浅谈重点用能单位端系统的建设模式

摘要：重点用能单位端系统，是对企业能源转换、输配、利用和回收实施动态监测和管理的信息系统，一般由能耗在线监测端设备、计量器具、工业控制系统、生产监控管理系统、管理信息系统、通信网络及相应的管理软件等组成。针对其建设模式，从招标工作、建设管理和运行三方面进行分析，对比各种建设模式的优缺点，并提出解决建议。关键词：能耗在线监测系统；重点用能单位端系统；能耗在线监测端设备；建设模式 0 引言        2017年9月25日，国家发展改革委、质检总局联合印发了《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》（发改环资〔2017〕1711号），方案中明确提出，“基本建成连接各省（区、市）、相关部门和行业数据共享的监测系”，“加快推进重点用能单位完善能源计量体系、提高能源管理精细化水平，促进互联网与节能工作深度融合，提高节能宏观调控能力，推动完成能源消费总量和强度‘双控’目标任务”。该方案的发布，标志着全国推广建设序幕正式拉开。2018年5月，国家发改委发布了《重点用能单位能耗在线监测系统技术规范（试行）》，对系统总体架构、省级平台功能、端设备功能、行业采集指标等进行了规范和指引。各省参照相关技术要求，逐步开展了省级平台建设和重点用能单位接入等工作。       重点用能单位是整个系统的核心数据来源，但由于其涵盖的行业广泛、自身情况复杂且信息化水平参差不齐，因此重点用能单位端系统（以下简称“端系统”）的建设是能耗在线监测系统的重点和难点。本研究主要从招标工作、建设管理和运行三方面对端系统的建设模式进行分析，对比各种建设模式的优缺点，并提出解决建议，希望能起到抛砖引玉的作用，为相关部门推进端系统的建设提供思路。 1 重点用能单位能耗在线监测系统介绍       重点用能单位能耗在线监测系统采用“国家平台+省级平台+重点用能单位端系统”的架构，为各部委、各级节能主管部门和质监部门、重点用能单位等用户提供不同层次的服务。能耗数据的采集、预处理及上传是通过在用能单位侧部署的端系统实现的，按照《重点用能单位能耗在线监测系统技术规范（试行）》，每个用能单位的数据每天上传一次。总体架构如图1所示。图1 系统总体架构       系统主要有三种业务流向：用能单位数据上传区政务外网前置机，政务外网前置机双发国家平台和省级平台，用户侧数据展现。 2 端系统介绍       根据《重点用能单位能耗在线监测系统技术规范（试行）》，端系统是对企业能源转换、输配、利用和回收实施动态监测和管理的信息系统，一般由能耗在线监测端设备（以下简称“端设备”）、计量器具、工业控制系统、生产监控管理系统、管理信息系统、通信网络及相应的管理软件等组成。而在实际建设中，端系统的建设则主要包括端设备及管理软件、计量器具、采集器及通信网络。其中，端设备及管理软件部署在重点用能单位，实现数据采集、分析、汇总、上传省级平台等功能；计量器具指提供标准采集接口的智能仪表；采集器和通信网络实现将智能仪表的数据上传至端设备。如图2所示。图2 端系统架构图3 端系统建设模式分析       根据图3可知，端系统实际上包含两个层面。同时，结合省级平台，能耗监测系统整体可以抽象为核心层、汇聚层、接入层三个层面，即省级应用平台为系统的核心层，能耗监测端设备及软件为系统的汇聚层，企业侧的计量器具、采集器及通信网络等为系统的接入层，具体如图4所示。图3 能耗在线监测系统分层示意图图4 端系统建设模式一       省级平台一般都是由负责建设，而端系统的建设目前主要有三种模式。       图5 端系统建设模式二 3.2.1优点       通信网络则交由用能单位负责建设。如图6所示。图6 端系统建设模式三3.3.1优点       招标阶段：招标周期不会金对部署在用能单位的端设备进行维护。其次，由于用能单位内部的建设一般会存在两家承建单位（即端设备及管理软件部分的承建单位，计量器具、采集器及通信网络部分的承建单位），当出现故障时，需要两家用能单位配合处理，容易出现推诿扯皮的问题。第三，也可能会出现因企业关停而导致端设备遗失的风险。 3.3.3解决措施建议       数据对接推进阶段：需强有力的政策配套等相关保障措施，例如，对用能单位建设内容给予一定的财政支持，同时也要有较强力度的强制性，加强日常的节能监察工作予以常态化管理，提高用能单位的配合度。建成运行阶段：首先，尽量选取有较强实力的总集成单位，并在招标阶段提前确定后期运维费率，保证运维工作的稳定性。其次，通过政策引导用能单位主动上报，例如，逐步推进在线节能考核，以能耗在线监测获取的数据为主要参考，以此强化在线监测的作用，提高用能单位的重视程度。第三，与节能监察工作相结合。 3.4建设模式对比表

