工業(yè)數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用 規(guī)劃能源數(shù)據(jù)采集方案

樹根互聯(lián)教育《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)與應(yīng)用》以技術(shù)積累與行業(yè)實踐經(jīng)驗賦能人才培養(yǎng)項目二

采集生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)任務(wù)一規(guī)劃能源數(shù)據(jù)采集方案>>賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務(wù)說明知識準(zhǔn)備任務(wù)實施課后思考任務(wù)描述R公司的實施項目經(jīng)理唐工帶著現(xiàn)場實施工程師羅工和剛?cè)肼毜男∴嵰黄鸬紿公司的第一分廠進(jìn)行調(diào)研。在本任務(wù)中，他們需要調(diào)研現(xiàn)場的布局、需要接入的設(shè)備分布情況等，并根據(jù)這些布局進(jìn)行制定采集方案架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。知識導(dǎo)圖任務(wù)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解能源管理對企業(yè)的意義；了解能源采集儀表的幾種組網(wǎng)方式；熟悉雙碳戰(zhàn)略的目標(biāo)；熟悉“碳達(dá)峰”“碳中和”的含義；技能目標(biāo)：能根據(jù)客戶的實際情況梳理實施需求；能根據(jù)客戶現(xiàn)場實際情況規(guī)劃采集方案架構(gòu)；能根據(jù)客戶現(xiàn)場實際情況規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)布局。賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務(wù)說明知識準(zhǔn)備任務(wù)實施課后思考1.雙碳戰(zhàn)略氣候變化是人類面臨的全球性問題，隨著各國二氧化碳排放，溫室氣體猛增，對生命系統(tǒng)形成威脅。在這一背景下，世界各國以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體，我國由此提出“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo)。2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布，中國力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。碳達(dá)峰（peakcarbondioxideemissions）是指在某一個時點，二氧化碳的排放不再增長達(dá)到峰值，之后逐步回落。1.雙碳戰(zhàn)略碳達(dá)峰是二氧化碳排放量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點，標(biāo)志著碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展實現(xiàn)脫鉤，達(dá)峰目標(biāo)包括達(dá)峰年份和峰值。我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后逐步降低。碳中和是指企業(yè)、團(tuán)體或個人測算在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，然后通過植物造樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。1.雙碳戰(zhàn)略1.雙碳戰(zhàn)略“碳達(dá)峰”與“碳中和”一起，簡稱“雙碳”。我國作為“世界工廠”，產(chǎn)業(yè)鏈日漸完善，國產(chǎn)制造加工能力與日俱增，同時碳排放量加速攀升。但我國油氣資源相對匱乏，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，重塑能源體系具有重要安全意義。首先我們要在經(jīng)濟(jì)增長和能源需求增加的同時，持續(xù)削減煤炭發(fā)電、大力發(fā)展和運(yùn)用風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電、核電等非化石能源，實現(xiàn)清潔能源代替火力發(fā)電。其次加快產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型、促進(jìn)服務(wù)業(yè)發(fā)展、強(qiáng)化節(jié)能管理、加強(qiáng)重點領(lǐng)域節(jié)能減排、優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)、開展各領(lǐng)域低碳試點和行動。1.能源管理的必要性（1）國家政策要求2017年9月，國家發(fā)展改革委與質(zhì)檢總局印發(fā)了《重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣建設(shè)工作方案》，在方案中提到以物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)為支撐，大力推動重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱“監(jiān)測系統(tǒng)”）建設(shè)，加快推進(jìn)重點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)。1.能源管理的必要性（1）國家政策要求2022年1月，國務(wù)院發(fā)布的《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》明確了，到2025年，全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，能源消費總量得到合理控制，化學(xué)需氧量、氨氮、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物排放總量比2020年分別下降8%、8%、10%以上、10%以上。節(jié)能減排政策機(jī)制更加健全，重點行業(yè)能源利用效率和主要污染物排放控制水平基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綠色轉(zhuǎn)型取得顯著成效。1.能源管理的必要性（1）國家政策要求同時，我國實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的技術(shù)路徑需要從供給端和需求端共同發(fā)力，一方面含“碳”量高的化石能源，煤炭要面對供給側(cè)改革，控制化石能源總量，提高利用效能，從化石能源轉(zhuǎn)換為電能方面需要將繼續(xù)提高效率；另一方面在需求側(cè)，依托技術(shù)改造對能源合理使用、從而有效節(jié)能減排是核心。1.企業(yè)節(jié)能需求近幾年，中國工業(yè)企業(yè)面臨兩大挑戰(zhàn)：一方面企業(yè)的利潤普遍呈下降趨勢，企業(yè)在市場競爭中獲取利潤越來越難，據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)品的利潤率只有5%左右甚至更低；另一方面，隨著能源階梯價格機(jī)制的逐步形成，水、電、氣等能源價格逐步走高，能源費用占企業(yè)總體成本的比例也隨之提高，對于高能耗企業(yè)，能源成本占到工業(yè)品成本的20%甚至更高。對于工業(yè)品平均5%的利潤率，能源成本的管理水平甚至決定了企業(yè)的生存水平。如果不對能源成本進(jìn)行精細(xì)化有效管理，企業(yè)搞不清自己的能源成本如何消耗、是否有效消耗，就更不清楚能源成本降低的改進(jìn)方向了。而通過能源精細(xì)化管理，企業(yè)可以建立各個生產(chǎn)能耗指標(biāo)，如各個工作中心能源管理離散度、單位產(chǎn)值能耗、單位產(chǎn)品/零部件能耗，最終產(chǎn)品能耗等，建立相應(yīng)的模型后，可以細(xì)化指標(biāo)進(jìn)行管理考核。1.企業(yè)節(jié)能需求對能源管理顆粒度從車間級細(xì)化到工序級、設(shè)備級后，問題出現(xiàn)后可追溯和排查的數(shù)據(jù)更完善；比如同樣的生產(chǎn)工序或者設(shè)備，相同產(chǎn)量下，如果能耗相差數(shù)倍，可以通過更全面的數(shù)據(jù)追溯調(diào)查，到底是工人在生產(chǎn)中操作相對比較隨意，生產(chǎn)同一件產(chǎn)品時有的工時短，有的工時長；還是設(shè)備使用不合理，待機(jī)時間過長，導(dǎo)致非有效生產(chǎn)時間能源浪費；根據(jù)不同的原因制定相應(yīng)的解決辦法。1.企業(yè)節(jié)能需求因此，企業(yè)對能源進(jìn)行精細(xì)化管理，從能耗數(shù)據(jù)來進(jìn)一步分析制定節(jié)能減排的有效措施，除了是應(yīng)對全球氣候變化的迫切需要，是企業(yè)應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任之外，更是企業(yè)對壓縮能源費用、提高利潤的生存發(fā)展需求。賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務(wù)說明知識準(zhǔn)備任務(wù)實施課后思考1.梳理實施需求經(jīng)過對H公司總部及其第一分廠進(jìn)行調(diào)研，對于實施工作，有如下需求：（1）網(wǎng)絡(luò)接入需求總公司可以對接收到的各生產(chǎn)工廠數(shù)據(jù)，進(jìn)行訂閱、過濾、存儲、處理、匯聚、挖掘等應(yīng)用。部署在公司信息機(jī)房的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器等，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并向總公司傳輸數(shù)據(jù)。在公司信息機(jī)房設(shè)有公司核心交換機(jī)，將各車間廠房交換機(jī)通過冗余光纖網(wǎng)絡(luò)接入公司核心交換機(jī)上。需要在廠房弱電間網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)設(shè)置一臺匯聚交換機(jī)，該廠房的各工作中心交換機(jī)，通過冗余光纖網(wǎng)絡(luò)接入到設(shè)在廠房的交換機(jī)上。在各工作中心設(shè)置一臺接入交換機(jī)，該工作中心的采集網(wǎng)關(guān)接入到本工作中心的交換機(jī)上。1.梳理實施需求經(jīng)過對H公司總部及其第一分廠進(jìn)行調(diào)研，對于實施工作，有如下需求：

