粮库能耗在线监测系统技术研究_能耗监测弊端

·５２·檱檱殗

檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗

檱檱殗

粮　食　储　藏　）２０１３（５

粮库信息化建设

１　粮仓的能耗在线监测系统整体结构

本能耗在线监测系统主要是对江苏常州城北国家粮食储备库能源计量数据的采集、数据分析、数

檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗源消耗对标体系。

粮库能耗在线监测系统技术研究

（）１　北京工业大学　１０００２２

（）２　北京中竞同创能源环境技术有限公司　１０００８１

（）３　国家粮食局科学研究院　１０００３７

＊

华　靖１　王　琦２　张忠杰３　常汝完２　袁　玮２　赵建明２　樊洪明１

摘　要　设计了一套粮食仓储能源在线监测系统，拥有能源监测、能源分析、能源管理、系统管理等功能，能够实时采集、监测、管理能源数据，动态分析能源状况以及多种节能措施的节能效果，为科学节能提供依据。有利于推动粮食仓储能源合理利用、掌握节能和用能状况、提升节能型粮仓建设水平。

关键词　粮食储藏　在线检测系统　节能

　　节能降耗是我国的一项基本国策，国家目前正

在大力倡导“节能型”社会，而绿色节能粮仓建设

１］

。粮食亦是“节能型”社会建设的重要组成部分［

据统计、节能分析及节能指标管理。能源在线监测系统由计量表计、数据采集及转换装置、数据传输网络、数据服务器、管理软件组成。系统基于互联网技术，采用成熟的软件构架，具有能源数据实时采集和通讯、远程传输、自动分类统计、数据分析、指标比对、图表显示、报表管理、数据储存、数据上传等功能，能够满足粮食储备库的要求。系统结构采用三层网络结构对能源数据实施自动化管理，包括数据管理层、数据传输层和数据采集层三部分构成

。

储备作为国计民生的重要保障，因仓储规模大、分布范围广，确保储粮安全是一项长期而艰巨的任务。为有效降低储粮能耗，确保储粮“质”和“量”的安全，建立绿色节能型粮仓，实现粮食储备过程中的节能控制和粮库能源在线监测，已经成

２］

。十二五”期间工作的重点之一［为粮食系统“

粮食储备仓库能源在线监测系统是推动能源合理利用、掌握用能状况、建设“节能型”粮仓的一

３］

。粮食储备仓库能源在线监测系统针项重要手段［

对粮食储备过程中用能系统和设备的特点，运用先进的监测技术、通讯技术、软件技术及能源管理技术等，对能源数据进行有效的数据采集，通过多种分析方法，能够对国家粮食储备库的能源利用状况进行定量分析，依据国家有关能源法规和技术标准对仓储企业的能源利用状况做出合理评判。通过查找原因并提出有效解决办法，最大限度节约能源，节省储粮保粮生产成本，最终建立粮食仓储行业能

图１　网络结构图

１．１　数据管理层

数据管理层是能源监测系统数据监测中心，由

００号＊通讯地址：北京市朝阳区平乐园１

第４２卷　

粮库能耗在线监测系统技术研究

·５３·

服务器、商业软件、应用服务软件组成。数据监测中心采集并存储能源数据，并以能源监测软件为基础，对各计量点的能源数据实施巡检、集中计量、分类存储、统计分析；对各计量点的能源数据实现在线监测，对所有历史数据可以详细查询。１．２　数据传输层

数据传输层即现场数据实时传输网络层，采用局域网或４８５总线通讯方式，将采集的数据传输到

４］

。现场能源采集设备采集传数据监测中心服务器［

输网络为有线方式，传输设备采用有线或无线两种

５］

。方式［

１．３　数据采集层

数据采集层由智能计量仪表等硬件设备构成，采集设备对各计量点的能源数据实时进行采集、计算和存储，并由通讯网络传送至数据监测中心。

图２　能源监测系统结构图

非常方便、精准地管理用能系统。其中，可用曲线、图表、饼状图、柱状图以及折线图表示。系统主要完成能源监测、能源分析、能源管理、系统管理四大功能

。

２　软硬件和数据传输系统

软硬件系统采用高可靠性的计算机作为数据服务器，操作系统为Ｗｉｎｄｏｗｓｓｅｒｖｅｒ操作系统，是　国内外主流操作系统。软件系统是以Ｗｉｎｄｏｗｓｓｅｒｖｅｒ操作系统为基础，基于浏览器／服务器结构的开放式网络平台，具备高可靠性、易学易用性、易管理性、易维护性、易互联互通性，具有更好的

