淺談用能單位端系統(tǒng)的建設(shè)模式

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：用能單位端系統(tǒng)，是對企業(yè)能源轉(zhuǎn)換、輸配、利用和回收實施動態(tài)監(jiān)測和管理的信息系統(tǒng)，一般由能耗在線監(jiān)測端設(shè)備、計量器具、工業(yè)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的管理軟件等組成。針對其建設(shè)模式，從招標(biāo)工作、建設(shè)管理和運行三方面進(jìn)行分析，對比各種建設(shè)模式的優(yōu)缺點，并提出解決建議。

關(guān)鍵詞：能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)；用能單位端系統(tǒng)；能耗在線監(jiān)測端設(shè)備；建設(shè)模式 

0 引言        2017年9月25日，發(fā)展改革委、質(zhì)檢總局聯(lián)合印發(fā)了《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》（發(fā)改環(huán)資〔2017〕1711號），方案中明確提出，“基本建成連接各?。▍^(qū)、市）、相關(guān)部門和行業(yè)數(shù)據(jù)共享的監(jiān)測系"，“加快推進(jìn)用能單位完善能源計量體系、提高能源管理精細(xì)化水平，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)與節(jié)能工作深度融合，提高節(jié)能宏觀調(diào)控能力，推動完成能源消費總量和強(qiáng)度‘雙控’目標(biāo)任務(wù)"。該方案的發(fā)布，標(biāo)志著全國推廣建設(shè)序幕正式拉開。2018年5月，發(fā)改委發(fā)布了《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》，對系統(tǒng)總體架構(gòu)、省級平臺功能、端設(shè)備功能、行業(yè)采集指標(biāo)等進(jìn)行了規(guī)范和指引。各省參照相關(guān)技術(shù)要求，逐步開展了省級平臺建設(shè)和用能單位接入等工作。       

用能單位是整個系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)來源，但由于其涵蓋的行業(yè)廣泛、自身情況復(fù)雜且信息化水平參差不齊，因此用能單位端系統(tǒng)（以下簡稱“端系統(tǒng)"）的建設(shè)是能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的和難點。本研究主要從招標(biāo)工作、建設(shè)管理和運行三方面對端系統(tǒng)的建設(shè)模式進(jìn)行分析，對比各種建設(shè)模式的優(yōu)缺點，并提出解決建議，希望能起到拋磚引玉的作用，為相關(guān)部門推進(jìn)端系統(tǒng)的建設(shè)提供思路。 

1 用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹       

用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采用“平臺+省級平臺+用能單位端系統(tǒng)"的架構(gòu)，為各部委、各級節(jié)能主管部門和質(zhì)監(jiān)部門、用能單位等用戶提供不同層次的服務(wù)。

能耗數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理及上傳是通過在用能單位側(cè)部署的端系統(tǒng)實現(xiàn)的，按照《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》，每個用能單位的數(shù)據(jù)每天上傳一次。總體架構(gòu)如圖1所示。圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)       

系統(tǒng)主要有三種業(yè)務(wù)流向：用能單位數(shù)據(jù)上傳區(qū)政務(wù)外網(wǎng)前置機(jī)，政務(wù)外網(wǎng)前置機(jī)雙發(fā)平臺和省級平臺，用戶側(cè)數(shù)據(jù)展現(xiàn)。 

2 端系統(tǒng)介紹       

根據(jù)《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（試行）》，端系統(tǒng)是對企業(yè)能源轉(zhuǎn)換、輸配、利用和回收實施動態(tài)監(jiān)測和管理的信息系統(tǒng)，一般由能耗在線監(jiān)測端設(shè)備（以下簡稱“端設(shè)備"）、計量器具、工業(yè)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的管理軟件等組成。

而在實際建設(shè)中，端系統(tǒng)的建設(shè)則主要包括端設(shè)備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)。其中，端設(shè)備及管理軟件部署在用能單位，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、匯總、上傳省級平臺等功能；計量器具指提供標(biāo)準(zhǔn)采集接口的智能儀表；采集器和通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)將智能儀表的數(shù)據(jù)上傳至端設(shè)備。如圖2所示。

