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摘要：當前國內不少天然氣凈化企業的能耗管理水平還處于傳統的人工抄表階段，監控力度有限，能源損耗大，針對這種落后的能耗管理現狀，并結合當前的信息化技術設計了一套天然氣凈化過程中電耗實時監測系統，該系統通過智能電力數據采集設備和網絡傳輸技術實現天然氣凈化過程中各項電耗數據的實時采集和電耗裝置的遠程控制。重點闡述了天然氣凈化過程中電耗實時監測系統的設計方案，該實時監測系統能及時獲得天然氣凈化過程中各種裝置設備的電耗數據，實現對天然氣凈化生產中裝置設備的電耗狀態的實時監測，為天然氣凈化行業的電耗管控和電耗優化提供數據支撐和決策支持。
0引言
當前信息化技術和工業智能化高速發展，但是不少企業的信息化建設依然滯后。有人采用灰色關聯分析法分析了一次能源消費與國民經濟發展的關系，認為與國民經濟發展關系最大的是石油，其次為電力，最后是煤炭[1]。當前關于能效管理的研究領域也較多，但總體上以提高能源使用效率和用戶的設備管理效率為主[2]。天然氣凈化企業是屬于高耗能的企業，耗能主要表現在水、電、氣三方面。隨著國家節能減排政策的推進，很多企業和單位都建立了相關的能耗運行管理制度。先進的能耗管理既能幫助工業用戶掌握自身電力設備的運行狀況，又能監測生產過程中的電力使用分布情況，使得用戶可以及時更換高耗能低效率的設備以及調整生產過程中不合理的方案，使整個系統高效經濟地運行，為用電單位能源網絡的設計、優化、改造提供全面的基礎數據和分析數據，為企業的安全、可靠、高效地用電提供全面的科學指導[3]。在線監測主要是通過在工作流程或業務流程的關鍵點上安裝監測儀器，采集所需監測的數據并實時發送到接收終端的過程。在線監測業務就是對監測過程中實時采集到的相關數據進行分析，了解運行情況，為改進生產流程和業務及提高企業管理水平提供幫助。當前能耗監測技術正向著信息化、智能化的方向發展，但是不少天然氣凈化企業的能耗管理水平還處于傳統的人工抄表階段，監控力度有限，能源損耗大。本文設計了一套天然氣凈化行業電耗實時監測系統，通過智能電力數據采集設備和有線網絡傳輸技術實現天然氣凈化過程中電耗數據的實時采集和電耗裝置的遠程實時監控。
1系統需求分析
設計天然氣凈化行業電耗實時監測系統的目的是為了通過利用該系統實現天然氣凈化行業電耗能效數據的實時監控，節約企業電力資源，降低企業生產成本，提高企業能源優化水平和管理水平。
1.1系統業務需求
通過對天然氣凈化行業業務需求的調研，總結電耗實時監測系統的業務需求如下：本系統采用B/S模式，服務器端支持實時數據庫和關系數據庫，在各個電耗裝置設備單元建立電耗監測點，通過有線網絡傳輸方式將采集到的數據發送到實時數據庫，本在線監測系統集監測數據實時采集與傳輸、存儲、全天24小時不間斷的實時監控、實時數據轉換成關系數據、數據處理與分析統計、電耗異常情況報警等諸多業務功能于一體。電耗監控人員利用該系統可以在線實時監測生產作業區內各種電耗裝置設備的電耗狀況，當電耗裝置設備處于非正常工作狀態時，針對異常情況及時向監控人員發出警報提醒信息。同時還可以對所監測設備的電耗情況進行各種分析，包括總體耗電情況分析、裝置設備單元電耗分析、各種設備的電耗占比分析、同一設備歷年電耗情況對比分析、同期比分析、環比分析等?？傊撓到y可以為電耗監控人員以最快的速度及時發現并處理相關情況提供技術支持，為企業電耗監管決策提供有力的數據支撐，大幅提高天然氣凈化企業電耗監管水平，從而達到節能減排的目標，提升企業生產的經濟效益。
1.2系統性能需求
響應快：系統響應速度快，能夠在規定的響應時間內實時迅速地發送出被監測到的實時數據。容量大：由于電耗裝置設備多，采集時間密度大，需要存儲的實時數據量非常大，因此需要提供足夠大的存儲空間來滿足海量數據的存儲要求。多樣化：這里的多樣化是指所采集的指標參數多樣化，實時采集的參數包括：電壓、電流、零序電流、功率因數、有功功率、無功功率、日歷時鐘等。
2系統總體設計
每個電耗裝置單元安裝智能電表，通過智能電力數據采集設備實時采集電耗裝置單元的電壓、電流、功率和用電量等基礎數據，通過有線網絡將這些采集到的數據傳送實時數據庫，然后經過總線連接到中控室的監控主機，用戶在中控室里即可實時監控到天然氣凈化生產過程中各電耗裝置設備單元的的電耗狀況，實現生產管理的智能化。
2.1系統設計原則