６］

。稳定性和兼容性［

数据传输系统严格遵循国家已经颁布的标准规范或条例，建立信息安全技术框架，通过系统的技

７］

。术防护措施和非技术防护措施来实现信息安全［

各种远传计量仪表数据由数据计量仪表和数据智能采集器采集后通过ＲＳ４８５通讯总线接入到各建筑串口服务器，所有计量设备均挂在总线上通过串口服务器接入库区网络传输到能源监测中心，采用中继器进行网络扩展和变换拓朴结构并放大中继数据通讯信号

［８］

。

图３　能源监测系统功能示意图

３．１　能源监测功能

能源监测功能能够进行有效的能源数据采集监测，改变了用能系统靠人抄表、手工统计、凭经验管理的管理体制，为能源数据的统计、分析和管理及能源成本的核算提供准确的数据，保证能源数据源头的可靠性。能源监测提供能源分布、数据显示、实时／历史曲线、报表输出、数据查询等功能。能源分布利用模拟地图显示整个库区能源分布情况，充分利用软件的图画功能，绘制平面布置图并

３　监管系统功能

根据江苏常州国家粮食储备库能源在线监测系统的作用，能够实时采集、监测、管理能源数据，动态分析能源状况以及各种节能措施的节能效果，为科学节能提供依据。能源在线监测系统大量采用图形化分析工具，实时监测的各种参数可通过图形化显示，简单、直观而且美观，可视性强。软件界面运用多种形式使运行管理人员清晰、直观、实时地掌握就地用能单元的所有信息，

使运行管理人员

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按实际用能情况将能源数据显示在能源分布图中，充分体现整个库区建筑的用能布局及能源分部情况，同时该布局图还具备丰富的链接功能，方便管理人员对建筑内不同位置、不同设备的耗能情况进行监测，将用能分布图的形式对所监测的用能源设备位置、动力设备用电分布等显示在分布图上，便于快速查询。实时采集各用电回路的电压、电流、有功功率、无功能功率、功率因数以及累计电量等参数

。

定额等对采集的能源数据运算、统计分析和处理，准确、客观地总结出用能现状。对分类、分项能源采用图形化显示方式，可进行能源图形分析，在监测、统计、分析时可选择图表、饼形图、柱状图以及折线图等方式直观显示结果。分类分项统计用电量和用水量，包括日用电统计、月用电统计、季用电统计、年用电统计，主要以图表、饼图和柱图的描述方式，统计各分项计量电气回路日、月、季、年的用电量，用水量统计主要是统计主要水源热泵从运河中抽取水量。

如下图所示，图中显示的是８月１６日办公区逐时耗电量，从图中可以看出，在１６∶００的耗电量与前后相比大了接近一倍，而当时却没有什么特殊事件或者耗电量大的仪器开启。通过对系统的诊断，发现控制系统具有会导致能耗浪费的隐藏因素，并及时排除。如果只是看当天总耗电量，由于只有一个小时的异常，所以无法看出耗电量有异常。然而通过监控分析逐时能耗就可以有效找出异常的时间和位置，对系统的完善和节能来说是一个

图４　系统能耗分布查询面板

图

非常有效的手段

。

图５　系统检测数据界面

图

图７　办公区某日电能耗分析图

综合功能是将各分类、分项计量的能源进行折标统计计算，汇总为统一标准单位的能源。计算整个库区的综合能源及各分类、分项、综合能源费用。对比分析功能是基于分类、分项计量系统，通常以粮食储存能源消耗为考核指标进行考核，在进行考核指标计算时，需要根据具体情况进行选择。可对分类分项能源数据进行统计、分析，完成对能源数据的总耗、单耗、对标定额、定比、环比等能源的系统分析。指标和定额功能，能源监测系统可以按照以往能源使用情况，对不同设备能源、不同能源分类、分项制定相应定额指标，以考核各用能单位能源消耗水平。

