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能耗在线监测系统，是国家重点用能单位能耗在线监测项目的重要组成部分，系统集成物联网多种应用技术，为重点用能单位的能源精细化管理提供服务，系统至少应具备能耗监测、计量器具管理、数据填报、数据上传等功能，实现对用能单位各类计量器具的数据采集，同时可以让操作人员在端系统上对企业基本信息、计量设备、统计数据进行维护，还可以查看相关能耗数据以及数据上传情况。
系统为政府部门摸清能耗底数、开展节能形势分析及预测预警、提高节能宏观调控能力、实现“十三五”能源消费总量和强度“双控”目标任务、用能权交易、碳排放权交易、能源计量管理、培育和发展节能环保战略性新兴产业等提供及时准确的数据支持；为用能单位加强能源日常监控管理、提升能源管理精细化水平、开展能源审计、能效对标、能源计量审查、节能改造等提供支撑服务。
根据现场调研，具体结构如下图所示：
总体架构图
能耗在线监测端设备是设置在重点用能单位的信息节点，是对用能单位能源转换、输配、利用和回收实施动态监测和管理的系统，由能耗在线监测端设备、计量器具、工业控制系统、生成监控系统、管理信息系统、通信网络及相应的管理软件组成，通过有线或无线网络传输到能耗在线监测端设备。能耗在线监测端设备对采集到的数据进行汇总，验证、筛选、整理打包后，采用HTTPS将数据上传至系统平台，能耗在线监测端设备应实现数据接入、安全隔离、数据处理存储及上传等功能。
能耗在线监测端设备系统架构如下图所示，能耗在线监测端设备应实现数据接入、安全隔离、数据处理存储及上传、运维管理等功能。端设备应必选支持SQL、OPC、Modbus、DL/T 645、CJ/T188协议。
能耗在线监测端设备在接入互联网之前应采用防火墙隔离来自互联网的网络攻击，可选硬件或软件防火墙。用能单位当前未配置硬件防火墙时，需配置硬件防火墙。
唐山弘也水泥有限公司内部无管理系统；
电力数据可以通过现场表计485端口直接采集并通过无线设备实现采集数据上报；
能耗监测端设备的数据采集对象为进出用能单位的一级计量器具，如电力总进线仪表、总水管流量计，蒸汽总管道流量计、天然气总管道流量计等。
通过对一级计量器具的监测，能耗监测端设备即可完整采集到规范标准要求的企业能耗数据。
能耗监测端设备具备多种方法采集一级计量器具的能耗数据：
1) 仪表直接采集
对具备通讯条件的智能仪表，采用串口或Lora通讯的方式直接进行能耗数据采集。
2) 加装对照表采集
对机械式仪表或不具备通讯条件的智能仪表，采用加装对照表的方式进行能耗数据采集。
3) 加装通讯模块采集
对电子汽车衡、皮带秤等本身不具备通讯条件，但可通过加装通讯模块的方式完成数据传输的计量器具，采用这种方法采集能耗数据。
4) 从能管等系统采集
用能企业已安装了能源管理中心、生产管理软件等系统，且系统能够开放数据接口给外部的情况下，可以采用从该第三方系统中采集数据的方案。
根据现场考察情况，采用仪表直接采集和手工填报的方式；
能耗在线监测用能端设备是企业端系统建设中的重要设备，指放置在重点用能单位，用于采集、分析、汇总用能单位能耗数据并将数据上传到系统平台的设备总称。
根据对用能单位能源管理现状及需求调研的情况，结合相关政策提出的系统建设要求，系统软件功能可包括基础功能、基础信息、计量管理、能源报表、数据管理等功能模块。
1) 能耗数据采集
能耗在线监测端设备应支持以下类型的数据接入，适应重点用能单位可能存在的各种情况：
（1）支持从现场的仪表获取数据：通过Modbus（GB/T19582）、DL/T645、CJ/T188协议，从现场仪表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）支持从数据采集器获取数据：通过Modbus TCP（GB/T19582）、MQTT、HTTPS等标准通讯协议从数据采集器获取能耗实时数据，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获取数据：通过OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）协议从重点用能单位的自动化信息系统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，应提供手工填报数据上传的模式。
能耗在线监测端设备应提供数据接入的软件配置工具，支持上述多种标准通讯协议的软件配置界面，配置完毕后，在能耗在线监测端设备可运行基于SQL、OPC、Modbus、DL/T645、CJ/T188协议的数据接入执行模块，按照配置制定的规则，定时从数据采集点获取数据，送入数据处理模块，进行必要的运算处理，生成符合规范要求的上传数据，再送入数据上传模块进行编码上传。
2) 数据处理
能耗在线监测端设备应具备基础数据处理、本地存储及数据上传等基本功能，相应软件应具备如下功能：