圖2 端系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 端系統(tǒng)建設(shè)模式分析       

根據(jù)圖3可知，端系統(tǒng)實際上包含兩個層面。同時，結(jié)合省級平臺，能耗監(jiān)測系統(tǒng)整體可以抽象為核心層、匯聚層、接入層三個層面，即省級應(yīng)用平臺為系統(tǒng)的核心層，能耗監(jiān)測端設(shè)備及軟件為系統(tǒng)的匯聚層，企業(yè)側(cè)的計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)等為系統(tǒng)的接入層，具體如圖4所示。

圖3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)分層示意圖

圖4 端系統(tǒng)建設(shè)模式一       

省級平臺一般都是由負(fù)責(zé)建設(shè)，而端系統(tǒng)的建設(shè)目前主要有三種模式。 

3.1模式一：主導(dǎo)端系統(tǒng)建設(shè)工作       

模式一，即端系統(tǒng)所涉及的端設(shè)備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)全部由投資建設(shè)。 

3.1.1優(yōu)點       

建設(shè)階段：主導(dǎo)，在把控項目的整體完成方面有較強(qiáng)的主動權(quán)。將數(shù)據(jù)從采集、匯聚、上傳的全套工作交由有經(jīng)驗的承建單位完成，能地規(guī)避用能單位在數(shù)據(jù)采集接入方面的能力弱、拖沓的問題，保證項目進(jìn)度的統(tǒng)一安排和整體推進(jìn)，有利于貫徹統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及施工質(zhì)量管控。運維階段：運維主體單一。單個用能單位的數(shù)據(jù)采集、匯聚、上傳的全套建設(shè)一般是交由一個承建單位完成，因此，每個用能單位的運維工作都由對應(yīng)的承建單位負(fù)責(zé)，當(dāng)出現(xiàn)任何故障時，業(yè)主只需委托承建單位處理即可，運維責(zé)任清晰，不會出現(xiàn)推諉扯皮的問題。 

3.1.2缺點      

招標(biāo)階段：延緩招標(biāo)進(jìn)度。用能單位在計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)的配備均是個性化方案，因此一般需要在用能單位的初步設(shè)計方案完成后進(jìn)行招標(biāo)。建設(shè)階段：初步設(shè)計方案與施工情況可能存在差異，增加變更工作量。由于計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)的配備都與用能單位的內(nèi)部情況息息相關(guān)，因此，用能單位內(nèi)部的生產(chǎn)調(diào)整（比如增加或者減少生產(chǎn)線）都有可能導(dǎo)致施工階段所需的上述設(shè)備與原設(shè)計內(nèi)容有所變化。       

建成運行階段：存在維護(hù)工作量大且分散和國有資產(chǎn)流失的問題。部門需要長期投入精力和資金對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)；同時，企業(yè)關(guān)?？赡軐?dǎo)致端系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的遺失，造成國有資產(chǎn)流失。 

3.1.3解決措施建議       3

分階段招標(biāo)：對于已經(jīng)確認(rèn)了方案的用能單位端系統(tǒng)先招標(biāo)，并在實施階段同步完成其他批次的方案。綜合單價采購：通過招標(biāo)僅確定設(shè)備及實施的綜合單價而不直接采購設(shè)備，并要求承建單位提供詳細(xì)的施工圖設(shè)計后，再據(jù)實采購設(shè)備。同時，要求用能單位簽章確定施工圖方案。

建成運行階段：首先，盡量選取有較強(qiáng)實力的總集成單位，并在招標(biāo)階段提前確定后期運維費率，保證運維工作的穩(wěn)定性。其次，通過政策引導(dǎo)用能單位主動上報，例如，逐步推進(jìn)在線節(jié)能考核，以能耗在線監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)為主要參考，以此強(qiáng)化在線監(jiān)測的作用，提高用能單位的重視程度。第三，與節(jié)能監(jiān)察工作相結(jié)合。 

