智慧水務(wù)配電能效系統(tǒng)的開發(fā)

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

隨著城市化進(jìn)程的步伐大大變快，城市建設(shè)與科學(xué)信息技術(shù)的融*程度也在不斷提升，尤其是大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為民生工程由信息化向智能化轉(zhuǎn)型提供了條件。以城市的水務(wù)系統(tǒng)為例，依托大數(shù)據(jù)信息技術(shù)構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng)是智慧城市的表現(xiàn)之一，象征著城市水務(wù)事業(yè)在信息時(shí)代的轉(zhuǎn)型升級(jí)，與城市的公共服務(wù)水平息息相關(guān)。

隨著科學(xué)信息技術(shù)滲*進(jìn)水務(wù)事業(yè)，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與城市供水相結(jié)合，推動(dòng)了城市供水的快速發(fā)展，不僅推動(dòng)了供水全過程的數(shù)字化、可視化，而且使得水務(wù)公司了解城市供水管網(wǎng)的健康狀況和用水需求，有指向性地提供供水服務(wù)，滿足社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的基本需求。

1概述智慧水務(wù)系統(tǒng)

在大數(shù)據(jù)背景下，智慧水務(wù)系統(tǒng)是智慧城市規(guī)劃中的一部分。為了更好的滿足社會(huì)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钚枰腔鬯畡?wù)系統(tǒng)是水務(wù)事業(yè)在新時(shí)期以物聯(lián)網(wǎng)感知為基礎(chǔ)、以應(yīng)用場(chǎng)景為媒介、以大數(shù)據(jù)分析為抓手，統(tǒng)籌整合供水全鏈條數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)供水需求，進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，減少爆管和漏損，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)*的供水。

2智慧水務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2.1智慧水務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景以及社會(huì)、人民生產(chǎn)生活的實(shí)際需求下，構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng)來(lái)提高水資源利用率和水務(wù)服務(wù)能力勢(shì)在必行。然而，就目前的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)部分城市的水務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建還面臨著一些尚未解決的限制性因素，嚴(yán)重阻礙了智慧水務(wù)系統(tǒng)功能的有*發(fā)揮。首先，水務(wù)數(shù)據(jù)孤島問題凸顯。現(xiàn)階段，城市智慧水務(wù)系統(tǒng)在應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)，煙囪系統(tǒng)和僵尸系統(tǒng)普遍存在，導(dǎo)致水務(wù)數(shù)據(jù)獲取不及時(shí)、數(shù)據(jù)統(tǒng)籌不完善，數(shù)據(jù)價(jià)值難以體現(xiàn)。其次，水務(wù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可用性問題突出。不少水司尚未建立管網(wǎng)GIS系統(tǒng)或管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率和覆蓋率不高，給管網(wǎng)分區(qū)、管網(wǎng)檢漏及供水調(diào)度帶來(lái)困擾。然后，設(shè)備維護(hù)、管理難度大。不少水司尚未建設(shè)企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)，也缺乏設(shè)備全生命周期管理和健康度評(píng)價(jià)，造成設(shè)備分散管理、被動(dòng)維護(hù)、使用成本高。

2.2智慧水務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

2.21智慧水務(wù)=軟件+平臺(tái)

智慧水務(wù)建設(shè)的本質(zhì)是一場(chǎng)管理理念和管理方式的變革，不單單是利用信息技術(shù)簡(jiǎn)單地代替人工管理模式，而且還需要對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化和重組，這一過程是企業(yè)改革、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的過程，在這個(gè)過程中會(huì)涉及到企業(yè)的體制、人員、規(guī)章制度的調(diào)整。智慧水務(wù)作為融入智慧城市的重要組成部分，必然會(huì)以“智慧"為導(dǎo)向形成一些相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)軟件與硬件、平臺(tái)與企業(yè)的融*。在此發(fā)展趨勢(shì)下，水務(wù)企業(yè)想要在大數(shù)據(jù)背景下實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就需要擁抱新技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，從信息化走向智能化，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，實(shí)現(xiàn)更加智慧的應(yīng)用。

2.22水務(wù)數(shù)據(jù)的深入挖掘與數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通