（1）数据统计转换：应依据业务需求，对数据进行统计，转换数据格式、类型及量纲，得到规范中要求的数据；
（2）数据汇总计算：应支持能耗数据汇总计算功能，可将多项能耗数据合并成一个汇总的能耗数据。应至少支持数据累加、相减、乘除、积分等逻辑计算功能。具体包括但不限于如下几种运算规则：
a)利用加法原则，从多个支路汇总某项能耗数据；
b)利用减法原则，从总能耗中除去不相关支路数据得到某项能耗数据；
c)利用乘法原则，通过典型支路计算某项能耗数据。
（3）数据验证：应依据本系统制定的各行业数据采集技术指南的相关数据验证要求，对接入数据进行验证，判断能耗数据是否正确合理；
（4）数据存储：本地历史数据应存储6个月以上，并可以方便导出；
（5）数据展现：应依据实际应用需求，为重点用能单位提供能耗数据的查询、统计功能；
（6）数据上传：上传数据经过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），能耗在线监测端设备将重发数据，直至接收成功反馈消息。
企业侧系统功能包括企业基本信息、企业生产层级结构、计量器具档案信息、端设备信息、数据采集项信息等功能划分。
1) 企业基本信息
该功能对企业基本信息严格按照技术规范中要求的要素，进行管理，企业可根据实际情况填写该信息，并且支持从企业端系统中上传基本信息至省平台。
2) 能源配置
对企业所的消耗能源信息进行维护，包括能源编码、能源名称、能源类别、计量单位、折标系数、折标单位等信息。
1) 计量器具管理
该功能是建立企业所有用能、与监测工作相关的原料、产品等计量器具台账，实现对企业计量器具基本信息的管理。同时对计量器具按照进出用能单位、主要次级用能单位和主要用能设备的等级关系进行维护。
2) 数据结构配置
该功能可以让企业按组织关系建立起结构树，并将企业的计量器具和相关用能设备进行关联，便于端系统对能耗数据进行统计计算，为能耗分析和能管中心建设奠定基础。
3) 计量器具类型管理
该功能是方便企业后续对计量器具的相关参数进行配置和维护，企业可以新建计量器具类型、代码。
1) 上传指标配置
设置企业需进行上报的采集数据指标项，并配置指标数据公式。设置企业各生产层级的能耗、单耗、成本等的公式，以便于系统能够根据公式计算出企业所需的能耗、单耗值。设置完成的公式不允许更改，由于用能方式改变、生产线改变等原因需要更改时，应向地市主管部门报备情况，由地市主管部门审核批准后方可修改。
2) 实时数据维护
对于采集获取的数据进行维护，保障企业上传的数据准确性和完整性。
3) 实时数据上报
对于日报、月报中的实时监测数据和人工填报部分数据进行上传，并提示上传成功时间和数据报表。
4) 上传数据查询
对企业数据上传情况进行查询及上报报表进行查看。
5) 人工数据填报
对于无法实现实时在线计量和监测的数据，如能源热值、盘点数据等，或者因通信设备故障等原因无法实时传输至端设备的数据，可以通过人工录入数据的方式实现。在此模块内设置需要人工录入的参数信息，包括名称、统计单位、时间段等。
能耗在线监测端设备从重点用能单位的数据采集点采集数据后，将数据发给省级平台，如下图所示：
能耗在线监测端设备通信结构图
数据应用层协议采用HTTPS，保证数据在互联网环境下传输的安全可靠。数据接入传输平台与能耗在线监测端设备的数据发送软件采用可靠队列发送与接收验证机制，保证数据可靠传送到省级平台。
能耗在线监测端设备与省级平台的协议关系如下图所示：
协议层次结构图
传输层基于TCP/IP协议。
应用层基于HTTPS协议，在应用层传输的业务数据采用JSON交互格式，数据交互采用的格式详见应用协议说明。
本项目中通信模式为由客户端和服务端采用请求应答模式。通讯请求的发起端作为客户端，通讯请求的应答端作为服务端。请求应答过程由客户端发起，服务端应答组成。
能耗在线监测端设备与省级平台的通信流程分为3种类型。
1、首次注册并上传数据：包含端设备注册、基础数据下载（可选）、用能单位基础信息上传、用能单位采集数据上传、用能单位基础信息下载、用能单位采集数据下载流程，见图1；
图1 首次注册并上传数据
2、基础信息修改及平日数据上传：按照平台下发时间，每日定时向省级平台上传数据；用能单位基础信息修改后上传省级平台。包含用能单位基础信息上传、用能单位采集数据上传流程，见图2；
图2 基础信息修改及平日数据上传
3、平台版本校验：端设备应至少每天一次进行平台版本校验，见图3。各通信流程及对应采用协议见表1：
图3 平台版本校验
表1通信流程及对应采用协议
序号 | 流程 | 采用协议 |
1 | 端设备注册 | 端设备注册协议 |
2 | 基础数据下载 | 基础数据下载协议 |
3 | 平台版本校验 | 平台版本校验协议 |
4 | 用能单位基础信息上传 | 用能单位基础信息上传协议 |
5 | 用能单位采集数据上传 | 用能单位采集数据上传协议 |
6 | 用能单位基础信息下载 | 用能单位基础信息下载协议 |
7 | 用能单位采集数据下载 | 用能单位采集数据下载协议 |