3.2模式二：用能單位主導(dǎo)端系統(tǒng)建設(shè)工作       

模式二，即端系統(tǒng)所涉及的端設(shè)備及管理軟件、計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)全部由投資建設(shè)。如圖5所示。       圖5 端系統(tǒng)建設(shè)模式二 

3.2.1優(yōu)點       

招標(biāo)階段：招標(biāo)周期不會延緩。部門的建設(shè)工作僅涉及省級平臺，在完成項目的初步設(shè)計批復(fù)后即可進(jìn)行招標(biāo)。建設(shè)階段：部門的建設(shè)管理內(nèi)容相對簡單，工作清晰，初步設(shè)計方案與實施情況一般較統(tǒng)一，變更工作量較少。建成運行階段：只涉及省級平臺而不涉及用能單位側(cè)的設(shè)備，因此系統(tǒng)運維內(nèi)容單一且集中，也能地避免國有資產(chǎn)流失的問題。 

3.2.2缺點       

數(shù)據(jù)對接工作推進(jìn)階段：工作的及難點主要在端系統(tǒng)與省級平臺的對接。數(shù)據(jù)的接入進(jìn)度及質(zhì)量方面較難把控，部門需要對接多個用能單位，推進(jìn)協(xié)調(diào)工作量及難度增加。首先，由于用能單位自身的信息化能力及配合程度參差不齊，能力差、不配合的用能單位其數(shù)據(jù)接入存在較大困難，可能成為工作推進(jìn)的瓶頸，進(jìn)而影響整體數(shù)據(jù)接入進(jìn)度。其次，用能單位選取的承建單位的能力水平難以保證，可能存在對相關(guān)技術(shù)規(guī)范理解不到位的情況，進(jìn)而導(dǎo)致端系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)工作的反復(fù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。同時，部門除了協(xié)調(diào)用能單位配合，還需要管控用能單位自主實施的建設(shè)內(nèi)容和質(zhì)量，間接管理督促用能單位選定的承建單位。建成運行階段：若出現(xiàn)多個端系統(tǒng)故障的情況，部門需要首先督促多個用能單位，再由其聯(lián)系承建單位進(jìn)行故障處理，流程繁瑣，時效性較差。 

3.2.3解決措施建議       

需強(qiáng)有力政策配套等相關(guān)保障措施，例如，對端系統(tǒng)的建設(shè)給予一定的財政支持。這些保障措施，既要能充分調(diào)動用能單位的積極性，同時也要有較強(qiáng)力度的強(qiáng)制性。

在數(shù)據(jù)對接工作推進(jìn)階段，提供端系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的指南，下發(fā)并多次開展相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫、培訓(xùn)，加強(qiáng)用能單位及其承建單位對建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的重視、理解以及貫徹；定期進(jìn)行建設(shè)質(zhì)量抽檢。

將與用能單位的運維界面及責(zé)任通過相關(guān)制度文件進(jìn)行明確，配套相應(yīng)的政策措施進(jìn)行保障，并加強(qiáng)日常的節(jié)能監(jiān)察工作予以常態(tài)化管理。 

3.3模式三：配發(fā)端設(shè)備，用能單位主導(dǎo)采集建設(shè)工作       

模式三，即端系統(tǒng)所涉及的端設(shè)備及管理軟件由投資建設(shè)，計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)則交由用能單位負(fù)責(zé)建設(shè)。如圖6所示。

圖6 端系統(tǒng)建設(shè)模式三

3.3.1優(yōu)點       

招標(biāo)階段：招標(biāo)周期不會延緩。主導(dǎo)的建設(shè)內(nèi)容涉及省級平臺和端設(shè)備及管理軟件，屬于相對單一且標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)內(nèi)容，采購內(nèi)容比較固定，一般不需要分批次招標(biāo)，因而招標(biāo)周期較短。

建設(shè)階段：首先，初步設(shè)計方案與實施情況一般較統(tǒng)一，變更工作量較少。在用能單位側(cè)的建設(shè)內(nèi)容僅涉及端設(shè)備，且大多數(shù)用能單位一般配備1臺端設(shè)備，因此通過調(diào)研基本能保證方案與實施一致。其次，部門能更好地掌控省級平臺與端設(shè)備的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及一致性，保證建設(shè)同步與聯(lián)調(diào)配合的順利。 