表1 建设模式对比表

 4 安科瑞重点用能单位能耗在线监测系统       根据《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》的要求，重点用能单位接入端系统部署在重点用能单位内部，由重点用能单位负责建设。主要功能:通过计量仪表、工控系统等采集、汇总本单位能耗数据，将数据上传至省级平台，或直接上传至国家平台；重点用能单位接入端系统要通过网闸、防火墙、隔离等安全措施，确保内部系统安全和数据安全；要具备远程升级维保、一端多传、接收国家和省级平台推送信息和用能单位自身能源管理所需的功能。安科瑞可为企业接入端系统提供完整解决方案：4.1端设备       企业接入端系统需要从生产过程控制系统中采集能耗相关数据，考虑到企业生产网络与办公网络(互联网) 之间并不互通的实际情况，企业接入端系统将通过具备2+1架构的物理隔离装置--能耗在线监测端设备，实现生产网络和办公网络之间的物理连接，在数据传递过程中确保从生产网络（内网）获取的能耗数据以单向传递、隔离加密、文件摆渡的形式安全传递到办公网络(外网)，再通过外网主机侧的CA数字认证证书进行身份认证识别后上传至省(市）级平台。结构如图所示： 4.1.1端设备硬件参数(1)单主板采用低功耗处理器；(2)单主板内存大小4G；(3)硬盘：64G 固态硬盘；(4)独立双主机“2+1”架构非IP物理隔离；(5)带VGA接口，可外接显示器，便于现场维护操作；(6)双冗余开关电源，互为备用、支持热插拔，保障端设备的可靠性，具有电源故障声光报警功能；(7)8路RS485串口；(8)4路千兆以太网；(9)4个USB接口，可用于CA证书接口； 4.1.2端设备软件功能(1)支持从现场的仪表通过Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188等协议采集需要的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；(2)支持从能源网关、DTU、SCADA通过Modbus TCP（GB/T19582）、能耗协议等上传的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；(3)支持从自动化信息系统通过OPC协议采集需要的能耗实时数据，并进行汇总生成上报的能耗数据；(4)支持手工填报数据：对于不具备在线采集条件的数据，提供手工填报数据上传；(5)具有基础数据处理、本地存储功能，本地历史数据可存储6个月以上；(6)可根据项目情况录入企业基本信息、企业生产层级结构、计量器具档案信息、端设备信息、数据采集项信息等各类基本信息；(7)按照《NHJC-04-2018 重点用能单位能耗在线监测系统技术规范-端设备接口协议规范》的要求往国家或省级平台上传数据；(8)支持断线缓存，保证数据的连续性；(9)端设备平台方便用户使用、配置；(10)支持人工补录、远程升级；(11)用能数据集抄；(12)数据上传日志。 4.2 ANet系列能源网关       ANet系列能源网关，可将企业内分散的能源计量器具集中采集后上传至端设备，满足国家办公机关、大型公共建筑、工业企业等能源管理系统中对于水、电、气、油、冷量、热量等各种形式的能耗计量及分项数据采集需求，搭配简单易用的数据配置软件工具，可以快速配置所需采集数据及上传数据中心等各项参数信息。 4.2.1能源网关硬件参数 4.2.2软件功能(1)支持多种仪表协议：支持 DL/T645 、GB/T 19582-200（Modbus）、 CJ/T 188-2004 等；(2)Modbus TCP 实时数据转发；(3)分项计量 Xml 数据报文定时上传；(4)数据AES加密；(5)断点续传；(6)数据存储；(7)远程配置及维护； 4.2.3相关报告及证书(1)GB/T 17626.2-2018《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》4级。(2)GB/T 17626.6-2017《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度实验》3级。(3)GB/T 17626.4-2018《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》4级。(4)GB/T 17626.5-2019《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》4级。(5)GB 9254-2016《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》合格。  4.3设备选型 5