如表１所示，可以看出，由于设备的更新与其

图６　数据历史曲线查询界面图

３．２　能源分析功能

能源分析功能是运用各种统计分析工具及指标

第４２卷　

粮库能耗在线监测系统技术

研究

·５５·

表、月用电报表、季用电报表、年用电报表，主要以表格的描述方式，统计分项计量电气回路日、月、季、年的用电量；用水量报表包括日用水量、月用水量、季用水量、年用水量等。主要以图表、饼图和柱图的描述方式，统计各计量点的用水量。具备完善的报表生成及打印功能，可生成各种能源明细统计报表，可按不同的条件生成各种监测报表，可自定义分户和分项能源汇总明细。数据计算可按时段、区域、设备等对被测数据进行分类汇总与平均值计算。上述计算的分类方式、回路、周期

图８　能耗评价分析面板图

他一些因素，某月的电耗与去年同期相比增加了两倍多。除了由于新增设备导致的办公用电量增加以外，空调和照明也达到原来的两倍以上，远远超过／人。经过分析，发现这是了参考标准１．５ｋＷ·ｈ由于不合理的空调作息造成的能源浪费。

表１　能源综合消耗分析评价表

电　能　耗　（ｋＷ·ｈ）

类别名称

电耗

本　　次

２

电耗／人电耗／ｍ

等，可按照用户需求方便地进行设定与调整。对分类汇总表与平均值计算表支持打印输出

。

去年同期电耗累计

２

电耗／ｍ电耗／人同比

总计７６．００．５４．８０　０　３　

６．７０．２６．８４　０　１　４楼空调３

办公区办公１３．８０．１０．６９　０　０　

照明２０．６０．１５．０３　０　１　总计１０１．９０．６８．４０　０　３　

１．８０．４８．３９　０　２　５楼空调７办公区办公１７．５０．１２．５８　０　０　

照明１４．１０．０９．４７　０　０　

３１．４０．２２．５７．４２　０　１　２１７．２０．１２．８６．１３　０　０　２０．４０．００．０２４．５０　０　０　３９．６０．０７．４８．１５　０　０　２４０．７０．２７．３６．５０　０　１　２２０．８０．１４．６９．４５　０　０　３０．７０．００．０２５．００　０　０　２１３．５０．０９．４５．０４　０　０　１

图１０　能耗分析报表图

３．３　能源管理功能

实现能源监测管理系统的定额用能、能源预测、节能评估、节能排序等，根据能源统计、分析结果，进行能源公示，可按单位能源、人均能源及增减幅度等对能源信息进行定义后上网公示，通过公示激励行为节能。根据实时数据对用能部门进行能源成本核算，可按实际管理需要提供多种计量、考核管理账单模式进行能源考核，根据能源成本及相关支持费用进行能源成本核算。定额用能是指常州国家粮食储备库能源监测系统可以按照自己以往能源使用情况，对不同设备能源、不同能源分类、分项制定相应定额指标，以考核各用能单位能源消耗水平。对于低于定额的单位实施奖励，对于高出定额的单位予以考核。根据统计的电耗数据，经过与国家、行业标准或典型电耗指标比较，得出国家粮食局或内部各单位的电耗水平，通过排名掌握仓库及各个设备电耗状况，找出电耗较大的环节，采取相应的改造方案，达到最佳的节能效果。通过水

　　同样，如图９所示，通过历史数据查询发现，在２０１１年第三季度，１号仓库第三季度的用电量是其他季度的近两倍，我们及时检查并排除了问题，２０１２年能耗又恢复了正常

。

图９　１号仓库总用电量历史数据

能源报表功能除能源报表外，还包括气象数据、补充能源信息手工录入，以及生成能源考核、标准折算报表等功能。用电量报表包括日用电报

消耗量的计量，测出水源热泵的消耗量。通过分类、分项及综合能源统计，将经过折标计算后的综合能源数据与国家、行业标准或典型能源指标比较，得出库区整体综合能源水平，为评价以往节能

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减排效果和未来节能改造决策提供依据。３．４　系统管理功能