在城市的智慧水務(wù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)層是該系統(tǒng)的核心規(guī)劃工程，也是系統(tǒng)信息的來(lái)源所在。數(shù)據(jù)層能對(duì)水務(wù)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌整合，從而為水務(wù)企業(yè)有針對(duì)性地提供水務(wù)服務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的產(chǎn)業(yè)均是以應(yīng)用為導(dǎo)向構(gòu)建市場(chǎng)，所以城市智慧水務(wù)系統(tǒng)在未來(lái)的發(fā)展過程中會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的力度，為城市的交通、環(huán)保等市政工程的建設(shè)提供更加具有指向性的服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展以及大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的日趨成熟，城市智慧水務(wù)系統(tǒng)也將會(huì)與政務(wù)平臺(tái)、供應(yīng)鏈企業(yè)信息平臺(tái)等第三信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以達(dá)到對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集約化管理、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值的目標(biāo)。

2.23從購(gòu)買硬件產(chǎn)品轉(zhuǎn)為購(gòu)買云服務(wù)

在大數(shù)據(jù)背景下，云計(jì)算技術(shù)滲*進(jìn)城市水務(wù)系統(tǒng)中改變了傳統(tǒng)水務(wù)事業(yè)的消費(fèi)模式與服務(wù)模式，在水務(wù)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展過程中或?qū)⒁蕴峁┖唾?gòu)買云服務(wù)、IT服務(wù)來(lái)取締傳統(tǒng)軟硬件產(chǎn)品，水務(wù)企業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)渠道來(lái)自主獲取和使用服務(wù)。但是想要真*落實(shí)這一趨勢(shì)性目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有的水務(wù)信息化廠商攻克技術(shù)難關(guān)，充分掌握和運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行改造與升級(jí)提出了更高的要求。

3基于大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)系統(tǒng)開發(fā)

在新IT技術(shù)與水務(wù)系統(tǒng)的融*下，推動(dòng)了水務(wù)作業(yè)向智慧化方向的深入發(fā)展，在城市內(nèi)部的供排水工作中呈現(xiàn)出典型4V特征，即體量大(Volume)、類型豐富(Variety)、價(jià)值密度低(Value)以及實(shí)時(shí)在線(Velocity)。這種水務(wù)系統(tǒng)智慧化的發(fā)展趨勢(shì)也給水務(wù)企業(yè)在大數(shù)據(jù)背景下實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展提出了更高的要求。

3.1結(jié)合具體案例探究大數(shù)據(jù)在水務(wù)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1.1應(yīng)用場(chǎng)景

A城某供水泵站的規(guī)模為10×104m3/d,共有11臺(tái)水泵機(jī)組，通過對(duì)給水泵進(jìn)行排列組合再對(duì)產(chǎn)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)機(jī)組的水位高度與機(jī)組的運(yùn)行效率呈線性關(guān)系。高頻變頻泵的運(yùn)行狀態(tài)隨著水泵運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化，在變頻泵與水泵的工作運(yùn)行中觀察發(fā)現(xiàn)，不同功率頻率的泵的工作頻率可以降低配合效率，在降低能耗方面起到了一定效果，但是并沒有完*達(dá)到變頻泵設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，所以該水務(wù)企業(yè)的水泵機(jī)組還有可以開拓的節(jié)能空間。基于此案例，水務(wù)企業(yè)可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，尋找出在不影響供水任務(wù)的情況下找出不同供水方式下的節(jié)能方案，降低水務(wù)企業(yè)的成本開支和能源損耗。

3.1.2應(yīng)用算法

對(duì)該案例內(nèi)容進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析只考慮泵壓的影響，根據(jù)相應(yīng)的曲線和流量曲線，在不同的泵壓試驗(yàn)中達(dá)到泵壓和流量控制的目標(biāo)口。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量法和基于數(shù)據(jù)的方法能夠確定差異化流量下的泵的工作頻率。基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型，建立了水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速預(yù)測(cè)仿真系統(tǒng)，用于叫停水泵機(jī)組的運(yùn)行和探索水泵機(jī)組的任務(wù)。消*漏失數(shù)據(jù)的研究過程主要是由于調(diào)壓室水位數(shù)據(jù)缺失以及泵壓前后缺件造的。接下來(lái)為了試驗(yàn)啟動(dòng)方式類型對(duì)泵是否會(huì)產(chǎn)生不同的影響，需要輸入?yún)?shù)建立對(duì)泵啟動(dòng)狀態(tài)的顯式函數(shù)，其中變頻器的輸出頻率變量數(shù)值受泵的直接影響。同時(shí)，探究差異化轉(zhuǎn)速對(duì)總功耗結(jié)果的影響，也需要搭建顯式函數(shù)。基于上述兩個(gè)功能，提出一種快速搜索算法，在調(diào)節(jié)池液位和輸水量都不同的情況下，節(jié)能效果較好的泵組啟行方案。

