業用氣、壓縮空氣、氬氣、氧氣、氮氣、蒸汽、天然氣等等；
電能：如380V動力電、6KV高壓、110KV高壓等各種規格中的電壓、電流、頻率等電量及各種電力設備的運行情況等等；
能源數據按供給形式主要劃分為三種類型的數據能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據。
能源供給狀態數據主要是滿足實時監測的需要，一般采集頻率較高，無需長時間保存歷史數據。例如蒸汽實時溫度、壓力等數據。該數據主要完成企業對能源質量實時監測，及時調整能源供給質量。一般情況下無需實時保存每一個數據。
能源供給整點數據是為滿足管理、計量用的資料，主要記錄整點時能源供給的狀態值或累加值。具有采集頻率低，時間精度要求高的特點，作為管理、計量、結算的依據，必須保存。
能源供給累加數據是一段時間內能源供給值的累加，主要是為決策、核算提供資料依據，是企業領導決策、企業財務核算所關心的重要資料，對維護企業的正常運營具有重要意義，必須保存。
五、 企業能源管理系統軟件結構如下圖所示，

企業能源管理由以下幾個功能軟件組成。各個軟件之間相互獨立，通過數據庫將各個軟件系統緊密結合在一起。同時，不會因為某一個軟件的故障，而影響其它軟件的正常運行。
◆ WEB瀏覽及錄入系統軟件
◆ 無線數據接收軟件
◆ DTU采集軟件
◆ 數據導入中間件軟件
◆ 能源管理客戶端軟件
◆ 能源管理接口網關