正文內容為了保障天然氣凈化電耗實時監測系統能有效地運行，在設計系統時必須遵循以下基本原則：規范性原則：為滿足國家對電力能效監測系統的技術規范、安全規范及相關行業規范等，系統架構設計各部分內容，應遵循相關規范。實用性原則：堅持實用性原則，在實用的基礎上考慮先進性和前瞻性，切實滿足實際工作需求。靈活性原則：便于與企業內部其它統建系統進行高度統一對接?？蓴U展性原則：系統應采用柔性設計，擁有良好的可擴展性，具備業務處理的靈活配置力，能隨著業務需求變化靈活調整與擴展。隨著生產規模的增大，監控范圍的擴增，數據采集點的增加，系統只需要做很小的修改就可以適應擴大生產規模后的實時監測需求。可靠性原則：系統應滿足應用時可靠運行的要求，系統關鍵環節軟硬件資源設計采用高可靠性方案，保證系統運行時高度可靠。安全性原則：結合天然氣凈化耗電實時監測系統業務應用的特點，采用相關安全機制和技術手段保障系統的網絡安全、數據安全、物理安全。
2.2系統整體架構
正文內容電耗實時監測系統采用三層架構，即數據采集層、網絡傳輸層、站控管理層。系統架構如圖1所示。數據采集層：將采集到的數據轉換為可以被安全傳輸至實時數據庫的格式，并實時地發送采集到的數據。網絡傳輸層：采集完數據并且對數據進行格式化后，采用有線傳輸方式，將格式化后的數據傳送到實時數據庫。站控管理層：在實時數據庫的支撐下，數據按照一定規則轉換到關系數據庫，用戶根據不同的業務需要，可以選擇訪問實時數據庫或者關系數據庫，實現對電耗裝置設備電耗情況的實時監控。
2.3系統功能模塊
基本信息管理：對電耗計量器具和電耗裝置設備的基本信息進行采集和管理。電耗數據監測：在線實時監測作業內各種電耗設備的電耗狀況，根據采集回來的數據選擇時間和設備編號名稱就可以對各種設備的電耗數據進行在線監控。通過對各電耗裝置設備的用電情況進行在線實時監測，用戶可以實時了解天然氣凈化生產過程中各電耗裝置設備的耗電情況。在實時監控的基礎上，提供部分節能優化方案輔助業務人員決策，尤其是重點電耗設備的參數優化等。電耗統計分析：在數據入庫前提下，實現權限用戶對能耗相關數據的檢索查詢。支持按照生產單位、生產部、作業區、耗電設備類別、時間（周期）、節能資料類別等方式進行查詢，以電耗計量網絡圖和表格的方式顯示查詢結果，并實現數據下鉆查詢瀏覽，以及常規表格化數據導出。同時提供電耗數據多種指標的統計分析（生產單位、非生產單位分別統計），內容包括包括總體耗電情況分析、裝置設備單元電耗分析、各種設備的電耗占比分析、重點耗電系統和站庫指標綜合分析以及指標異常分析、同一設備歷年電耗情況對比分析、同期比分析、環比分析等，并通過圖表相結合的方式展示給用戶。電耗預警：實時監測各電耗裝置設備是否處于正常工作狀態，針對異常情況及時向用戶發出警報提醒信息。用戶管理：對系統的用戶信息進行管理。
3系統安全分析
根據天然氣凈化行業的生產工藝特性可知，整個生產工藝流程具有壓力高、溫度高，時常伴有可燃氣體泄漏，易發生火災爆炸等事故，因此在天然氣凈化廠區嚴格禁止使用無線傳輸設備，以免造成安全事故。為了在保障生產安全的同時也保證網絡安全，整個廠區內全部采用有線網絡傳輸方式進行實時數據的傳輸。同時為了防止廠區數據庫服務器遭受到外圍攻擊和破壞，在數據庫服務器和用戶主機之間設置防火墻，確保實時監測系統服務器的安全運行和數據安全。
4結語
綜上所述，本文重點對天然氣凈化行業電耗實時監測系統的業務需求進行了描述，然后對系統架構、功能模塊進行了設計，最后對系統的安全性進行了分析。通過該系統可以對天然氣凈化生產過程中各種電耗裝置設備單元的電耗狀態進行實時監控，實時掌握廠區的能耗情況；對利用智能電力數據采集設備采集到的電耗基礎數據進行計算分析，深度了解天然氣凈化工藝流程的能耗水平，為企業節電診斷和電耗管理決策提供數據支撐。進而提高用電效能，節省生產成本，提升企業節能管控效益。目前依然還是處于人工在線監測階段，沒有實現機器智能化監測，下一步將考慮結合大數據和人工智能進行更深入研究。
參考文獻：
[1]熊華文，郁聰.建設p能型社會面臨的問題及對策[J].宏觀經濟管理，2006（3）：31-33.
[2]張曦.大型公共建筑能耗監測系統的開發[D].成都電子科技大學，2011：45-55.
[3]李妙.我國能源消費結構調整的問題與對策[[J].企業家天地，2011（9）：16-17.
作者:馬睿 顏亞男 單位:中國石油勘探開發研究院西北分院