粮　食　储　藏　）２０１３（５

４　总结

本文讨论并设计了一个粮食储备仓库能源在线监测系统，通过此系统能够有效对仓库进行监测和能耗分析和节能分析，能够动态分析能源状况以及各种节能措施的节能效果，为科学节能提供依据，是建设“节能型”粮仓的一项重要手段。

参　考　文　献

１　国家发展改革委．中华人民共和国可持续发展国家报告十二五”发展规划纲要．２　国家发展改革委．粮食行业“

〕２国粮展〔２０１１２４号

３　中国粮油学会储藏分会．粮食储藏科学技术学科发展

报告．粮食储藏．２００９

；４　Ｋａｒｔｍａｎｎ．Ｕ，Ｗｉｄｅｂａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｕｉｍｅｎｔ　　　　ｑｐ

，ｒｏｒｉｅｔａｒＲｅｕｌａｔｏｒａｎｄｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓ＆ｓｔａｎｄａｒｄｓ　　ｐｐｙｇｙｑ　　７ＴＨＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＳＹＭＰＯＳＩＵＭ　ＯＮＥＬＥＣ　　　－ＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣＯＭＰＡＴＩＢＩＬＩＴＹ　ＡＮＤＬＥＣ　Ｃ　Ｅ－，ＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣＥＣＯＬＯＧＹ，ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ２００７　５　Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ．Ｏ，Ｄｏｍｉｎｏ．Ｍ，Ｔｏｒｒｅｓ．ＲＰ，Ｅｘｅｒｉｍｅｎ－ｇｐ

ｔａｌａｎａｌｓｉｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａ－ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｓｔｅｍｓｉｎ　　　　　　ｙｙ，ｌａｔｆｏｒｍｓｓａｃｅＩＥＥＥＡＮＴＥＮＮＡＳＡＮＤＰＲＯＰＡＧＡ－　　　　ｐｐ

ＴＩＯＮ　ＭＡＧＡＺＩＮＥ，２００４

６　Ｄｕｔｔａ．Ｐ，Ｄｕｎｋｅｌｓ．Ａ，Ｏｅｒａｔｉｎｓｓｔｅｍｓａｎｄｎｅｔｗｏｒｋ　　ｐｇｙ　

，ｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓＰＨＩＬＯＳＯＰＨＩｒｏｔｏｃｏｌｓ　　　　－ｐ

ＣＡＬＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＴＨＥＲＯＹＡＬＳＯＣＩＥＴＹ　　　　　Ａ－ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡＬＨＹＳＩＣＡＬＤＮＧＩ　Ｐ　ＡＮ　Ｅ－，ＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥＳ２０１２　

７　Ｋｉｍ．ＹＧ，Ｃｈａ．ＳＴｈｒｅａｔｓｃｅｎａｒｉｏ－ｂａｓｅｄｓｅｃｕｒｉｔｒｉｓｋａ　　　－ｙ　

，ｎａｌｓｉｓｕｓｉｎｕｓｅｃａｓｅｍｏｄｅｌｉｎｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｓｔｅｍｓＳＥ　　　　　－ｙｇｇｙ　　，ＣＵＲＩＴＹ　ＡＮＤＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＮＥＴＷＯＲＫＳ２０１２　，Ｔ８　Ｋｏｎｄｉｃ．Ｌ，Ｇｏｕｌｌｅｔ．Ａ，Ｏ＇Ｈｅｒｎ．ＣＳｏｏｌｏｏｆｐｇｙ　

，ｎｅｔｗｏｒｋｓｉｎｃｏｍｒｅｓｓｅｄｍｅｄｉａＥＰＬＡＳｆｏｒｃｅｒａｎｕｌａｒ　　　　　　－ｐｇＳＯＣＩＡＴＩＯＮ，ＥＵＲＯＰＥＡＮＰＨＹＳＩＣＡＬＳＯＣＩＥＴＹ，　　２０１２