3.1.3應(yīng)用效果分析

結(jié)合總供水量與平均用電量的變動(dòng)關(guān)系，搭建了水泵能效的基本模型，可以獲得在總供水量相同的單位時(shí)間內(nèi)水泵的能耗變化程度較大的結(jié)論。可以通過調(diào)整水泵機(jī)組的運(yùn)行方式來(lái)降低總能耗，但是在實(shí)際研究過程中沒有對(duì)每臺(tái)泵在連續(xù)運(yùn)行中的具體情況進(jìn)行了解，所以有必要對(duì)每臺(tái)泵的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在泵送出后，泵壓力傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)存在缺失現(xiàn)象，這就又需要用同樣的方法及時(shí)進(jìn)行校正，以2號(hào)泵數(shù)據(jù)為例。如果泵前壓力傳感器出現(xiàn)故障，泵出口流量傳感器的壓力傳感器有時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)值較大的讀數(shù)，需要從檢查控制下位機(jī)至上位機(jī)通訊、檢查控制系統(tǒng)上位機(jī)至數(shù)據(jù)庫(kù)通訊、檢查傳感器狀況這三方面對(duì)壓力傳感器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行核查。6號(hào)泵的工作效率在0.2～0.35的區(qū)間范圍內(nèi)，7號(hào)泵的工作效率區(qū)間是0.3～0.35,8號(hào)泵工作效率區(qū)間是0.2～0.35,9號(hào)、10號(hào)、11號(hào)的泵工作效率區(qū)間都是0.4～0.6。通過分析泵組運(yùn)行組合的效率發(fā)現(xiàn)，9號(hào)、10號(hào)和11號(hào)總管機(jī)組的工作效率高于其他總管“變頻+工頻同時(shí)開啟"時(shí)的效率。

3.2智慧化水務(wù)系統(tǒng)開發(fā)過程中的頂層設(shè)計(jì)

3.2.1水務(wù)調(diào)度一體可視化管理模式

水務(wù)調(diào)度一體可視化管理模式的實(shí)現(xiàn)過程可以分為“三步走"。先是通過采集接口層借助數(shù)據(jù)維護(hù)工具，以元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)、定時(shí)調(diào)度、接口發(fā)布和綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)為抓手實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、整合及加工處理；其次是設(shè)計(jì)師可需要在數(shù)據(jù)處理層利用控制臺(tái)對(duì)進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算和圖形服務(wù)，創(chuàng)設(shè)動(dòng)態(tài)化、具有交互性的表現(xiàn)形式；第三步是在展現(xiàn)功能層，利用可視化設(shè)計(jì)器，如可視化播放器中的WRF/Flex、三維、SVG、Python或組件庫(kù)中的圖表、雷達(dá)圖、泡泡圖和地圖等處理數(shù)據(jù)的方式將數(shù)據(jù)以可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)。以水量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的可視化為例，根據(jù)不同區(qū)域的水務(wù)管理實(shí)際需求情況，通過對(duì)區(qū)域內(nèi)的水量、壓力等信息進(jìn)行綜合展示分析，捕獲各區(qū)域的用水需求和產(chǎn)銷差的動(dòng)態(tài)變化情況，并根據(jù)采集得到的信息數(shù)據(jù)生成與之對(duì)應(yīng)的可視化圖表，能夠大大提升水務(wù)單位對(duì)水量數(shù)據(jù)的精*性和即時(shí)性。