（2）數(shù)據(jù)采集需求配電室：需要對工廠的配電室的儀表的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。1.梳理實施需求經(jīng)過對H公司總部及其第一分廠進(jìn)行調(diào)研，對于實施工作，有如下需求：

（2）數(shù)據(jù)采集需求廠房內(nèi)電力儀表：對廠房內(nèi)現(xiàn)有的電力儀表進(jìn)行能源數(shù)據(jù)采集，電能源采集顆粒度從車間級細(xì)化到設(shè)備級，每個生產(chǎn)工作站都用電都加裝智能電表進(jìn)行采集及監(jiān)控。1.梳理實施需求經(jīng)過對H公司總部及其第一分廠進(jìn)行調(diào)研，對于實施工作，有如下需求：

（2）數(shù)據(jù)采集需求工廠園區(qū)水、氣儀表：這些水、氣在園區(qū)內(nèi)比較分散，都需要加裝新的流量儀表進(jìn)行采集。2.規(guī)劃采集架構(gòu)根據(jù)調(diào)研需求，規(guī)劃的數(shù)據(jù)采集架構(gòu)如圖所示，采集接入方案說明如下：配電室部分：采用RS485串聯(lián)儀表，匯聚至物聯(lián)網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)采集。廠房內(nèi)電力儀表：新裝儀表就近有物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的，采用RS485有線方式把儀表接入物聯(lián)網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)采集；就近無物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的，采用具有4G通信功能的物聯(lián)儀表采集，通過4G把儀表數(shù)據(jù)直接上傳到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺；工廠園區(qū)內(nèi)水、氣儀表：由于