以上只是系統軟件的簡要說明，詳細設計文檔根據各個系統的不同而有所不同，可以參考用戶項目概要設計文檔和詳細設計文檔，這里不再多述。
六、 GPRS簡介

GPRS是通用分組無線業務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。GPRS是一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。
基于GPRS網絡組建的企業能源管理系統有如下特點：
◇ 永遠在線 GPRS DTU一開機就能自動附著到GPRS網絡上，并與數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據，具有很高的實時性；
◇ 按流量計費 GPRS DTU一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時不收費用；
◇ 高速傳輸 GPRS網絡的傳輸速度最快將達到160Kbps，速率的高低取決于移動運營商的網絡設置，根據中國移動的網絡情況，目前可提供20～40Kbps的穩定數據傳輸；
◇ 組網簡單、迅速、靈活 GPRS無線系統可以通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡，為廣大中小用戶提供接入便利，節省接入投資；
◇ 通信鏈路由專業運營商維護 由于采用中國移動的GPRS 數據業務，因此鏈路維護也由中國移動負責，免除通信鏈路維護的后顧之憂；
◇ 防雷擊 由于采用中國移動的GPRS 數據業務，所以在不影響上網的前提下，GPRS DTU的發射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺傳輸容易引雷擊壞設備的缺點。
七、 數據采集終端設備（INDTU-051G/10）技術參數說明
INDTU終端是以計算機應用技術、現代通信技術、工業自動控制技術為基礎的信息采集、處理和實時監控系統。終端技術先進、功能完善、擴展靈活，是新一代遠程監控裝置.終端采用Intel 高性能增強嵌入式32 位CPU，嵌入式操作系統，作為控制與管理系統中的智能采集執行終端。可利用Intrnet、Internet、GPRS/CDMA 或其它通訊方式和管理主站進行通訊。終端可將采集信息和告警信息主動上報或者召測上報。
7.1 INDTU工作原理圖
7.2 產品特點
◆ 采用ARM 嵌入式32 位系統，實時運算處理能力強。配有不掉電工作RAM和高性能CPU 監控芯片。設備工作穩定可靠，在掉電的情況下也不會丟失數據。采用了頁面管理技術，配有大容量FLASH ROM 內存，可進行大批量數據存儲，終端在未接到刷新命令前，無論斷電與否均可保存數據。
◆ 通信方式靈活：終端上有更多的獨立串行總線,很容易外接多種功能模塊,使終端具有更好的擴展性；可根據用戶不同通信條件靈活配置通信模塊(選配不同插件),支持以太網、GSM/GPRS/CDMA 等網絡通信方式，具有速度快，工作電流小，抗干擾性強等優點，從而使得數據傳輸具有高可靠性。
◆ 終端電磁兼容性能優良，能抵御高壓尖峰脈沖、強磁場、強靜電、雷擊浪涌的干擾,且具有較強的溫度自適應范圍,各電路板模塊采用軟、硬件電路和看門狗電路及復位電路，終端運行安全可靠且易于維護。
◆ 具有功能強大的組態功能，可以在當地/遠方修改設備參數，支持當地/遠方軟件的在線升級。
◆ 終端可由通訊口（RS485 接口）直接讀取智能儀表的數據。支持通信規約的二次開發；增加支持多種規約，能夠與多種表計通訊。
◆工業級低功耗、高性能嵌入式處理器，可以可靠處理協議和大量數據。工業級品質保證、性能穩定可靠。
◆ 內嵌看門狗、繼電器斷電管理、不死機、掉線自動恢復，終端的維護工作幾乎為零。支持完全透明的數據傳送模式。
◆ 抗干擾設計，即便在硬件被死鎖，普通看門狗無法服務處理器和通信模塊的情況下仍然可以可靠的自動恢復到正常狀態的功能。
以上只是我公司其中之一的產品簡介，更多產品（如CDMA DTU，GRPS router，GRPS modem等等）及產品手冊見公司網站
八、 售后服務
8.1技術支持與服務
對于我公司所設計施工的系統及我公司銷售的設備我們保證用戶能夠得到整個系統的終身技術支持和服務。在服務速度上，我們承諾，在用戶系統出現故障時，我們在最短時間內響應。
在系統設備到貨前，我們將指派專門人員前往用戶現場，做好設備安裝的先期準備工作，以使系統設備運行在一個良好的工作環境，并將與用戶協調有關系統的安裝調試工作。在系統設備到貨后，我們的有關人員將與用戶一起對設備進行檢查驗收，并實施現場的安裝調試工作，以便及時解決萬一在發貨過程中存在的差錯。
作為技術支持重要部分，我們還將為用戶提供最佳的系統升級服務，并確保：
◆ 技術的先進性與應用適用發展趨勢；
◆ 隨時能夠為用戶提供系統的擴展能力，以滿足用戶日益發展的要求；
◆ 升級后的系統有良好的性能價格比；
8.2 電話支持與服務
客戶的系統管理員或系統管理維護人員隨時可與我公司直接電話聯系，由我們的工程師和軟件工程師通過電話向用戶提供專業的技術咨詢，以最快的速度解決用戶網絡系統中出現的問題，并提供全天候、無周末、1 小時響應服務。
8.3 現場維護服務
當我們的工程師通過電話無法及時排除問題時，我們會迅速派遣工程師并帶所需一切工具來到現場進行維護工作，直到所有問題被解決為止。標準響應時間為路途時間。
8.4 設備維修服務
我們對免費維護期內的系統設備提供現場維護和更換服務，對后續保用服務合同內指定的所有設備提供保修和保養服務。對于未包含在后續保用服務內的設備可提供優惠收費維護服務。
8.5 人員培訓
根據客戶的需要，我公司將客戶相關技術人員進行全面的技術培訓，達到全面理解系統的功能和相關技術、并且可以獨立進行安裝配置、日常使用維持、一般故障診斷和修復等工作之目的。
有關具體的培訓內容包括：
◆ 系統的體系結構及相關技術；
◆ 系統的安裝調試；
◆ 系統管理員和用戶培訓。
九、 結束語
該方案是概要介紹我公司能源管理系統的一些基本狀況。與用戶現有采集，能源管理系統相比，具有投資少，效益高，信息化程度高，系統穩定可靠的特點。在我國節能降耗大的趨勢下，企業能源管理系統必能為企業帶來可觀的效益。