3.2.2水務(wù)大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)構(gòu)建

在大數(shù)據(jù)背景下，水務(wù)企業(yè)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，將科學(xué)信息技術(shù)融入到傳統(tǒng)的水務(wù)業(yè)務(wù)工作中，推動(dòng)了智慧水務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建。同時(shí)，這也就意味著在稅務(wù)企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)建成了一定數(shù)量的信息系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)在水務(wù)系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)過程中生成大量的數(shù)據(jù)信息，而且受到當(dāng)下水務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部信息系統(tǒng)的相互獨(dú)立性影響，所生成的龐大數(shù)據(jù)信息不乏重復(fù)的人員勞動(dòng)信息和冗余的水務(wù)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致水務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理效率受到了一定程度的遏制，得不到有力提升。基于此，在開發(fā)智慧水務(wù)系統(tǒng)的過程中應(yīng)當(dāng)引入一個(gè)能夠提高數(shù)據(jù)處理效率和有力管控?cái)?shù)據(jù)信息的平臺(tái)，即水務(wù)大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)。WaterBDI作為典型的水務(wù)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管控能力，能通過對(duì)水務(wù)工作領(lǐng)域中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問、過濾、暫緩和加載等EIL過程，以觸發(fā)器、時(shí)間戳、全文比對(duì)和日志的不同數(shù)據(jù)模式同步，來(lái)提供實(shí)時(shí)、定時(shí)和批量抽取等多元化數(shù)據(jù)抽取執(zhí)行策略，為水務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部的異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合提供了條件，為差異化系統(tǒng)中的信息資源實(shí)現(xiàn)交換和共享創(chuàng)設(shè)了平臺(tái)基礎(chǔ)。水務(wù)大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)主要用于水務(wù)企業(yè)搭建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集市等大數(shù)據(jù)、對(duì)各類數(shù)據(jù)信息的格式和建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范、消彌水務(wù)企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建過程中出現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，能夠有力提升水務(wù)企業(yè)II投資的效益。現(xiàn)階段，一些水務(wù)企業(yè)運(yùn)用的水務(wù)大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)，是基于B/S架構(gòu)的輕量級(jí)ETL工具，無(wú)論是在平臺(tái)的初期開發(fā)階段還是后期的運(yùn)維階段，難度系數(shù)并不高，能夠有力搭建數(shù)據(jù)平臺(tái)，所存在的數(shù)據(jù)源具有較強(qiáng)的兼容性，可以支持多樣化的SPA、WebServie、文本文件等。

3.2.3統(tǒng)一數(shù)據(jù)中*的構(gòu)建

城市智慧水務(wù)系統(tǒng)智慧中*的構(gòu)建囊括了數(shù)據(jù)的采集、整理、建庫(kù)、備份等多項(xiàng)流程。為了解決水務(wù)系統(tǒng)中存在信息孤島現(xiàn)象、降低數(shù)據(jù)維護(hù)和系統(tǒng)開發(fā)的成本以及提高決策者對(duì)企業(yè)運(yùn)行情況的洞察能力，有必要構(gòu)建起統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中*，從水務(wù)設(shè)施管理、運(yùn)行管理、養(yǎng)護(hù)管理和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理等多種不同管理角度為基礎(chǔ)，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)、規(guī)劃全部統(tǒng)一的原則和數(shù)據(jù)互通、信息共享的理念，保證水務(wù)系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)信息能夠發(fā)揮出更加可觀的成效。

3.2.4智慧運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的構(gòu)建

智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)能夠向水務(wù)企業(yè)提供直觀化的顯示界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝圖形化的動(dòng)態(tài)化監(jiān)管以及各種能耗的實(shí)時(shí)顯示。以污水處理廠為例，智慧運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的一大關(guān)注點(diǎn)就是采取有力的措施對(duì)污水處理廠的節(jié)能降耗問題予以解決。結(jié)合目前城市污水處理廠在監(jiān)督管理過程中存在問題，有必要在大數(shù)據(jù)背景下，采取新型的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的規(guī)劃，例如采用力控科技ForeeCon工業(yè)軟件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的構(gòu)建。首先，利用SCADA監(jiān)控子系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)覆蓋了“從水源地到排污口的全過程監(jiān)控"。對(duì)各個(gè)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和水源井監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及水廠生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)一化的監(jiān)控，重*對(duì)于液位、壓力、流量、水質(zhì)以及水泵等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，之后再通過HTML5格式將流程畫面集成到運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的平臺(tái)上。其次，對(duì)水務(wù)系統(tǒng)下的設(shè)備實(shí)現(xiàn)從臺(tái)賬、保養(yǎng)、檢修、檢定、報(bào)廢等生命周期的處理。再次，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)情況，并對(duì)不同類型的水質(zhì)及時(shí)進(jìn)行化驗(yàn)，按照供水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，如果水質(zhì)未達(dá)標(biāo)應(yīng)當(dāng)立即采取處理。然后，對(duì)系統(tǒng)的能源消耗情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并統(tǒng)計(jì)不同時(shí)間段，不同工藝和能耗設(shè)備的能耗情況，生成周報(bào)、月報(bào)和年報(bào)。