3.3.2缺點       

數(shù)據(jù)對接工作推進(jìn)階段：工作的及難點主要在端設(shè)備與計量器具的數(shù)據(jù)對接。仍然存在用能單位因自身的信息化能力及配合程度參差不齊，影響整體數(shù)據(jù)接入進(jìn)度的情況。

建成運行階段：存在維護(hù)工作量且分散、協(xié)調(diào)工作量大及國有資產(chǎn)流失的問題。首先，部門需要長期投入精力和資金對部署在用能單位的端設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。其次，由于用能單位內(nèi)部的建設(shè)一般會存在兩家承建單位（即端設(shè)備及管理軟件部分的承建單位，計量器具、采集器及通信網(wǎng)絡(luò)部分的承建單位），當(dāng)出現(xiàn)故障時，需要兩家用能單位配合處理，容易出現(xiàn)推諉扯皮的問題。第三，也可能會出現(xiàn)因企業(yè)關(guān)停而導(dǎo)致端設(shè)備遺失的風(fēng)險。 

3.3.3解決措施建議       

數(shù)據(jù)對接推進(jìn)階段：需強(qiáng)有力的政策配套等相關(guān)保障措施，例如，對用能單位建設(shè)內(nèi)容給予一定的財政支持，同時也要有較強(qiáng)力度的強(qiáng)制性，加強(qiáng)日常的節(jié)能監(jiān)察工作予以常態(tài)化管理，提高用能單位的配合度。

建成運行階段：首先，盡量選取有較強(qiáng)實力的總集成單位，并在招標(biāo)階段提前確定后期運維費率，保證運維工作的穩(wěn)定性。其次，通過政策引導(dǎo)用能單位主動上報，例如，逐步推進(jìn)在線節(jié)能考核，以能耗在線監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)為主要參考，以此強(qiáng)化在線監(jiān)測的作用，提高用能單位的重視程度。第三，與節(jié)能監(jiān)察工作相結(jié)合。 

3.4建設(shè)模式對比表

表1 建設(shè)模式對比表

4 安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)       

根據(jù)《用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》的要求，用能單位接入端系統(tǒng)部署在用能單位內(nèi)部，由用能單位負(fù)責(zé)建設(shè)。主要功能:通過計量儀表、工控系統(tǒng)等采集、匯總本單位能耗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳至省級平臺，或直接上傳至平臺；用能單位接入端系統(tǒng)要通過網(wǎng)閘、防火墻、隔離等安全措施，確保內(nèi)部系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全；要具備遠(yuǎn)程升級維保、一端多傳、接收和省級平臺推送信息和用能單位自身能源管理所需的功能。安科瑞可為企業(yè)接入端系統(tǒng)提供完整解決方案：4.1端設(shè)備       

企業(yè)接入端系統(tǒng)需要從生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集能耗相關(guān)數(shù)據(jù)，考慮到企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)) 之間并不互通的實際情況，企業(yè)接入端系統(tǒng)將通過具備2+1架構(gòu)的物理隔離裝置--能耗在線監(jiān)測端設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接，在數(shù)據(jù)傳遞過程中確保從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)）獲取的能耗數(shù)據(jù)以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳遞到辦公網(wǎng)絡(luò)(外網(wǎng))，再通過外網(wǎng)主機(jī)側(cè)的CA數(shù)字認(rèn)證證書進(jìn)行身份認(rèn)證識別后上傳至省(市）級平臺。結(jié)構(gòu)如圖所示： 4.1.1端設(shè)備硬件參數(shù)(1)單主板采用低功耗處理器；