（）收稿日期：２０１３　０４　１１

通讯状态显示页面，充分显示了每块通讯模块通讯状况，同时还提供每块通讯模块的编码和卡号。方便管理人员直观地了解每块通讯模块的通讯状态。可在线动态监测数据及通讯异常并提示。提供ＷＥＢ服务，向互联网请求用户提供能源数据服务，提供更加方便和轻松的远程浏览。从监测系统的界面到监测系统中的每一个细节部分，都可以在“ＩＥ”下看到。如果库区领导和其他部门管理人员希望了解库区的用能情况和设备运行状况，只需要在互联网计算机的“ＩＥ”中输入现场的ＩＰ地址，便可随时掌握现场的电量消耗情况和设备运行状态。可对各种建筑、设备、计量表计、数据采集器、网络参数、以及人员进行配置，建立档案并存档，系统自动生成上报数据，根据上一级数据监管中心的要求自动完成数据格式转换并上传。

系统管理中系统权限管理方面是一个主要的环节，为保障系统的安全可靠，防止外部恶意修改系统参数和程序及非授权人员的不正当操作，避免操作人员误操作对系统造成损坏，系统对使用者类型及相应操作权限进行划分，并设置不同分级密码进行保护。具体修改和设置可以在用户管理菜单里进行，包括：系统参数设置的人机接口、用户管理、权限设定、登录、退出等

。

图１１　用户管理界面图

ＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＥＮＥＲＧＹＯＮＬＩＮＥＤＥＴＥＣＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＩＮＧＲＡＩＮＤＥＰＯＴ　　　　　　　　　

１２３２２２１ＨｕａＪｉｎａｎＱｉｈａｎＺｈｏｎｉｅｈａｎＲｕｗａｎｕａｎ　ＷｅｉｈａｏＪｉａｎｍｉｎａｎＨｏｎｍｉｎ　　　Ｚ　Ｃ　Ｙ　　Ｚ　　ｇ　Ｗｇｇｊｇｇ　Ｆｇｇ　　　

（）１　ＢｅｉｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ０００２２　　１ｊｇｙｇｙ　　

，（）２　ＢｅｉｉｎＪｏｉｎｔｅａｍＥｎｅｒ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＴｅｃｈＣｏ．Ｌｔｄ．０００８１　　　　１ｊｇｇｙ　　

（）３　ＡｃａｄｏｍｏｆＳｔａｔｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＧｒａｉｎＲｅｓｅｒｖｅ０００３７　　　　　　１ｙ　

，Ｅｎｅｒｏｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｓｔｅｍｆｏｒｉｓｄｅｓｉｎｅｄ．Ｉｔｃｏｎｔａｉｎｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｅｎｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｅｎｅｒａｒａｎａｒ　　　　　　　　　－ｇｙｙｇｇｙｇｇｙｇｙ　　　　

，，ｎａｌｓｉｓｅｎｅｒｍａｎａｅｍｅｎｔａｎｄｓｓｔｅｍ　ｍａｎａｅｍｅｎｔ．Ｉｔｃａｎｃｏｌｌｅｃｔｍｏｎｉｔｏｒａｎｄｍａｎａｅｄａｔａｉｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅｓｓｔｅｍ　　　　　　　　　　ｙｇｙｇｙｇｇｙ　

ａｌｓｏｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｅｎｅｒｓａｖｉｎｂｄｎａｍｉｃａｎａｌｓｉｓｏｆｅｎｅｒａｎｄｅｎｅｒｓａｖｉｎｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｒｉｏｕｓ　　　　　　　　　　　　ｐｇｙｇｙｙｙｇｙｇｙｇ　　　　　　

，ｅｎｅｒ－ｓａｖｉｎｒｏｍｏｔｅｍｅａｓｕｒｅｓ．Ａｎｄｔｈｅｓｓｔｅｍｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉｄｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｎｅｒｔｏｍａｓｔｅｒｅｎ　　　　　　　　　　　　－ｇｙｇｙｐｇｙ　

ｅｒｕｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆｅｎｅｒｓａｖｉｎｒａｎａｒ．　　　　　　　　ｇｙｇｙｇｇｙ　　

：，ＧｒａｉｎｓｔｏｒａｅＯｎｌｉｎｅｄｅｔｅｔｉｏｎｓｓｔｅｍ，ｅｎｅｒｓａｖｉｎＫｅｗｏｒｄｓ　　　ｇｙｇｙｇｙ