3.2.5水務(wù)系統(tǒng)設(shè)備故障報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)建

智慧水務(wù)系統(tǒng)功能的有力執(zhí)行是建立在各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的前提下。一旦設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了故障現(xiàn)象，勢(shì)必會(huì)對(duì)水務(wù)系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生波及。因此，有必要在大數(shù)據(jù)背景下構(gòu)建一套水務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的故障報(bào)警系統(tǒng)。首先，可以將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)接入水務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)站或手機(jī)客戶端，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障現(xiàn)象，水務(wù)系統(tǒng)能夠檢測(cè)并判定故障類型，通過網(wǎng)站或手機(jī)客戶端將故障信息傳遞給工作人員；其次，應(yīng)當(dāng)設(shè)立遠(yuǎn)程修改功能。工作人員在接受到故障信息之后，為了避免工作人員在處理設(shè)備故障時(shí)受到空間限制，可以憑借遠(yuǎn)程修改功能對(duì)控制器進(jìn)行參數(shù)修改，或控制故障的設(shè)備的停運(yùn)；然后，及時(shí)開展巡檢維保，積*響應(yīng)設(shè)備故障處理的調(diào)配任務(wù)，提高人員調(diào)動(dòng)的效率，有力落實(shí)水務(wù)系統(tǒng)設(shè)備的巡檢維保工作。

4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)

4.1 平臺(tái)概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生*體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

4.2平臺(tái)組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

4.3平臺(tái)拓?fù)鋱D

4.4平臺(tái)子系統(tǒng)

4.4.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對(duì)水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對(duì)異常情況及時(shí)預(yù)警。

監(jiān)測(cè)變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動(dòng)導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測(cè)其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

4.4.3電動(dòng)機(jī)管理

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器能對(duì)過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。高*、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息，對(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

4.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計(jì)量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個(gè)看板中，從多個(gè)維度對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對(duì)比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)狻⒗錈崃肯牧浚h(huán)比對(duì)比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算，標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。

能效分析按三級(jí)計(jì)量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對(duì)各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對(duì)標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢(shì)圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時(shí)將污水的單耗與指標(biāo)對(duì)標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

4.4.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，盡量利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安*、節(jié)能、舒*、高*的目的。

4.4.6電氣安*

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠、自來(lái)水廠、水泵站的電氣安*預(yù)警。

（2）消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動(dòng)疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

（3）消防設(shè)備電源監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

（4） 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號(hào)。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來(lái)，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息，保障了電氣安*的可靠性。

4.4.7 環(huán)境監(jiān)測(cè)

污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來(lái)水廠、水泵站等安*運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

4.4.8分布式光伏監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以曲線方式繪制上述監(jiān)測(cè)的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺(tái)結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置，各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

4.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺(tái)通過2D、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消*、污泥濃縮壓濾、生物除*等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)，進(jìn)行短路、過流、過載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5 相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

6結(jié)論

綜上所述，隨著城市化進(jìn)程的不斷向前推進(jìn)以及社會(huì)生產(chǎn)和人民生活對(duì)水資源的供應(yīng)需求不斷增加，水務(wù)企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分利用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)明晰水務(wù)系統(tǒng)的總體框架和應(yīng)用系統(tǒng)，研發(fā)高質(zhì)量的智慧水務(wù)系統(tǒng)，并在使用過程中不斷發(fā)展和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]喬盎.智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用[J].現(xiàn)代信息科技，2021(8):142-145+149.

[2]張文體.大數(shù)據(jù)背景下的智慧水務(wù)開發(fā)分析[J]

[3]孔祥文.城市水環(huán)境智慧水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)探索[J].環(huán)境與發(fā)展，2020(2):239-240.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，17821170311（微信同號(hào)）QQ2881068603,主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。