(2)單主板內(nèi)存大小4G；

(3)硬盤：64G 固態(tài)硬盤；

(4)獨立雙主機(jī)“2+1"架構(gòu)非IP物理隔離；

(5)帶VGA接口，可外接顯示器，便于現(xiàn)場維護(hù)操作；

(6)雙冗余開關(guān)電源，互為備用、支持熱插拔，保障端設(shè)備的可靠性，具有電源故障聲光報警功能；

(7)8路RS485串口；

(8)4路千兆以太網(wǎng)；

(9)4個USB接口，可用于CA證書接口； 

4.1.2端設(shè)備軟件功能

(1)支持從現(xiàn)場的儀表通過Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等協(xié)議采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)，并進(jìn)行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(2)支持從能源網(wǎng)關(guān)、DTU、SCADA通過Modbus TCP（GB/T19582）、能耗協(xié)議等上傳的能耗實時數(shù)據(jù)，并進(jìn)行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(3)支持從自動化信息系統(tǒng)通過OPC協(xié)議采集需要的能耗實時數(shù)據(jù)，并進(jìn)行匯總生成上報的能耗數(shù)據(jù)；

(4)支持手工填報數(shù)據(jù)：對于不具備在線采集條件的數(shù)據(jù)，提供手工填報數(shù)據(jù)上傳；

(5)具有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、本地存儲功能，本地歷史數(shù)據(jù)可存儲6個月以上；

(6)可根據(jù)項目情況錄入企業(yè)基本信息、企業(yè)生產(chǎn)層級結(jié)構(gòu)、計量器具檔案信息、端設(shè)備信息、數(shù)據(jù)采集項信息等各類基本信息；

(7)按照《NHJC-04-2018 用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范-端設(shè)備接口協(xié)議規(guī)范》的要求往或省級平臺上傳數(shù)據(jù)；

(8)支持?jǐn)嗑€緩存，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性；

(9)端設(shè)備平臺方便用戶使用、配置；

(10)支持人工補(bǔ)錄、遠(yuǎn)程升級；

(11)用能數(shù)據(jù)集抄；

(12)數(shù)據(jù)上傳日志。 

4.2 ANet系列能源網(wǎng)關(guān)       

ANet系列能源網(wǎng)關(guān)，可將企業(yè)內(nèi)分散的能源計量器具集中采集后上傳至端設(shè)備，滿足辦公、大型公共建筑、工業(yè)企業(yè)等能源管理系統(tǒng)中對于水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的能耗計量及分項數(shù)據(jù)采集需求，搭配簡單易用的數(shù)據(jù)配置軟件工具，可以快速配置所需采集數(shù)據(jù)及上傳數(shù)據(jù)中心等各項參數(shù)信息。 

4.2.1能源網(wǎng)關(guān)硬件參數(shù) 

4.2.2軟件功能

(1)支持多種儀表協(xié)議：支持 DL/T645 、GB/T 19582-200（Modbus）、 CJ/T 188-2004 等；

(2)Modbus TCP 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

(3)分項計量 Xml 數(shù)據(jù)報文定時上傳；

(4)數(shù)據(jù)AES加密；

(5)斷點續(xù)傳；

(6)數(shù)據(jù)存儲；

(7)遠(yuǎn)程配置及維護(hù)； 

4.2.3相關(guān)報告及證書

(1)GB/T 17626.2-2018《電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗》4級。

(2)GB/T 17626.6-2017《電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度實驗》3級。

(3)GB/T 17626.4-2018《電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》4級。

(4)GB/T 17626.5-2019《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗》4級。

(5)GB 9254-2016《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》合格。  

4.3設(shè)備選型 

5 結(jié)束語

端系統(tǒng)的上述常見三種建設(shè)模式各有優(yōu)缺點。具體選擇哪種建設(shè)模式，還需要部門充分結(jié)合地區(qū)自身的經(jīng)濟(jì)情況、用能單位配合度等因素綜合考慮。端系統(tǒng)的建成只是用能單位能耗在線監(jiān)測工作推進(jìn)的一個基礎(chǔ)，后期還需要相關(guān)政策的跟進(jìn)及宣傳，才能更好地形成鼓勵、用能單位認(rèn)可并積極配合的良性大環(huán)境，從而推動能耗在線監(jiān)測工作的持續(xù)發(fā)展。 

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧苗.用能單位端系統(tǒng)建設(shè)模式探討[J].江蘇通信,2020,36(06):76-81.

[2]安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng).2020.10版