能源管理数据采集平台搭建的探究范文

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摘要：从技术角度分析在工厂中搭建能源数据采集平台需要进行哪些调研，需要如何从设备的角度去选择所采用的硬件、软件，从RTU数据采集设备、能源数据传输网络、上位机综合监控软件/数据库软件三个角度阐述。

关键词：能源管理；数据采集；平台搭建

1平台需求分析能源

在工厂生产管理中的地位十分重要。生产过程需要的能源介质有电力、水、压缩空气、蒸汽、氮气等。日常中对现场各处能源数据进行采集、归纳、分析，确保安全连续和经济的供应，是能源管理中的重要任务之一。但工业生产中，能源介质管网将遍布整个公司各个车间，线路长，输配要求高，现场计量仪表分散，传统的数据采集方式是人工去往各计量点现场定时检录，费时费人工，同时对能源数据的实时性和连续性无法检测，无法及时的发现能源供应的问题。因此，应通过搭建能源数据采集平台，对现场实时数据进行远程采集，实现能源数据的实时信息收集、计量设备监控、数据异常报警等功能，为能源的运行调度手段、能源计划安排、实绩分析及平衡预测等各方面提供有效的决策支持，确保在任何情况下能源系统的安全、可靠、稳定、经济。

2系统整体规划

数据采集平台的搭建，需在整体上考虑系统的可靠性、兼容性及安全性。整个系统分为三部分：RTU数据采集设备、能源数据传输网络、上位机综合监控软件/数据库软件。RTU数据采集设备用于现场终端能源计量设备的数据采集,能源数据传输网络用于采集后的数据传输到服务器,上位机综合监控软件/数据库软件用于实现数据存储、整理、归纳、和导出。整体上既要考虑数据采集的准确性，又要考虑数据传输的实时性，同时要兼顾最终数据存储的安全性。

2.1RTU数据采集设备

现代工厂现场环境复杂，所以要求现场采集设备需要工业级选型，能适应复杂的工业环境，支持全温区工作范围（-10～60℃），部件采用特殊处理，可抵抗腐蚀性气体，适用于高海拔区域；系统具有高可靠的环境适应性和可应用于各类有防爆要求场合的能力。能源计量采用的仪表根据介质不同各不相同，如空气采用涡街流量计，水采用电磁流量计/机械水表，蒸汽采用孔板流量计/涡街流量计，煤采用皮带秤/称重皮带机，电能计量采用电量表等，所以要求所选设备需能接受各种电信号，如流量的脉冲信号或4~20mA模拟量信号，同时必须具有以太网、串口等标准接口，支持Modbus-RTU、Modbus-TCP等标准协议。采集设备应采用模块式结构，具有灵活的可扩展性，便于设备更换扩展及维修。现场采集模块通道数为8或16通道，并在实际设计中，保证一定余量，特别是对于通讯模块，下挂仪表应为最大通道数的80%，以保证通讯的时效性及准确性。同时，设备应支持以太网，上位机能通过网络对现场所有设备进行远程编程、监控及管理。在设计时，根据现场能源计量点的位置，设计采集箱，采集附近能源数据，再通过以太网进行数据上传。

2.2能源数据传输网络

RTU数据采集设备采集的能源数据，通过能源数据传输网络上传到服务器进行保存，编辑，网络的合理架设，决定了整体数据的准确性及完整性。与一般网络不同，能源网络数据传输量并不大（相对而言），100M以太网已经完全满足数据传输要求，但是对整个网络设备的稳定性及适应性要求相对较高，建议采用工业级的网络交换机，采用接入层交换机即可，并能实现在机房的远程管理。由于工厂内能源计量点的分散，一般采用在采集箱内设置交换机，再通过光电转换，用光纤进行网络连接，实现数据传输。由于数据平台需要与管理平台或外网对接，因此在网络设计中，安全问题必须重点考虑。在服务器上，需安装企业级的软件防火墙；安装防病毒软件，并及时更新病毒库；在接入交换机上划分VLAN，实现各接入控制系统的网络隔离；在数据服务器上装双网卡，保证管理网与采集网的隔离；在接入公司局域网时，装置硬件防火墙，实现硬件隔离。合理的网络架设不仅可以保证系统的安全，准确的运行，同时也能大大降低施工成本。

2.3上位机综合监控软件/数据库软件

上位机综合监控软件/数据库软件是数据采集平台的最终成果展示，所有数据的呈现、处理均由软件完成。应使用完全基于Client/Server的HMI/SCADA软件，具有C/S分布式架构软件的所有功能，可以监视远程节点的所有数据点；支持基于WEB方式的过程图，可以将组态画面直接到Web门户上；数据库应该在不牺牲速度及性能的前提下，采集和检索大量系统中的历史数据；实时历史数据库的数据采集器应支持存储转发功能，当采集器和服务器发生网络中断时，数据采集器应能自动缓存数据到本地硬盘，一旦恢复通讯后，应能自动将缓存数据发送到实时历史数据库，保证数据不丢失。它主要要实现以下功能。

2.3.1数据实时监控实现用户对能源数据的实时监视，给用户提供动态的能耗变化数据，可以查看到每个测点的属性以及累计量等信息。提供日报表、月报表、年报表等数据整理功能，并能打印输出。用户可以通过多种方式进行模糊查询，根据测点实时采集数据的稳定性和连续性判断测点是否正常，及时发现有问题的测点，以报警的方式提醒用户，记录报警（故障）便于查看。设置访问级别及内容，区别显示。

2.3.2实时/历史趋势监控实现对能源数据历史趋势的查阅。趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段数据的变化情况。通过历史趋势的查看，可以了解长时间的生产情况。当发生事故时，可以利用历史趋势进行事故追忆和事故原因分析。

2.3.3WEB服务器上的能源采集信息通过WEB后，使生产管理人员只需通过IE浏览器（不需要安装其他软件）就可以根据各自的权限查看现场不同的生产信息。利用企业局域网和Internet网络，用户在办公室随时都可以通过安全登陆的方式实现远程实时浏览和管理现场生产的功能。

2.3.4开放数据接口可以为ERP、CRM、OA、MIS等系统提供数据，提供丰富的内部函数，可以和SQLSERVER、ORACLE等关系性数据方便而可靠的进行通讯。以上为能源数据平台搭建的整体思路，以我公司数据采集平台为例，需要采集的能源数据主要是各分厂二级流量计（用于空气、蒸汽、氮气、水计量）共计120点、各分厂变电站电能表共计208块，以及自备电厂锅炉能源数据采集，总变电站高配电气能源数据采集。我公司现场各计量点及变电站分布分散，RTU采集设备采用了浙大中控GCS系统+日本横河MW100数据采集器的方式，具体配置如表1～5。能源传输网络采用底层网络接入，远程光纤传输，采用的是H3C网络交换机S1024R。同时配置力控ISG-SC202防火墙。数据采集服务器及SCADA服务器均采用三网卡，并安装金山杀毒软件企业版。上位机综合监控软件/数据库软件采用浙大中控PIMS-Basic及PIMS-RTDB-S0C(0.5W)数据库软件。最终实现了全厂能源数据远程采集，实时监控，日报表，月报表自动生成，历史趋势查看等功能，为我公司的能源管理及分析做出了重大贡献。

作者：史磊；来叶刚 单位：中策橡胶（集团）有限公司